Rulmentul radial cu bile pe un rand, 306840M

Vezi subiectul anterior Vezi subiectul urmator In jos

Rulmentul radial cu bile pe un rand, 306840M

Mesaj  mm la data de Vin Feb 11, 2011 12:35 pm

Rulmentii sunt organe de masini dintre cele mai frecvent intalnite in constructia de masini, subansamble, instalatii, "masinarii", etc. si din aceasta cauza dar si a importantei lor functionale, precum si din alte motive sunt organe inalt tipizate, standardizate si cu f. mare precizie de executie astfel incat utilizatorii de rulmenti  rareori isi propun sa-i proiecteze si sa-i fabrice, preferand sa-i cumpere.

Cu toate acestea, orice atelier mecanic poate sa produca -in conditii de unicat- un rulment. Prima problema pe care o are de depasit un astfel de producator (modest) este ca nu are acces la metoda de proiectare a unui rulment, care, desi pare simplu la prima vedere, nu este totusi. Pentru eventualii mici producatori interesati dar si pentru proiectantii de meserie ar putea prezenta interes cele cateva proiecte de rulmenti, de diverse tipuri, ce vor fi prezentate aici, incepand cu acest Rulment Radial cu Bile pe un Rand.

1. Tema de proiectare: 306840M

[am adaugat M, care inseamna colivie masiva de alama ghidata pe bile -desi in catalogul mai vechi nu apare acest sufix la simbolul rulment- pentru ca aceasta e constructia standard; puteam adauga F, adica colivie masiva de fier, sau alta]

Simbolul rulmentului de proiectat este 306840 si se gaseste sub aceasta denumire in catalogul de rulmenti (mai vechi) SKF, unde se dau urmatoarele caracteristici:
d=180 mm, diametrul interior, de montaj, al alezajului rulmentului;
D=259,5 mm, diametrul exterior, de montaj, al rulmentului;
B=33 mm, latimea de montaj a rulmentului;
C=108 kN, capacitatea de incarcare radiala dinamica de baza a rulmentului [STAS 7160];
Co=112 kN, capacitatea de incarcare radiala statica de baza a rulmentului [STAS 7161];
d2=205 mm, diametrul gulerului inelului interior;
D2=235 mm, diametrul gulerului inelului exterior.

Atentie! Acest rulment nu face parte dintr-o serie standardizata de diametre, situandu-se undeva intre seria de diametre 9 (seria de dimensiuni 19: 180/250/33) si seria de diametre zero (seria de dimensiuni 00: 180/280/31). Acest lucru se datoreaza faptului ca desi este un rulment radial (care preia in special sarcini radiale), acesta se foloseste in lagare de laminoare, in montaje alaturi de rulmenti radiali cu role cilindrice pe mai multe randuri (de ex., 313812, cu 4 randuri), pentru preluarea de sarcini axiale accidentale. Aceasta utilizare, pe post de rulment axial, este posibila datorita unei bune capacitati de preluare a sarcinilor axiale de catre rulmentul radial cu bile [in conditiile unei turatii ridicate!]. E posibil ca in laminor sa aiba joc radial marit, C3.
In acest tip de montaj, diametrul exterior al rulmentului nu atinge carcasa!

2. Stabilirea diametrului bilei, Dw

Detaliile privitoare la constructia interioara a rulmentilor nu se dau in cataloagele de rulmenti . Presupunand ca nu avem la dispozitie un rulment fizic pentru a-l (demonta si) masura, vom determina prin tatonari (calcul iterativ) diametrul bilelor acestui rulment (si numarul lor) ghidandu-ne dupa datele generale date de catalogul de rulmenti.
Exista diverse formule de calcul pentru diametrul bilei cand se cunosc d, D, B, adica doar cotele de montaj; una din ele ar fi:

- (F1) Dw= 0,51(D-d)/2= 0,51(259,5-180)/2= 20,27 mm
Deoarece o bila cu asemenea diametru nu se fabrica (si un producator nespecializat cu greu o poate fabrica) ne alegem alta -de diametru apropiat- din sirul de valori [STAS 5906] international acceptat. Cea mai apropiata e bila de 20,6375 mm (13/16") si o adoptam in calcul.

- (F2) Z = ~πDp/2/Dw, Z - numarul de bile;
Dp = (D+d)/2 -diametrul de dispunere a centrelor bilelor, (numit si Pitch Diameter)
Z= 3,1416(260+180)/2/2/20,6375= 16,75, adoptam Z= 17 bile
- Verificam (daca si) cum se monteaza aceste 17 bile:
Pentru aceasta se calculeaza unghiul de umplere efectiv,

- (F3) φef = 2(Z-1)sin-1(Dw/Dp) = 2(17-1)sin-1(20,6375/220) = 172,24o
*Prin urmare, nu s-a ajuns inca la unghiul de umplere (de minim180) si mai putem adauga o bila (sau doua, deoarece cu cat sunt mai multe bile, capacitatea de incarcare a rulmentului creste).
Aleg Z=19 bile si recalculez unghiul de umplere:
φef = 2(Z-1)sin-1(Dw/Dp) = 2(19-1)sin-1(20,6375/220) = 193,77o
Daca se depaseste ungghiul de umplere, de 180o, va trebui sa deformam elastic inelul exterior cu o valoare:

- (F4) δ = Dp(1 - sin(φef/2)) = 220(1 - sin(193,7/2)) = 1,58 mm
* La o valoare asa de mare a deformarii (turtirii) radiale a inelului exterior (necesara la montajul bilelor) , acesta ar putea crapa (fiind calit martensitic). In caz ca nu se sparge, exista pericolul aparitiei microfisurilor pe calea de rulare (ce vor fi amorse de distrugere -prin obosela de material- a rulmentului, in functonarea sa viitoare). [Din experienta rezulta ca se poate accepta un unghi de umplere de max. 190 grade.]
Ca urmare adoptam Z= 18 bile. Recalculam:
φef = 2(18-1)sin-1(20,6375/220) = 183 grade. Care e f. bun. Sa vedem capacitatea de incarcare in acest caz:

3. Calculul capacitatilor de incarcare ale rulmentului,

Folosind un standard (de ex. STAS 7160 si 7161),

- (F5) C = fc*(i*cosα)0,7*Z2/3*Dw1,8 si
- (F6) Co = 12,5*i*Z*Dw2*cosα,
unde, i - nr. de randuri de bile iar cosα = 0 pentru cazul nostru.
Gasim coeficientul fc = 54,3 pentru Dwcosα/Dp= 0,093, din acelasi standard.
C= 54,3*182/3*20,63751,8= 86.685 N
Co= 12,5*18*20,63752= 95.828 N

* Am obtinut capacitati mult mai mici decat cele din catalogul de rulmenti. Trebuie sa alegem o bila mai mare:
Adoptam Dw= 23 mm si Z= 16 bile. Repetam mersul de calcul dinainte,
φef = 2(16-1)sin-1(23/220)= 180,029 grade. F. bun.
Gasim pentru Dw/Dp = 23/220= 0,1045 - valoarea fc= 56;
C= 56x162/3x231,8= 100.453 N si
Co= 12,5x16x232= 105.800 N
*Daca bila ar fi fost un pic mai mare poate am fi cazut exact peste capacitatile din catalogul de rulmenti.

Cautam din nou in standardul de bile si constatam ca urmatoarele doua bile sunt:
(29/32") 23,01875 mm
(15/16") 23,8125 mm
*Intrucat bila de 29/32" e practic de acelasi diametru cu cea de 23 (si capacitatea nu ar creste), alegem:
Dw= 23,8125 mm si Z= 16 bile.
φef = 2(16-1)sin-1(23,8125/220)= 186,4o
La montaj, inelul exterior ar trebui sa fie deformat cu:
δ = 220(1 - sin(186,4/2)) = 0,34 mm
*Aceasta deformare nu e excesiva pentru un inel de ~245 mm dar o mai putem micsora prin cresterea Dp. Adoptam Dp= 221,2 mm. Recalculam deformatia:

φef = 2(16-1)sin-1(23,8125/221,2)= 185,4 grade
δ= 221,2(1-sin-1(185,4/2))= 0,24 mm. Cu jocul radial introdus in caile de rulare, δ va fi max. 0,2 mm, adica o deformare acceptabila. Recalculam capacitatile:

C= 56,25x162/3x23,81251,8= 104.726 N=~105 kN
Co= 12,5x16x23,8125 2= 113.407 N=~113 kN
* Valorile capacitatilor (maxime) de incarcare (capacitatea de incarcare fiind una din cele doua performante ale unui rulment; a doua fiind turatia limita) pe care le-am obtinut sunt , practic, identice cu cele din catalog. Prin urmare am atins obiectivul propus inca de la inceput.
[Cu toate ca stiam de la inceput valoarea diametrului bilei am redat acest calcul iterativ, odata pentru ca este important si al doilea, pentru ca proiectantul trebuie sa faca de multe ori acest calcul, mai ales atunci cand e vorba de un rulment inca neaflat in fabricatie, unul cu totul nou.]

4. Calculul diametrelor cailor de rulare, D1, d1,

- (F7) D1= (Dp + Dw) +TOL
- (F8) d1= (Dp - Dw - Jmin)-TOL
Jocul radial normal (STAS 7115) poate fi gasit in majoritatea cataloagelor de rulmenti si in cazul de fata este:
Jmin= 0,020 mm
Jmax= 0,061 mm
* Jocul minim se introduce in diametrul caii de rulare a inelului interior (din motive tehnologice) iar diferenta pana la Jmax se imparte in mod egal (de obicei) intre cele doua inele, sub forma de tolerante:
D1= (221,2 + 23,8125)+0,020= 245,0125+0,020 mm
d1= (221,2 - 23,8125 - 0,020)-0,021= 197,3675-0,021 mm
Adoptam,
D1= 245,012+0,020
d1= 197,367-0,021

5. Calculul razelor profilului cailor de rulare, Re, Ri,

- (F9) R= Re= Ri= 0,515xDw= 12,263+TOL
- (F10) TOL= ±0,005R= 0,06 mm (sau +0,01R sau -0,01R)
Adoptam,
Re= Ri= 12,26±0,06
* Unii producatori merg pe aceasta varianta de calcul, in timp ce alti producatori, cautand sa mareasca pata de contact intre bile si cdr (calea de rulare) a inelului interior [care e mai mica decat la inelul exterior din pricina gradului de "imbratisare" a bilei de catre calea de rulare], prefera raze diferite, dupa cum urmeaza:
- (F11) Re= (0,52xDw) ±0,01R= 12,38±0,12
- (F12) Ri= (0,51xDw)±0,01R= 12,15±0,12

6. Calculul diametrelor gulerelor inelelor, D2, d2,

- (F13) D2= D1- 0,4Dw= 245,012- 0,4x23,8125= 235,487+0,5
- (F14) d2= d1+ 0,4Dw= 197,367+ 0,4x23,8125= 206,894-0,3
*Inainte de a adopta aceste valori verificam daca intre aceste gulere si diametrele umerilor axului si carcasei (in catalog -Da si da) va ramane suficient "frontal" care sa fie folosit la demontarea rulmentilor de pe ax (carcasa) prin tragere, depresare, etc.
da= 193
Da=247
Adoptam,
D2=235,5+0,3
d2= 207-0,3

7. Calculul coliviei,

In catalog, dupa 306840 nu apare simbolul coliviei, ceea ce -in mod obisnuit- inseamna ca este executata din tabla (convenabila productiei de serie).
Totusi, la aceasta dimensiune de rulmenti neputand fi vorba de productie de masa sau serie mare (cazuri in care colivia de tabla revine ieftin caci matrita se amortizeaza pe numarul mare de rulmenti) ci, probabil, e productie de serie mica sau unicate. In aceasta situatie mai ieftina, tehnologica, este o colivie de alama (uneori de otel moale sau alte aliaje). De aceea am adaugat litera M in simbol -colivie ghidata pe bile.

7.1. Calculul diametrelor coliviei, Dc, dc, Danz, danz,

- (F15) Dc= Dp+0,4Dw= 221,2+ 0,4x23,8125= 230,725(h11)
- (F16) dc= Dp- 0,4Dw= 221,2 - 0,4x23,8125= 211,675(H11)
Adoptam,
Dc= 230,7-0,3
dc= 211,7+0,3

* Inainte de practicarea locasurilor de bile prin gaurire, largire, alezare, etc. cele doua jumatati (semicolivii) se centreaza/solidarizeaza printr-un anzaţ, guler pe romaneste (in degajare). Ajustajul format de guler in degajare este H8/h8, numit alunecator dar care asigura o montare ("cu mana") fara joc, datorita rugozitatilor de la strunjire.
- (F17) Danz= danz= (1,02...1,03)dc= 216
Adoptam,
Danz= 216+0,1
danz= 216-0,1
[Am folosit o clasa de toleranta mai grosolana, H9/h9, sutimile fiind mai greu de masurat la strunjire.]

7.2. Latimea coliviei, Bc,

Se alege pe cat posibil mai mare caci in dreptul locasurilor de bile e subtiata binisor iar peretele ramas trebuie sa asigure rezistenta coliviei. Conditia suficienta este ca sa nu iasa in afara frontalului rulmentului (sa nu depaseasca latimea lui de montaj) fapt pentru care niturile se capuiesc in degajari (lamaje) executate special pentru "ingroparea" capetelor de nit. Acesta e cazul rulmentilor din serii inguste. La serii late nu mai e nevoie de lamaje.
- (F18) Bc= 0,9B= 0,9x33= 29,7 mm
Adoptam Bc= 29,1-0,13 mm (TOL h11)

7.3. Calculul locasurilor pentru bile, Dl, Rl, Cb,

Diametrul locasului,
- (F19) Dl= (2Rl)= 1,01Dw(H11)1,01x23,8125= 24+0,13

Cota peste bile (diametrul cercului circumscris bilelor),
- (F20) Cb= Dp+ Dw- 0,6= 221,2+ 23,8125- 0,6= 244-0,3 Toleranta, ~h11.

7.4. Inaltime guler, adancime degajare,

Gulerul se face de sectiune patrata si de inaltime un pic mai mica decat adancimea degajarii.

8. Abaterile de forma si de pozitie ale inelelor,

Se adopta din norme de producator (rezultate din experienta productiva). Ca si rugozitatile interioare, clasele de precizie ale bilelor, tesiturile inelelor, tolerante, etc. Tesiturile de montaj si rugozitatile suprafetelor de montaj sunt standardizate international, fiind aceleasi pentru toti producatorii (STAS 4207)

9. Desenele de executie arata cam asa:

http://img404.imageshack.us/i/rul1.png/



 

Dupa cum se poate constata, desenele de executie nu contin toate amanuntele pentru ca nu se adreseaza unui producator anume, insa pot fi folosite in scopul executiei.
Materialul inelelor este Rul 1; Duritate 59-63 HRC.
Materialul coliviei este CuZn40PbT, in mod obisnuit insa pentru productie unicat si producator nespecializat in productia de rulmenti este bun si otelul OL 37.
Bilele necesare pentru clasa de precizie, P0, a acestui rulment:
Lubrifiant: unsoare Shell Alvania 2 sau Shell Alvania 3, respectiv echivalentul lor indigen: UM185Li2 / UM185Li3
Proiectarea s-a facut in 20 de pasi/formule de cacul/ fara a socoti cei inca ~10 pasi pentru stabilirea abaterilor de forma si pozitie. Acesta e considerat un rulment simplu de proiectat.

10. Precizari suplimentare,

*Abateri de forma si pozitie
- Aceste abateri sunt diferite de la un producator la altul gasindu-se in Normative de Intreprindere sau Norme Tehnice, etc.
- Fiecare producator isi intocmeste normele conform gamei de dimensiuni de fabricatie (specifice fabricii respective), a masinilor-unelte din dotare, aparatelor de masura si control pe care le are in dotare producatorul, a metodelor de masurare, tehnologiei, etc., cautand in acelasi timp sa scoata produse la fel de performante (sarcina & turatia) si fiabile (durabilitatea) ca ale concurentei.
- Valorile abaterilor trecute pe desene sunt maxime, productia trebuind sa se situeze sub ele.
- Abaterile de forma si pozitie dau precizia de montaj si precizia de rotire a rulmentilor; cu cat clasa de precizie a rulmentului e mai ridicata, aceste abateri scad "dramatic".

* Nituri si colivii,
- Niturile si coliviile difera de la un producator la altul.
- Niturile difera mult intre ele si dupa tipul coliviei in care se monteaza. Astfel, la coliviile de tabla (frecvente la gamele de fabricatie mici si mijlocii de rulmenti -pana la d= 180) niturile sunt mici cu forme elaborate, pe cand la rulmentii mari (gama mare de fabricatie, d>180), la care coliviile de tabla se folosesc rareori, niturile sunt mai simple, uneori folosindu-se sarma obisnuita [cu toate acestea unii folosesc si diametre de sarme nestandardizate, neobisnuite, precum: 1,6; 2,3; 3,1; 4,7; etc.]
- Ajustajele niturilor depind mult si de tehnologia de nituire: la rece, la cald, nituire electromecanica, nituire simultana a tuturor niturilor de la o colivie sau nituire "nit cu nit", gradul de automatizare al montajului, etc. Functional e recomandabil un ajustaj "alunecator" sau "cu frecare".

* Materiale
- Pentru inele si corpuri de rulare se folosesc oteluri aliate cu Crom: RUL1V, RUL2V, RUL3V, 41MoC11XV, 13CrNi35XV (toate vidate, V) si oteluri de cementare: 20MoCrNi06V, 13CrNi35XV, 5Cr21, 15Cr08Mo, 21MoMnCr12, 37Cr10, plus inoxidabile, oteluri calite prin CIF. Aceste oteluri, numite mai 'nainte, sunt "consacrate" dar orice otel cu duritate peste 60 HRC si rezistenta buna la oboseala poate fi folosit; de ex. oteluri inalt aliate, care pentru productie de unicate pot fi mai recomandate decat RUL-ul, chiar daca par mai scumpe. Un exemplu interesant il reprezinta motoarele de aviatie al caror bloc motor fiind din otel foarte rezistent la oboseala permite executia cailor de rulare direct in bloc si in axe, eliminand cu totul inelele de rulmenti (si micsorand in acest fel gabaritul, respectiv greutatea motor plus transmisie).
- Pentru colivii se folosesc: tabla de otel, materiale plastice injectate (poliamida 6.6), textolit, otel forjat, aluminiu (argintat), (pentru rulmenti f. mari) inele de otel solidarizate intre ele cu bolturi sudate, etc.

mm

Mesaje : 157
Data de inscriere : 12/01/2011

Vezi profilul utilizatorului

Sus In jos

Vezi subiectul anterior Vezi subiectul urmator Sus


 
Permisiunile acestui forum:
Nu puteti raspunde la subiectele acestui forum