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Come impedire Bearing disallineamento

Pompa centrifuga NSK490

I cuscinetti correttamente allineati possono essere fondamentali per la vita e la salute delle pompe

Il disallineamento è una causa frequente di cedimento del cuscinetto volvente. Può causare la frattura della gabbia, che provocherà il grippaggio del cuscinetto, il guasto della pompa e costosi tempi di fermo. Può anche causare il caricamento dei bordi, il che si tradurrà in un cedimento precoce dei cuscinetti. Gli strumenti tipici di calcolo della durata del cuscinetto presuppongono che gli anelli interno ed esterno del cuscinetto siano ben allineati. Un allineamento accettabile generale è migliore di 0.003 radian (arco di 10) per i cuscinetti a sfere e 0.0012 radian (arco di 4) per i cuscinetti a rulli cilindrici. I cuscinetti volventi sono fabbricati con grande precisione. Si deve prestare molta attenzione alle pratiche di lavorazione e alle precisioni di assemblaggio dell'albero di accoppiamento e dell'alloggiamento per mantenere questa precisione. In pratica, tuttavia, deve essere considerata la precisione di lavorazione delle parti che circondano il cuscinetto. Le fonti di disallineamento includono:

  • Fori abitativi non concentrici
  • Spalle non perpendicolari su componenti di accoppiamento
  • Shafting piegato
  • Errori durante l'installazione
  • Irregolarità della piastra di base
  • Superficie di montaggio non piatta
  • Rigidezza insufficiente della superficie di montaggio
NSK490 Percorsi di corsa DGBB Fig1

Figura 1 - Tipico percorso di scorrimento del cuscinetto a gola profonda

Diagnosticare disallineamento

Il disallineamento in un cuscinetto guasto può essere diagnosticato tipicamente esaminando il percorso dell'elemento rotolante all'interno del cuscinetto. Quando i cuscinetti ruotano, i corpi volventi generano un percorso di usura sulle piste interne ed esterne. Un cuscinetto ben allineato mostrerà un percorso di scorrimento lungo il centro degli anelli interni ed esterni, mentre un cuscinetto disallineato mostrerà percorsi di corsa irregolari (Figura 1)

Evita il disallineamento

Il disallineamento può essere evitato prestando attenzione durante il processo di installazione del cuscinetto. Il primo passo è la corretta progettazione e lavorazione del corpo di accoppiamento e dei componenti dell'albero. Gli alloggiamenti devono essere rigidi per fornire un supporto stabile. Nei casi in cui due cuscinetti sono montati in un alloggiamento, le superfici di montaggio del foro dell'alloggiamento devono essere progettate in modo che entrambe le sedi dei cuscinetti possano essere finite insieme a una sola operazione, ad esempio la foratura in linea. La precisione raccomandata e la finitura superficiale di alberi e alloggiamenti sono elencati in Tabella 1 per condizioni operative normali (i valori IT sono gradi di tolleranza internazionali secondo l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione 286). Le spalle dell'albero o dell'alloggiamento che toccano la faccia di un cuscinetto devono essere ortogonali alla linea centrale dell'albero.

Alloggiamento dell'albero NSK490

Tabella 1 - Albero - Alloggiamento

I raccordi dell'albero e dell'alloggiamento non devono entrare in contatto con lo smusso del cuscinetto, mentre il diametro dello spallamento di supporto deve comunque essere abbastanza grande da supportare completamente la superficie del cuscinetto. Durante l'installazione, tutte le superfici di accoppiamento devono essere pulite e tutti i bordi della superficie di appoggio dell'albero e della spalla devono essere privi di bave.

I metodi di montaggio dei cuscinetti varieranno a seconda del tipo di cuscinetto e del tipo di adattamento. Poiché i cuscinetti sono solitamente utilizzati con alberi rotanti, gli anelli interni richiedono un accoppiamento stretto. I cuscinetti con fori cilindrici vengono solitamente montati premendo l'anello interno sugli alberi (premere in posizione) o riscaldandoli per espandere il loro diametro (calettamento).

I cuscinetti con fori conici possono essere montati direttamente su alberi conici o su alberi cilindrici utilizzando manicotti conici. I cuscinetti sono solitamente montati in alloggiamenti con una t libera. Tuttavia, se l'anello esterno ha un accoppiamento con interferenza, è possibile utilizzare una pressa. Gli utenti finali devono sempre applicare un leggero strato di olio sulle superfici di raccordo per evitare di segnare. Quando si preme un cuscinetto in un alloggiamento, applicare la pressione sull'anello esterno del cuscinetto. Quando si preme su un albero, premere sull'anello interno.

Mitigare gli effetti sulla durata dei cuscinetti Sono disponibili diverse soluzioni di supporto per attenuare gli effetti del disallineamento. Ad esempio, le gabbie in nylon sono più flessibili delle gabbie in acciaio e possono compensare il disallineamento meglio delle gabbie in acciaio. Aumentando la distanza interna del cuscinetto aumenterà la sua capacità di disallineamento. Possono anche essere usati cuscinetti a sfera autoallineanti. Questi cuscinetti hanno una pista sferica con un centro di curvatura che coincide con quello di un cuscinetto. Ciò consente all'asse dell'anello interno, alle sfere e alla gabbia di flettersi in una certa misura attorno al centro del cuscinetto. Tuttavia, questo design può creare un angolo di contatto più piccolo tra la sfera e la pista, il che si traduce in una capacità di carico inferiore rispetto a un cuscinetto a sfere a gola profonda di dimensioni simili.

Il disallineamento statico ammissibile in questo tipo di cuscinetto è approssimativamente da 0.07 a 0.12 radiante (da 4 a 7 gradi) sotto carichi normali. A seconda della struttura circostante, questo angolo potrebbe non essere sempre possibile. Poiché i calcoli L10 standard presuppongono che il cuscinetto sia ben allineato, è necessario eseguire ulteriori calcoli per determinare l'effetto del disallineamento sulla vita a fatica del cuscinetto. Il disallineamento massimo ammissibile di un cuscinetto varia a seconda delle dimensioni e del tipo di cuscinetto, del gioco interno durante il funzionamento e del carico.

Assumere la vita a fatica senza disallineamento come Lθ 0 e la vita a fatica con disallineamento come Lθ. L'effetto del disallineamento sulla vita a fatica può essere rilevato calcolando Lθ / Lθ = 0. Figure 2 e 3 mostra l'effetto del disallineamento sul rapporto di vita rispettivamente per una sfera a gola profonda e un cuscinetto a rulli. In queste figure, l'asse orizzontale mostra il disallineamento degli anelli interni / esterni (rad), mentre l'asse verticale mostra il rapporto di vita a fatica Lθ / Lθ = 0. Come esempio di condizioni di marcia ordinarie, il carico radiale Fr (N) {kgf} per entrambe le figure è stato assunto pari a circa 10 per cento del carico dinamico Cr (N) {kgf}, e l'accoppiamento dell'albero è stato lavorato secondo le raccomandazioni valore.

Rapporto di vita NSK490 per 6200 DGBB Fig2

Figura 2 - Rapporto di vita per il cuscinetto a ricircolazione di sfere 6200

NSK490 rapporto vita per NU315 CRB Fig3

Figura 3 - Rapporto di durata per cuscinetto a rulli cilindrici NU315

È stata anche considerata la diminuzione della clearance interna dovuta all'espansione dell'anello interno. Figura 2 è stato generato utilizzando il normale gioco radiale per il cuscinetto a sfere a gola profonda. I tre grafici separati rappresentano la clearance massima, minima e media effettiva. La riduzione della vita a fatica è limitata da 5 a 10 percento fino a 0.004 radiante di disallineamento, pertanto, non riduce significativamente la durata del cuscinetto. Tuttavia, quando il disallineamento supera questo limite, la vita si riduce notevolmente. In questo scenario, un aumento di 11μm nella clearance interna determina un aumento della capacità di disallineamento di ~ 0.0015 radian.

Figura 3 traccia tre classi di spazio separate per un cuscinetto a rulli cilindrici: normale, C3 e C4. In confronto a Figura 2, il rapporto vita è ridotto di oltre il 10% con solo 0.001 radianti di disallineamento. Esiste una piccola variazione tra le diverse classi di spazio, nonostante una differenza totale di 50μm. Chiaramente, il cuscinetto a rulli è più sensibile agli effetti del disallineamento rispetto al cuscinetto a sfere, e questo dovrebbe essere considerato quando si seleziona un tipo di cuscinetto in un nuovo design della pompa. Queste cifre sono state generate per condizioni di funzionamento tipiche ma non sono applicabili a tutte le applicazioni delle pompe. Ridurre o eliminare il disallineamento è fondamentale per la durata dei cuscinetti e della pompa. Le tolleranze di assemblaggio consigliate dal catalogo e i processi di installazione devono essere seguiti per evitare il disallineamento dei cuscinetti. Se il disallineamento non può essere completamente evitato, sono necessari ulteriori calcoli per determinare l'effetto che avrà sulla durata del cuscinetto. Contattare un produttore di cuscinetti per assistenza con questi calcoli e ulteriori analisi dell'applicazione.

Helena Measham,

Servizio clienti e responsabile comunicazione marketing

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