Ca inginer, știi cât de important este să fii precis, exact și de încredere.
Dar te-ai gândit vreodată cât de mult contribuie rulmentul simplu cu bile la aceste calități importante într-o gamă largă de utilizări de inginerie? Rulmenții cu bile sunt folosiți în orice, de la mașini la nave spațiale la dispozitive medicale la roboți.
Acestea permit pieselor să se miște liber și reduc frecarea dintre piesele mobile și cele fixe.
Indiferent dacă sunteți un student nou la inginerie sau un inginer experimentat care dorește să afle mai multe, acest articol vă va introduce în lumea rulmenților cu bile și vă va explica de ce sunt atât de importante în atât de multe domenii ale ingineriei.
Prin urmare, puneți-vă centurile de siguranță și să începem această călătorie interesantă în lumea rulmenților cu bile.
Introducere în rulmenții cu bile
Definiție formală:
Un rulment antifricțiune permite mișcarea liberă între părțile mobile și cele fixe prin intermediul unor bile limitate între inelele exterioare și interioare.
Rulmenții cu bile sunt o parte importantă a multor industrii, cum ar fi transportul, electronica, producția și procesul de transformare a hârtiei în diferite tipuri de hârtie.
Sarcina unui rulment cu bile este de a reduce frecarea și de a suporta sarcini radiale și axiale.
Face acest lucru folosind cel puțin două curse pentru a ține bilele în loc și a trece încărcăturile prin bile.
De cele mai multe ori, o cursă este fixă, iar cealaltă este atașată de ansamblul sau arborele care se mișcă.
Când inelul interior se întoarce, bilele se rostogolesc în jurul pistei interioare.
Inelul exterior, pe de altă parte, rămâne nemișcat.
Această mișcare de rulare reduce frecarea și face mișcarea lină.
Cum funcționează rulmenții cu bile
Ideea din spatele unui rulment este simplă: este mai bine ca lucrurile să se rostogolească decât să alunece.
Rulmenții reduc frecarea utilizând bile sau role metalice netede și suprafețe metalice netede atât pe interiorul cât și pe exteriorul rulmentului.
Aceste bile sau role „suportă” greutatea, ceea ce lasă dispozitivul să se rotească cu ușurință.
Majoritatea rulmenților cu bile sunt realizate prin adunarea a patru părți:
- Un inel exterior mare (sau o cale de rulare exterioară care nu se mișcă).
- Un inel interior mai mic (sau canal rotativ interior) care este atașat la ansamblul sau arborele rotativ.
- Rânduri de bile blocate între căile de rulare a două inele.
- O cușcă sau despărțitor care ține bilele pe loc și le împiedică să se atingă.
Tipuri comune de rulmenți cu bile
În funcție de modul în care sunt fabricați, există două tipuri de rulmenți cu bile:
- Tipuri Conrad: Acești rulmenți au un singur rând de bile între două căi de rulare.
Ele pot face față atât sarcinilor radiale, cât și axiale, dar cantitatea de sarcină axială pe care o pot suporta este de obicei limitată.
Tipuri cu capacitate maximă: Acești rulmenți au mai multe bile decât tipurile Conrad, astfel încât pot face față sarcinilor mai grele în direcția radială.
Dar nu sunt la fel de buni la manipularea sarcinilor axiale.
Rulmenții cu bile pot fi, de asemenea, împărțiți în trei tipuri, în funcție de greutatea pe care o pot suporta.
- Rulmenți radiali: Acești rulmenți suportă sarcini care sunt perpendiculare pe axa de rotație.
- Rulmenți axiali: Acești rulmenți suportă sarcini care sunt paralele cu axa de rotație și se numesc sarcini axiale.
Rulmenții cu contact unghiular pot suporta atât sarcini radiale, cât și axiale în același timp.
Descoperiți emoția rulmenților cu bile în inginerie
Încă greu de înțeles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:
Doriți să vă faceți munca de inginerie mai interesantă? Vrei să faci ultimul tău proiect mai interesant? Ei bine, știm exact ce să facem: uită de algoritmi complicati, materiale noi și tehnologie de ultimă oră.
Nu, un rulment cu bile de modă veche este tot ce ai nevoie pentru a schimba cu adevărat lucrurile.
Da, acele sfere minuscule care permit mișcarea liberă între părțile care se mișcă și părțile care nu se mișcă.
Sună plictisitor, nu-i așa? Ei bine, te înșeli.
Pentru că, așa cum suntem pe cale să aflăm, rulmenții cu bile pot fi partea cea mai ironică interesantă din lumea ingineriei.
Bine, a fost doar o glumă făcută să arate ca o reclamă TV.
Acum să revenim la explicație.
Componente și tipuri de rulmenți cu bile
Tipuri de rulmenți cu bile
Rulmenții cu bile sunt ansambluri mecanice formate din piese de rulare și, de cele mai multe ori, piste interioare și exterioare.
Ele pot fi utilizate pentru arbori care se rotesc sau se deplasează în linie dreaptă.
Există diferite tipuri de rulmenți cu bile și fiecare are propriile caracteristici și utilizări.
- Rulmenți adânci cu bile.
Cel mai comun tip de rulment cu bile este unul cu canelură adâncă.
Au caneluri adânci pentru căile de rulare, iar inelele interioare și exterioare au arce circulare care sunt doar puțin mai mari decât bilele.
Acest design permite rulmenților să suporte atât sarcini radiale, cât și axiale și să ruleze la viteze mari în timp ce suportă sarcini axiale limitate, sarcini de tracțiune sau ambele.
Rulmenții adânci cu bile pot fi utilizați în multe lucruri diferite, cum ar fi ventilatoare, motoare, mașini industriale, roți de mașini și unelte de uz casnic.
Rulmenti cu bile cu contact unghiular.
Rulmenții cu bile cu contact unghiular sunt buni pentru sarcini combinate în care trebuie transferate atât forțele radiale, cât și cele axiale.
Sunt concepute pentru a suporta atât sarcinile radiale, cât și cele de tracțiune, ceea ce le face perfecte pentru situațiile în care ambele tipuri de sarcini sunt comune.
Acești rulmenți pot lua multă forță într-o singură direcție, iar unii rulmenți cu un singur rând sunt făcuți pentru a fi montați în perechi pentru a profita la maximum de ei.
Ele sunt adesea folosite în pompe, compresoare, motoare electrice, agricultură, industria chimică, industria generală, utilități și multe alte aplicații industriale.
- Rulmenți cu bile care se aliniază.
Cel mai bun mod de a absorbi forțele radiale este cu rulmenți cu bile cu auto-aliniere.
Sunt făcute să aibă două rânduri de bile și o cale de rulare pentru toate bilele din inelul exterior.
Acest design unic permite rulmentului să se autoalinieze și să compenseze orice nealiniere între arbore și carcasă.
Acest lucru face mai puțin probabil ca nealinierea să provoace daune.
Rulmenții cu bile cu auto-aliniere sunt adesea folosiți în lucruri precum presele de tipar, mașinile textile și uneltele agricole.
- Rulmenți cu bile de cuplu.
Rulmenții axiali cu bile sunt proiectați să funcționeze cu sarcini care împing în aceeași direcție cu axa rulmentului.
Ele pot face față sarcinilor axiale deoarece au o parte de rulare care este fie o bilă, fie un cilindru.
De cele mai multe ori, acești rulmenți sunt utilizați în lucruri precum transmisiile auto, sistemele aerospațiale și mașinile-unelte.
- Rulmenti cu bile din ceramica.
Rulmenții cu bile din ceramică sunt fabricați la fel cum sunt rulmenții cu bile din oțel, dar în loc de bile din oțel, ei folosesc bile din nitrură de siliciu ceramică (Si2N4).
Rulmenții cu bile din ceramică sunt mai buni decât rulmenții cu bile din oțel în mai multe moduri, inclusiv prin faptul că sunt mai ușor de rulat, deoarece suprafețele lor sunt mai netede și dimensiunile lor sunt mai uniforme.
Ele sunt, de asemenea, mai durabile, deoarece sunt mai dure decât oțelul și pierd mai puțină energie din cauza frecării mai puține, ceea ce permite echipamentului să funcționeze mai eficient și mai mult timp.
Rulmenții cu bile din ceramică sunt adesea utilizați în aplicații de înaltă performanță, cum ar fi aerospațiale, mașini de curse și mașini industriale de ultimă generație.
Componente ale rulmenților cu bile
Rulmenții cu bile au trei părți principale: un inel interior, un inel exterior și ceva care se rostogolește.
Partea care se mișcă este fie o minge, fie o rolă și se mișcă de-a lungul căii de rulare sau a traseului realizat în inelele exterioare și interioare.
Reținerea mingii sau separatorul împiedică bilele să se frece unele de altele, astfel încât acestea să se poată mișca liber.
Rulmenții cu bile țin bilele pe loc și trec încărcăturile prin ele folosind cel puțin două curse pentru a ține bilele pe loc.
O cursă este conectată la piesa care se rotește (cum ar fi un arbore sau un butuc), iar cealaltă este fixă (ca o carcasă).
Rulmenții cu bile au frecare foarte scăzută deoarece folosesc frecare de rulare în loc de frecare de alunecare.
Inelele și rulmenții cu bile sunt realizate cu toleranțe și rotunjime ridicate și sunt lustruite mult pentru a face rotația lină.
Acest lucru reduce cuplul sau rezistența la rotire cauzate de frecare.
Pentru ce este folosit rulmentul afectează și cât de lățime este.
De exemplu, rulmenții cu secțiune subțire sunt utilizați atunci când nu există mult spațiu.
Diferența de diametru și lățime dintre cursele exterioare și interioare este menținută la minimum.
Acest lucru face posibilă realizarea de modele mici.
Fabricarea și întreținerea rulmenților cu bile
Fabricarea rulmenților cu bile
Rulmenții cu bile sunt părți importante ale multor mașini și unelte industriale care se rotesc, cum ar fi roțile de mașină, fusurile de mașini-unelte și pompele.
Majoritatea rulmenților cu bile sunt fabricate din oțel cu crom cu conținut ridicat de carbon, care se mai numește și oțel cromat, deoarece este ieftin și durează mult timp.
Dar rulmenții pot fi fabricați și din lucruri precum oțel inoxidabil, ceramică, plastic sau chiar sticlă.
Rulmenții cu bile sunt fabricați într-un proces care include pași cum ar fi modelarea, tăierea, spălarea, demagnetizarea, tratarea termică, șlefuirea, șlefuirea, șlefuirea și punerea totul împreună.
Primul pas este să tăiați o sârmă sau o tijă în melci, care sunt bucăți mici.
Cantitatea de material necesară pentru melc este puțin mai mare decât cea necesară pentru rulmentul cu bile finit.
Limacul este apoi transformat într-o minge printr-o serie de pași de șlefuire și lustruire.
După aceea, bilele sunt tratate cu căldură pentru a le face mai puternice.
Ultimii pași sunt șlefuirea și șlefuirea, care le conferă dimensiunea și finisajul final.
De obicei, cușca pentru bile este din oțel subțire, dar unii rulmenți folosesc acum cuști din plastic turnat deoarece sunt mai ieftine și provoacă mai puțină frecare.
Dar cuștile din plastic sunt folosite mai des în aplicații cu sarcină mică și cu viteză redusă, în timp ce cuștile din oțel sunt încă utilizate pe scară largă în multe aplicații industriale.
Oțelul inoxidabil AISI 440C, precum și alte tipuri de oțel inoxidabil, ceramică și sticlă sunt, de asemenea, folosite pentru a face bile de rulment.
Bilele din ceramică sunt bune pentru utilizare în medii care sunt foarte corozive sau au temperaturi foarte ridicate.
Diferite tipuri de plastic sunt bune până la foarte bune pentru a rezista la coroziune, dar sunt bune numai pentru sarcină mică și viteză mică.
Întreținerea și înlocuirea rulmenților cu bile
Problemele și defecțiunile rulmenților apar destul de des, dar pot fi oprite sau reparate prin luarea unor măsuri.
Rulmenții cu bile au de obicei probleme cu lubrifierea, temperaturile ridicate, contaminarea, manipularea și instalarea necorespunzătoare, supraîncărcare, aliniere greșită, montare proastă și coroziune.
Pentru a împiedica apariția acestor probleme comune, ar trebui să lubrifiați mașina așa cum vă spune producătorul.
Garniturile trebuie verificate des pentru a vă asigura că nu sunt rupte sau nu funcționează.
Asigurați-vă că arborele și carcasa rulmentului sunt aliniate corect pentru a evita alinierea greșită.
Asigurați-vă că rulmentul se potrivește bine pe un arbore care are dimensiunea potrivită.
Verificările de întreținere ar trebui efectuate în mod regulat pentru a găsi orice probleme înainte ca acestea să se agraveze.
Mai multe sunete și semne vă pot ajuta să vă dați seama dacă un rulment cu bile este rupt.
Cel mai obișnuit semn este un sunet aspru, măcinat, provenit de la rulmentul roții, care se schimbă în funcție de cât de repede merge mașina.
Alte sunete includ bâzâit, huruit sau mârâit care devin mai puternice atunci când vehiculul accelerează sau se întoarce.
Un rulment defectuos al roții poate produce, de asemenea, zgomote precum ciripit, scârțâit sau mârâit, care se desfășoară în cicluri.
Există și alte semne ale unui rulment cu bile proaste în afară de modul în care sună.
Unele dintre acestea sunt prea mult joc când roata este balansată dintr-o parte în alta, mașina fiind prea slăbită, volanul trăgând și mașina devenind prea fierbinte.
Când rulmentul este foarte uzat și pe cale să se defecteze, este posibil să observați și că mașina nu se descurcă bine sau că anvelopele se uzează în diferite locuri.
Cât costă înlocuirea unui rulment cu bile depinde de marca și modelul mașinii, de unde se află și de cât pretează mecanicul.
Rulmentul în sine costă de obicei între 50 și 200 USD, în funcție de tip și calitate (la momentul scrierii).
În funcție de cât de grea este munca și cât de mult pretează mecanicul pe oră, costurile cu forța de muncă pot adăuga 100 USD până la 200 USD la costul total.
De asemenea, dacă înlocuirea schimbă modul în care mașina este aliniată, poate avea nevoie de un serviciu suplimentar de aliniere, care poate costa între 60 și 100 USD.
Dacă nu aveți multă experiență în repararea mașinilor, nu ar trebui să încercați să înlocuiți singur un rulment cu bile.
Beneficiile și aplicațiile rulmenților cu bile
Rulmenții cu bile sunt folosiți foarte mult în inginerie atunci când este nevoie de o mișcare lină și precisă.
Frecare redusă și eficiență crescută
Cel mai mare beneficiu al rulmenților cu bile este că reduc frecarea și fac lucrurile să funcționeze mai eficient.
Rulmenții cu bile au un coeficient de frecare mai mic decât rulmenții de alunecare, ceea ce înseamnă că au nevoie de mai puțină energie pentru a funcționa.
Acest lucru le face perfecte pentru utilizări de mare viteză în industrii precum mașinile, mașinile și călătoriile în spațiu.
Deoarece există mai puțină frecare, există mai puțină căldură de la contactul dintre suprafețe.
Aceasta înseamnă că rulmenții se uzează mai puțin și durează mai mult.
Performanță și durabilitate îmbunătățite
Rulmenții cu bile pot face echipamentele să funcționeze mai bine și să dureze mai mult atunci când sunt utilizate în ele.
Acestea împiedică uzura echipamentului prin reducerea frecării și vibrațiilor care îl pot deteriora în timp.
Deoarece rulmenții cu bile reduc uzura, ei reduc și nevoia de întreținere și înlocuire a echipamentelor, ceea ce economisește timp și bani.
Rulmenții cu bile sunt, de asemenea, mai puțin probabil să se rupă, deoarece designul lor distribuie sarcina uniform pe elementele de rulare.
Aplicații ale rulmenților cu bile
Rulmenții cu bile sunt utilizați într-o gamă largă de sarcini de inginerie, inclusiv, dar fără a se limita la:
Rulmenții cu bile sunt utilizați în diferite părți ale mașinilor, cum ar fi motoarele, transmisiile și roțile.
Rulmenții cu bile sunt utilizați în motoarele, trenurile de aterizare și sistemele de control ale avioanelor din industria aerospațială.
Rulmenții cu bile sunt utilizați în mașini-unelte, pompe și motoare electrice din industria mașinilor.
În industria robotică, articulațiile și actuatoarele sunt realizate cu rulmenți cu bile.
- Echipament medical: Rulmenții cu bile sunt utilizați în diverse echipamente medicale, cum ar fi burghie dentare și aparate RMN.
Balamale cu rulment cu bile
Rulmenții cu bile sunt folosiți și în construcții, în special sub formă de balamale pentru rulmenți.
Rulmenții ascunși dintre articulațiile acestor balamale facilitează deschiderea și închiderea ușilor cu mai puțină frecare.
Acest lucru este util în special pentru ușile mai grele, cum ar fi cele de la intrare sau cele care se închid automat.
Balamalele cu rulmenți cu bile sunt balamale rezistente, care tind să reziste mai mult decât balamalele obișnuite.
Acest lucru le face cea mai bună alegere pentru utilizări comerciale unde durabilitatea este importantă.
Ce este Bearing? Tipuri de rulmenți și cum funcționează?
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba vorbită. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Concluzie
Pe măsură ce terminăm de învățat despre rulmenți cu bile, merită să ne gândim la cât de mult au schimbat aceste piese mici lumea ingineriei.
Ele pot arăta ca piese mici, obișnuite, dar atât de multe dintre mașinile și dispozitivele pe care le folosim zilnic nu ar funcționa fără ele.
Rulmenții cu bile sunt eroii necunoscuți ai ingineriei moderne.
Sunt folosite în orice, de la motorul mașinii tale până la mișcările unui robot chirurgical.
Așa că data viitoare când vezi un rulment cu bile, oprește-te pentru un moment și gândește-te cât de mult a ajutat el să transforme lumea noastră într-o minune tehnologică.
Și pe măsură ce continuați să depășiți limitele a ceea ce este posibil în propria dvs. Lucrare de inginerie, lăsați-vă rulmentul cu bile simplu să vă reamintească cât de puternic poate fi chiar și cele mai mici și care par a fi cele mai puțin importante părți.
Distribuie pe…
