Οδηγός επιλογής και συντήρησης σφαιρικών απλών ρουλεμάν

Στον απέραντο κόσμο του μηχανικού σχεδιασμού, υπάρχει ένα ανεπιτήδευτο αλλά κρίσιμο εξάρτημα που αντέχει αθόρυβα τεράστιες πιέσεις εξασφαλίζοντας παράλληλα ομαλή λειτουργία του εξοπλισμού—το σφαιρικό ρουλεμάν. Ακριβώς όπως οι ανθρώπινες αρθρώσεις επιτρέπουν την ευέλικτη κίνηση, αυτά τα ρουλεμάν χρησιμεύουν ως «αρμοί» των μηχανημάτων, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να κινούνται ελεύθερα κάτω από πολύπλοκες συνθήκες εργασίας.

Τα σφαιρικά απλά ρουλεμάν είναι έτοιμα για τοποθέτηση στοιχεία ρουλεμάν που αποτελούνται από έναν σφαιρικό εσωτερικό δακτύλιο και έναν σχετικά κινητό εξωτερικό δακτύλιο. Ο μοναδικός σχεδιασμός τους επιτρέπει κινήσεις χωρικής ρύθμισης μεταξύ αξόνων και περιβλημάτων, όπως:

• Περιστροφική κίνηση:Επιτρέπει στα εξαρτήματα να περιστρέφονται μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος γωνίας.
• Κίνηση κλίσης:Επιτρέπει στα εξαρτήματα να γέρνουν σε συγκεκριμένες γωνίες.
• Ταλαντούμενη κίνηση:Επιτρέπει παλινδρομικές αιωρούμενες κινήσεις.
• Δυνατότητα αυτοευθυγράμμισης:Αντισταθμίζει την κακή ευθυγράμμιση του άξονα που προκαλείται από σφάλματα κατασκευής ή εγκατάστασης.

Σε αντίθεση με τα ρουλεμάν κύλισης (όπως τα ρουλεμάν κύλισης), τα σφαιρικά ρουλεμάν απλού μεταδίδουν στατικά και δυναμικά φορτία (συμπεριλαμβανομένων των εναλλασσόμενων φορτίων) απευθείας μέσω των συρόμενων επιφανειών, ταξινομώντας τα ως ρουλεμάν ολίσθησης. Όταν συνδυάζονται με περιβλήματα ρουλεμάν, σχηματίζουν πλήρεις έτοιμες για τοποθέτηση μονάδες, κοινώς γνωστές ως άκρα ράβδων.

Με βάση τα υλικά ζεύγους τριβής, τα σφαιρικά ρουλεμάν κατηγοριοποιούνται σε διάφορους κύριους τύπους:

• Χάλυβας/κράμα χαλκού:Απαιτεί λίπανση και συντήρηση. Κατάλληλο για εναλλασσόμενα φορτία, μεσαίες έως μεγάλες περιστροφικές κινήσεις και μέτριες ταχύτητες ολίσθησης.
• Χάλυβας/χάλυβας:Παρόμοια με το χάλυβα/κράμα χαλκού, απαιτεί λίπανση για συγκρίσιμες συνθήκες εργασίας.
• Σύνθετο χάλυβα/PTFE:Χωρίς συντήρηση λόγω των αυτολιπαινόμενων ιδιοτήτων του PTFE. Ιδανικό για φορτία μονής κατεύθυνσης και μικρά έως μεσαία κρουστικά φορτία. Δεν επιτρέπεται η υπέρβαση των μέγιστων γωνιών κλίσης.

Οι κατασκευαστές προσφέρουν εξειδικευμένα σφαιρικά ρουλεμάν που περιλαμβάνουν εκδόσεις με διευρυμένους εξωτερικούς δακτυλίους (τύπου S) και σειρές διαφόρων μεγεθών (K, E, G, W). Οι επιλογές περιλαμβάνουν τύπους που δεν χρειάζονται συντήρηση (με επένδυση PTFE) ή που απαιτούνται συντήρηση (επαναλιπαίσιμοι), διαθέσιμοι από ανοξείδωτο χάλυβα, χάλυβα ρουλεμάν, χάλυβα ελεύθερης κοπής ή υλικά υψηλής αντοχής, με ή χωρίς σφράγιση.

Μια μοναδική παραλλαγή ενσωματώνει στοιχεία κύλισης, που λειτουργούν παρόμοια με αυτοευθυγραμμιζόμενα ρουλεμάν με σφαιρίδια ή κυλίνδρους. Αυτά ακολουθούν πρότυπα σφαιρικών ρουλεμάν για διαστάσεις, ενώ υιοθετούν πρότυπα ρουλεμάν κύλισης για ονομασίες φορτίου, καθιστώντας τα κατάλληλα για εναλλασσόμενα φορτία, μεγάλες περιστροφικές κινήσεις σε μεσαίες-υψηλές ταχύτητες και πλήρεις περιστροφές.

Τα σφαιρικά απλά ρουλεμάν συμμορφώνονται με το DIN ISO 12240-1, το οποίο τυποποιεί τις σειρές μεγέθους, τις διαστάσεις, τις ανοχές και το ακτινωτό εσωτερικό διάκενο. Ενώ το πρότυπο επιτρέπει εκτεταμένες παραλλαγές στα ζεύγη τριβής, τα υλικά και τις επιφανειακές επεξεργασίες, οι συμβάσεις σήμανσης, οι ονομασίες φορτίου και οι υπολογισμοί διάρκειας ζωής παραμένουν ειδικά για τον κατασκευαστή. Παρά τις αρχικές προκλήσεις εναλλαξιμότητας, κατάλληλες εναλλακτικές λύσεις είναι συνήθως διαθέσιμες σε όλους τους κατασκευαστές.

Αυτά τα ρουλεμάν εξυπηρετούν διάφορες βιομηχανίες, όπως κατασκευές εργοστασίων, μηχανήματα ψησίματος, συστήματα μεταφοράς, γεωργικός εξοπλισμός, επεξεργασία τροφίμων, μηχανήματα κλωστοϋφαντουργίας, ρομποτική, οδοποιία, κατασκευή οχημάτων, σιδηροδρομικά οχήματα, ιατρική τεχνολογία και επεξεργασία ζωοτροφών. Προσαρμοσμένες λύσεις είναι διαθέσιμες για εξειδικευμένες εφαρμογές μέσω συνεργασίας με τεχνικούς συνεργάτες.

Ως έτοιμα για τοποθέτηση συρόμενα ρουλεμάν, τα σφαιρικά απλά ρουλεμάν διαθέτουν σφαιρικούς εσωτερικούς και εξωτερικούς δακτυλίους που επιτρέπουν την περιστροφή, την κλίση και την περιστροφή χωρίς πίεση στα άκρα. Αντιμετωπίζουν δομικά αναγκαία κακή ευθυγράμμιση και αντισταθμίζουν τις αποκλίσεις που σχετίζονται με την κατασκευή.

Τα κριτήρια επιλογής περιλαμβάνουν χωρητικότητα φορτίου, λειτουργικά φορτία και απαιτήσεις για διάρκεια ζωής και λειτουργική ασφάλεια. Η χωρητικότητα φόρτωσης υποδεικνύεται από τα ονομαστικά φορτία στους πίνακες διαστάσεων, αν και αυτές οι τιμές διαφέρουν μεταξύ των κατασκευαστών λόγω της απουσίας τυποποιημένων ορισμών.

Τα τυπικά σφαιρικά ρουλεμάν λειτουργούν αποτελεσματικά μεταξύ -10°C έως +80°C. Τα εύρη θερμοκρασίας για τις σφραγισμένες εκδόσεις (RS) και τα σχέδια στοιχείων κύλισης καθορίζονται στην τεχνική τεκμηρίωση.

• Αξιολόγηση στατικού φορτίου (C0):Το ακτινικό στατικό φορτίο δεν προκαλεί μόνιμη παραμόρφωση όταν είναι ακίνητο, υποθέτοντας κανονική θερμοκρασία δωματίου και επαρκώς στηριγμένα γύρω εξαρτήματα.
• Αξιολόγηση δυναμικού φορτίου (C):Χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της διάρκειας ζωής υπό δυναμικά φορτία, αν και η πραγματική χωρητικότητα εξαρτάται από παράγοντες όπως ο τύπος φορτίου, οι γωνίες περιστροφής/κλίσης, τα προφίλ ταχύτητας, το διάκενο ρουλεμάν, η τριβή, η λίπανση και η θερμοκρασία.

• Βασική βαθμολογία στατικού φορτίου (C0):Αντιστοιχεί στο φορτίο που προκαλεί 0,0001 φορές τη διάμετρο του στοιχείου κύλισης σε μόνιμη παραμόρφωση.
• Βασική βαθμολογία δυναμικού φορτίου (C):Αντιπροσωπεύει το φορτίο στο οποίο το 90% των πανομοιότυπων ρουλεμάν φθάνει το 1 εκατομμύριο στροφές πριν από την αστοχία κόπωσης της επιφάνειας κύλισης.

Η επιλογή μεγέθους ρουλεμάν πρέπει να λαμβάνει υπόψη τα καθορισμένα φορτία, την κατεύθυνση (ακτινική, αξονική ή συνδυασμένη) και τον τύπο. Σε σύγκριση με τα περιβλήματα των άκρων της ράβδου, τα αυτόνομα σφαιρικά ρουλεμάν εμφανίζουν υψηλότερη ικανότητα στατικού φορτίου. Η δυναμική φόρτωση απαιτεί επαλήθευση μέσω υπολογισμών διάρκειας ζωής.

• Ρουλεμάν ολίσθησης που απαιτούνται για συντήρηση
• Ρουλεμάν ολίσθησης χωρίς συντήρηση
• Ρουλεμάν κυλιόμενου στοιχείου

Οι τυποποιημένες ανοχές ισχύουν για τις διαστάσεις του εξωτερικού δακτυλίου (διάμετρος, πλάτος) και τις διαστάσεις του εσωτερικού δακτυλίου, σημειώνοντας ότι οι διαχωρισμένοι εξωτερικοί δακτύλιοι ενδέχεται να χάσουν προσωρινά την κυκλικότητα έως ότου εγκατασταθούν σε οπές περιβλήματος ακριβείας.

Ορίζεται ως η ακτινική και αξονική ελευθερία κίνησης του εσωτερικού δακτυλίου, με το αξονικό διάκενο συνήθως να υπερβαίνει το ακτινικό διάκενο. Τα συγκεκριμένα εύρη απόστασης ποικίλλουν μεταξύ σχεδίων συρόμενων και κυλιόμενων στοιχείων.

Δεν πρέπει ποτέ να γίνεται υπέρβαση των μέγιστων γωνιών κλίσης κατά την εγκατάσταση ή τη λειτουργία για να αποφευχθεί ζημιά στα ρουλεμάν ή αστοχία στεγανοποίησης/πλυσίματος. Τα σχέδια πρέπει να περιορίζουν την κίνηση εντός καθορισμένων γωνιών χωρίς να ασκούνται υπερβολικές δυνάμεις περιβλήματος, ιδίως διασφαλίζοντας επαρκή απόσταση στεγανοποίησης (ειδικά για μοντέλα 2RS).

Ως εξαρτήματα έτοιμα για τοποθέτηση ακριβείας, τα σφαιρικά ρουλεμάν απαιτούν προσεκτικό χειρισμό:

1. Διατηρήστε την αρχική συσκευασία μέχρι την εγκατάσταση για να διατηρήσετε τη λίπανση.
2. Ποτέ μην μεταδίδετε δυνάμεις εγκατάστασης/αφαίρεσης μέσω ράβδων ρουλεμάν στα περιβλήματα.
3. Βεβαιωθείτε ότι η ολίσθηση πραγματοποιείται μόνο μεταξύ των εσωτερικών/εξωτερικών επιφανειών δακτυλίου—όχι μεταξύ των ρουλεμάν και των αξόνων/περιβλημάτων—χρησιμοποιώντας κατάλληλες προσαρμογές παρεμβολής.

Συνιστώμενη προσαρμογή στις ανάγκες παρεμβολής ισορροπίας, αποφεύγοντας τις υπερβολικές αλλαγές απόστασης από την επέκταση/συστολή αγώνα. Επαληθεύστε τη στεγανότητα της σύνδεσης, καθώς οι τυπικές προσαρμογές ενδέχεται να απαιτούν προσαρμογή για συγκεκριμένες εφαρμογές.

Η εγκατάσταση πρέπει να τηρεί τα μέγιστα όρια δύναμης για να διασφαλιστεί η σωστή έδραση του ρουλεμάν.

Τα ρουλεμάν ζεύγους μετάλλων απαιτούν περιοδική λίπανση για βέλτιστη διάρκεια ζωής. Το αρχικό γράσο αρκεί για πολύ ελαφριά φορτία. Η αποτελεσματικότητα της λίπανσης εξαρτάται από το μέγεθος/τύπο φορτίου (σταθερό, παλμικό, εναλλασσόμενο), τη γωνία περιστροφής και την ταχύτητα ολίσθησης. Οι δοκιμές δείχνουν μικρές γωνίες περιστροφής και ακραίες ταχύτητες ολίσθησης επηρεάζουν το σχηματισμό λιπαντικού φιλμ, όπως και η φόρτιση μονής κατεύθυνσης έναντι των εναλλασσόμενων φορτίων.

Για βέλτιστη κατανομή, λιπάνετε τα ρουλεμάν σε συνθήκες χωρίς φορτίο. Λάβετε υπόψη ότι οι κατασκευαστές συνήθως προμηθεύουν ρουλεμάν μόνο με αντιδιαβρωτικές επιστρώσεις, οι οποίες απαιτούν αρχική λίπανση πριν από τη θέση σε λειτουργία ή αμέσως μετά την εγκατάσταση.

• Ζεύγη χάλυβα/χάλκινου:Χρησιμοποιήστε γράσο υψηλής πίεσης με βάση το λίθιο ανθεκτικό στη διάβρωση (-20°C έως +110°C). Τα στερεά λιπαντικά βελτιώνουν την απόδοση στα ανώτερα όρια θερμοκρασίας.
• Ζεύγη χάλυβα/χάλυβα:Γράσο υψηλής πίεσης ανθεκτικό στη διάβρωση με βάση το σαπούνι λιθίου με βασικά λάδια υψηλού ιξώδους και πρόσθετα δισουλφιδίου του μολυβδαινίου.
• Ζεύγη χάλυβα/PTFE:Φυσικά χαμηλής τριβής και χωρίς συντήρηση.
• Ρουλεμάν στοιχείων κύλισης:Προλιπαινόμενο με γράσο σαπουνιού λιθίου.

Για κεντρικά συστήματα λίπανσης, ελέγξτε προσεκτικά τη δοσολογία —ειδικά για σφραγισμένες εκδόσεις— για να αποτρέψετε τη μετατόπιση της στεγανοποίησης από υπερπίεση.