Tema Atestatului

Absolvent: Ivan Gabriel

ndrumator:Prof. Ing. Buta doina

Cuprins

1. Tipuri de lagre, definiie .................................................. 52. Caracteristici. Pri componente. Materiale ..................... 5

2.1. Caracteristici .................................................. 5

2.2. Pri componente ............................................ 6

2.3. Materiale ......................................................... 7

3 .Clasificarea i simbolizarea rulmenilor ...................... 7

3.1. Rulmenii standardizai ................................... 7

3.2. Rulmenii nestandardizai ............................... 10

3.3. Rulmenii de joas turaie ............................... 11

3.4. Rulmenii de nalt turaie .............................. 12

3.5. Simbolizarea rulmenilor ................................ 13

3.6. Alegerea rulmenilor ....................................... 13

4. Determinarea solicitrilor i deformaiilor ..................... 15

4.1. Consideraii generale ......................................15

5. ncrcarea i deformaiile elastice n rulmentul radial. Rigiditatea rulmentului radial ............................................. 15

5.1. Rulmentul nencrcat ....................................... 15

5.2. Rulmentul ncrcat ........................................... 16

6. Rulmeni radiali-axialimontai pereche ........................... 16

6.1. ncrcare axial .............................................. 16

6.2. Fore centrifuge ............................................... 17

7. Cinematica rumenilor ...................................................... 18

7.1. Rulmenii de joas turaie ............................... 18

7.2. Rulmenii de nalt turaie ............................... 18

7.3. Alunecarea diferenial .................................... 20

8. Frecarea n rulmeni ........................................................ 20

8.1. Rostogolirea n condiiile frecrii uscate sau mixte . ................................................................................... 20

8.2. Rostogolirea n condiiile frecrii fluide. Lubreficaia elasto-hidrodinamic ...................................... 22

9. Capacitatea de ncrcare a rulmenilor ........................... 24

9.1. Capacitatea de ncrcare static ...................... 24

9.2. . Capacitatea de ncrcare dinamic ................ 24

10. Probleme privind montajul, ungerea i etanarea rulmenilor ............................................................................ 26

11. Bibliografie ..................................................................... 30

1. Tipuri de lagre, definiie

Lagrele sunt organe de maini avnd funcia de susinere i ghidare a arborilor i a osiilor cu micare rotativ sub aciunea sarcinilor care acioneaz supra lor.

Dup direcia sarcinii principale fa de axa de rotaie, lagrele se grupeaz n:

- lagre radiale cu direcia sarcinii principale perpendicular pe axa de rotaie;

- lagre axiale i crapodine avnd direcia sarcinii principale paralela cu axa de rotaie;

- lagre radial-axiale a cror sarcin are componente dup cele dou direcii menonate.

Dup caracterul frecrii produse n funcionare, lagrele se grupeaz n:

- lagre cu alunecare - ntre suprafaa exterioar a fusului i suprafaa interioar a lagrului;

- lagre cu rostogolire - ntre elementele rulmenilor;

- lagre combinate.

2. Caracteristici. Pri componente. Materiale

2.1. Caracteristici

Lagrul de rostogolire se obine prin nlocuirea cuzinetului din lagrul cu alunecare printr-un rulment. De aceea lagrele se numesc i lagre cu rulmeni. Celelalte elemente componente ale lagrelor cu rostogolire difer foarte puin de elementele lagrelor cu alunecare. Ca urmare, studiul lagrelor cu rostogolire se reduce la studiul rulmenilor.

Datorit nlocuirii frecrii de alunecare prin frecare de rostogolire , randamentul lagrelor cu rostogolire este superior lagrelor cu alunecare avnd valorile cuprinse ntre 0,98 pn la 0,995.

2.2. Pri Componente

Elemente constructive caracteristice lagrelor cu rostogolire sunt:

- inelul interior i cel exterior- inelele rulmenilor pot prezenta una sau dou ci de rulare, pe care se rostogolesc corpurile de rulare, acestea sunt supuse la solicitarea de frecarea prin rostogolire;

- corpurile de rostogolire- sub form de bile sau role;

-colivia- servete la meninerea unei distane constante ntre corpurile de rostogolire i se execut din oeluiri carbon obinuite, bronzuri, duraluminiu, materiale plastice etc.;

- diferite elemente pentru asamblare i etanare.n figura 11.13 este reprezentat un lagr cu rostogolire cu bile pe care se pot urmri principalele elemente componente.

Dimensiunile de baz ale rulmentului sunt:

- "d" - reprezint diametrul nominal corespunztor diamentrului nominal al fusului;

- "D" - reprezint diametrul exterior al inelului exterior corespunztor diametrului interior al corpului lagrului;

- "B" - reprezint limea rulmentului.

Lagrele cu rulmeni reprezint urmtoarele avantaje principale fa de lagrele cu alunecare:

- pierderi mai mici de putere prin frecare;

- turaii mari de 20000 - 30000rotaii/minut;

- consum redus de lubrefiant n perioade de ntreinere;

- eficien economic superioar, datorit avantajelor standardizrii i posibilitile centralizrii execuiei lor prin ntreprinderi specializate cu procese de producie automatizate.

Lagrele cu rostogolire au dimensiunea radial mai mare dect lagrele cu alunecare, de aceea necesit o precizie mai mare de execuie i montaj, acestea sunt mai rigide i mai puin rezistente la ocuri. n figura 11.13 este prezentat un lagr cu rulment cu bile pe care se pot urmri principalele elemente componente de mai sus.

2.3 Materiale

Corpurile de rostogolire i elementele cii de rulare, adic inelul interior i inelul exterior, se execut din oeluri speciale pentru rulmeni, cunoscute sub denumirea de RUL 1, RUL 2 (STAS 1456/1-80).

Colivia rulmentului se execut din oeluri obinuite, bronzuri, duraluminiu sau materiale plastice.

3. Clasificarea i simbolizarea rulmenilor

3.1. Rulmenii standardizai

Pentru tipurile de rulmeni utilizate n mod curent n practic a aprut ca o necesitate economic, pentru simplificarea utilizrii i aprovizionrii, stabilirea unui numr limitat de execuii tipo-dimensionale. S-a ajuns astfel la standardizarea construciilor i dimensiunilor tipurilor uzuale de rulmeni, reglementare fcut prin norme ISO, adoptate i la noi prin STAS.

Clasificarea rulmenilor se face dup diferite criterii:

1. Dup modul cum acioneaz fora din exploatare asupra lagrelor, acestea pot fi: - rulmeni radiali;

- rulmeni axiali;

- rulmeni radial-axiali;

- rulmeni radial-oscilante;

- rulmeni axial-oscilante;

2. Dup forma corpurilor de rostogolire se deosebesc:

- rulmeni cu bile;

- rulmeni cu role;

Corpurile de rostogolire, n raport cu ncrcarea n condiiile de funcionare, pot fi dispuse pe un singur rnd, pe dou rnduri i rareori pe mai multe rnduri .Exemple de rulmeni din aseste categorii sunt indicate schematic in figura 11.14. Dintre numeroasele variante constructive, cele mai utilizate lagre sunt cele cu rulmeni radiali (figura 11.15. a) i cele cu rulmeni axiali cu bile (figura 11.15. d). Lagrele radial-axiale sau axial-radiale se pot executa i din rulmeni radiali combinai cu rulmeni axiali (figura 11.15. c).

Rulmenii cu role cilindrice suport sarcini de 1,7 ori mai mari dect cei cu bile i pot funciona la turaii sporite.

Rulmenii cu dou rnduri de corpuri de rulare suport sarcini de 1,5 ori mai mari.

Rulmenii cu role cilindrice lungi sau cei cu ace se folosesc cnd sunt necesare diametre exterioare reduse sau foarte reduse.

Rulmenii cu role conice i cei cu role butoia dispuse pe dou rnduri pot fi ncrcai de 1,9 ori mai mult fa de cei cu role dispuse pe un singur rnd.

Rulmenii oscilani pot suporta nclinarea axei de rotaie a arborilor sau osiilor cu 2-3.

Dup precizia de execuie, care influeneaz precizia de funcionare, corespund necesitilor de utilizare sunt prescrise un numr de patru clase de precizie P0, P6, P5, P4 (STAS 4207-70) toleranele cele mai strnse fiind cele ale clasei P4.

Numrul mare al caracteristicilor constructive i dimensionale care trebuie indicate pentru identificarea unui rulment au impus necesitatea unei simbolizri codificate. Dimensiunile rulmenilor au fost sistematizate n serii de diametre (notate cu una din cifrele 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4) i serii de limi (notate cu una din cifrele 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6). Prin definiie rulmenii din aceeai serie de diametre care au acelai interior vor avea i acelai diametru exterior. Combinaiile seriilor de diametre i limi dau natere seriilor de dimensiuni.

n construcia de aparate, se utilizeaz de cele mai multe ori rulmeni de dimensiuni reduse, care pentru un diametru de alezaj mai mic de 10 mm, uneori sunt denumii rulmeni miniaturali. Ca tipuri constructive se utilizeaz n special rulmeni radiali i radiali-axiali cu bile.

3.2. Rulmeni nestandardizai

Pentru multe explicaii din domeniul construciei de aparate, tipurile constructive i dimensionale ale rulmenilor standardizai nu pot fi utilizate datorit spaiului redus avut la dispoziie pentru lagr, sau a condiiilor tehnice speciale. S-au creat astfel tipuri noi de rulmeni cu o arie de utilizare mai restrns, rulmenii nestandardizai care sunt de asemenea supui unui proces de tipizare i normalizare odat cu creterea cantitativ a produciei. O clasificare a rulmenilor nestandardizai poate fi fcut n raport cu turaia de lucru i anume rulmenii de turaie joas i rulmeni de turaie nalt.

3.3. Rulmenii de turaie joas

Rulmenii de turaie joas cuprind o mare varietate de tipuri. n aceast categorie se poate ncadra rulmenii miniaturali de construcie special. Se ntlnesc i rulmeni miniaturali de construcie simplificat, cu bile libere, sau la care lipsete inelul interior sau exterior, nlocuii direct de arborele cilindric sau conic al aparatului sau de carcasa aparatului. Cercetrile experimentale nu arat c rulmenii miniaturali, care n locul inelului interior lucreaz direct cu terminaia conic a arborelui aparatului, prezint unele avantaje n comparaie cu lagrele pentru vrfuri sau cu centrajele. Astfel, la un moment de frecare comparabil ca mrime cu al lagrelor pentru vrfuri, variaia acestuia n timpul unei rotaii este de peste dou ori mai mic dect n lagrele pentru vrfuri i concentrajele conice. n plus, trebuie menionat montajul simplu i un cost de fabricaie relativ sczut.

n construcia aparatelor optico-mecanice de precizie se cer uneori lagre cu diametru mare al cilor de rulare. Acestea nu sunt ncrcate la capacitatea lor maxim, cerinele fiind axate mai ales de precizia deplasrii. S-au utilizat iniial lagre prin rostogolire cu patru ci de rulare. Pentru a avea capacitatea de ncrcare i durabilitatea corespunztoare cile de rulare trebuie executate dintr-un material capabil s fie durificat prin tratament termic. Din aceast construcie s-au dezvoltat rulmenii cu cile de rulare din srm, la care cile de rulare sunt realizate din srm de oel avnd o duritate HB= 4500 ... 5000 [N/mm]. n aceast construcie apare ca un avantaj deosebit faptul c materialul corpului nu trebuie s fie dur, deci nu este necesar clirea, eliminndu-se astfel i o surs de deformaii, cea datorat tensiunilor termice. Soluia constructiv este destinat n special ncrcrilor axiale, unghiului fiind = 45 60. Din motive de montaj unul din corpuri se execut din dou buci, plcuele intermediare fcnd posibil reglajul jocului din lagr. Precizia funcionrii este legat de execuia cilor de rulare, care pot fi libere sau ncastrate n corp, soluie mai avantajoas pentru montaj i ntreinere.

n condiiile unor ncrcri mari i a unei precizii de funcionare ridicate, este necesar rodarea lagrului. n cazul cilor de rulare ncastrate se poate executa nainte de rodaj o rectificare preliminar care scurteaz mult timpul necesar rodajului.

Pentru unele aplicaii speciale, cum ar fi lagrele suspensiei cardanice a giroscoapelor, a aprut necesar creerea unor lagre de o sensibilitale deosebit, la care momentul de frecare care acioneaz asupra arborelui mobil este redus prin aplicarea unui moment oscilant asupra corpurilor de rostogolire cu o frecven mai mare dect frecvena de rotaie a arborelui. Aceasta se obine printr-o construcie deosebit a rulmentului, la care exist trei inele i dou rnduri de bile.

Inelul intermediar antrenat din exterior execut micarea de oscilaie care se transmite bilelor. Dac deplasrile axiale datorate dilatrilor termice sunt nsemnate se utilizeaz construcia cu inelul intermediar neted. Pentru simplificarea construciei i micorarea gabaritului, inelul interior poate fi eliminat, calea de rulare fiind realizat direct de arborele aparatului.

3.4. Rulmeni de turaie nalt

Se consider c rulmenii la care produsul n300 000 unde este diametrul mediu al rulmentului [mm]; n- turaia n rot/min, sunt de turaie nalt. Ca tipuri constructive se folosesc rulmenii radiali i radiali-axiali cu un singur rnd de bile. Mrimea unghiului de contact (nchis la dreapta care unete punctele de contact dintre bile i inele i urma planului perpendicular pe axa rulmentului), se alege n nfucie de raportul dintre ncrcarea axial i ncrcarea radial din rulment.

Unele recomandri n aceast privin sunt prezentate n tabelul 1.1.

Raportul

/

ncrcarea axial

Valoarea produsului

EMBED Equation.3 [mm rot/min]

Unghiul n grade

00,35

(mai mare de 0,25 nu se recomand

450 000

(colivie matriat)

0 12

0,36-0,8

1 200 00012

0,36-1,2

1 200 00026

>1,2

900 00036

Pentru turaii mai mari dect 100 000 rot/min i mai mare dect 0,6

1 200 000 - 2 000 00012 - 26

3.4. Simbolizarea rulmeniilor

Simbolizarea rulmeniilor este necesar: la marcarea pe fiecare rulment, la notarea pe desene tehnice i n listele de schimb, la precizarea comenzilor i livrrilor, pentru catalogarea tuturor tipodimensiunilor i identificarea interschimbabilitii lor din cataloage.

Simbolizarea se face prin cifre sau prin grupe de cifre ce caracterizeaz rulmentul ca mrime serie de limi pentru acelai diametru interior d tip caracteristici speciale.

Gradul preciziei al rulmenilor se simbolizeaz prin litere.

Simbolul rulmenilor se compune din simbolul de baz, sub form de cifre, litere, sau alfanumeric i din simbolurile suplimentare.

Semnificativ este grupa ultimelor dou cifre caracteristice mrimii rulmentului. Pentru diametre interioare d cuprinse ntre 20 i 495 mm, numrul constituit din ultimele dou cifre ale simbolului unui rulment prin nmulire cu numrul 5 indic diametrul d. De exemplu, diametrul d al unui rulment reprezint simbolul 92218 este: d = 18 5 = 90 mm, care este i diametrul nominal al fusului.Corespunztor acestei mrimi, celelalte dimensiuni ale rulmentului se extrag din catalog sau din tabele cuprinse n standarde.

Citirea simbolurilor se face astfel : -prima cifr reprezint seria de limi, a doua cifr seria diametrelor exterioare pentru acelai diametru interior.

3.6. Alegerea rulmenilor

Alegera rulmenilor standardizai comport dou faze alegera orientativ i alegera definitiv.

Alegerea preliminar sau orientativ stabilete tipul rulmentului pornind de la direcia forei principale (reaciunii) din lagr, avndu-se n vedere caracteristicile de baz ale diferitelor tipuri de rulmeni.

Alegera definitiv a seriei i a dimensiunilor tipului de rulment ales n prima faz se face pe baza calculelor, n funcie de mrimea sarcinii, a turaiei, de durata de funcionare i de alte condiii de funcionare cnd acestea se impun.

Datorit avantajelor standardizrii, rulmenii se supun numai calculelor pentru determinarea sau verificarea capacitii de ncrcare dinamic i a durabilitii, pe baza sarcinii dinamice echivalente, care-i solicit.

n tabelul 1.2 de mai jos sunt prezentate diferite variante constructive de rulmeni i recomandri de utilizare.

Rulmeni cu bileRecomandri de utilizareRulmeni cu roleRecomandri de utilizare

Radial pe un rnd- au fecrile cele mai mici- suport sarcini!(ncrcri)

axiale mari i viteze relativ

mariRadiali cu role cilindrice simple sau nfurate- capacitatea de ncrcare

radial mai mare de 1,7 ori

dect la cei cu bile

Radial cu aib de etanare pe ambele priRadiali cu role cilindrice pe dou rnduri- pentru situaii cnd se cere

precizie mare i capacitate

portant ridicat

Radial tip magneto- pentru turaii mari i sarcini

miciRadiali-axiali cu role conice

- preiau simultan sarcini

radiale i axiale mai mari

dect la cei cu bile

Radiali-axiali pe un rnd- preiau sarcini mari n

ambele sensuri i reglarea

jocului axialRadiali-axiali cu role butoi- aezai pe dou rnduri

suport ncrcri mari i

permit nclinarea fusurilor cu

2-3

Radiali-axiali pe dou rnduri- capacitatea portant este

de doar 1,5 ori mai mare

dect a celor cu un singur

rnd de bileRadiali cu ace- cnd gabaritul radial trebuie

s fie mic

Radiali-oscilani pe dou rnduri- preiau sarcini axiale mici

dar asigur paralelismul

permanent al cuplei fus-

cuzinet(unul din inele se

poate nclina la 2 2OR(3MOD(9)) \# "#.##0,00" -3) Axiali cu role cilindrice- pentru sarcini mari i viteze

mici(au frecri mari de

alunecare)

Axiali cu simplu efect- preiau numai sarcini axiale

i lucreaz la turaii mediiAxiali cu role conice- funcioneaz cu frecri

mai mici dect cei anteriori

Axiali cu dublu efect Axiali-oscilani- pentru ncasri mari i turaii

relativ reduse

Cnd se cunosc diametrul fusului, precizia impus n exploatare, mrimea, natura i sensul sarcinii, se alege tipul de rulment i apoi se verific durata de funcionare.

Cnd se cunoate diametrul fusului, alegerea se realizeaz n dou etape:

- etapa preliminar: se stabilete tipul rulmentului n funcie de direcia sarcinii principale din lagr;

- etapa final: se calculeaz dimensiunile i seria tipului de rulment stabilit la prima etap, innd seama de valoarea sarcinii, a turaiei , de durata de funcionare i de condiiile de exploatare.

4. Determinarea solicitrilor i deformaiilor4.1. Consideraii generaleCalculul solicitrilor i a deformaiilor din rulmeni se face cu ajutorul raliilor lui Hertz i pe baza cercetrilor ulterioare care au completat teoria lui Hertz i relaiile obinute pe aceast cale. Dei ipotezele care stau la baza acestei teorii nu sunt ndeplinite ntocmai, datele experimentale corespund n mare msur valorilor obinute prin relaiile de calcul. Astfel, comparativ variaia presiunii de contact, maxime, n funcie de ncrcarea specific determinate teoretic i experimental la contactul dintre dou suprafee sferice, identice. Se trateaz numai contactul teoretic punctiform, dat fiind utilizarea larg n construcia de aparate a rulmenilor cu bile. Pentru determinarea tensiunilor de contact s-a avut n vedere contactul dintre bil i cile de rulare ntr-un rulment radial-axial, deoarece situaia n rulmenii radiali sau axiali este asemntoare i se obine prin particularizare ce se fac dup unghiul de presiune . Tensiunile de contact se distribuie dup un elipsoid, suprafaa de contact fiind o elips.

5. ncrcarea i deformaiile elastice n rulmentul radial. Rigiditatea rulmentului radial

5.1. Rulmentul nencrcat

Pentru lagrele radiale utilizate n construcia de aparate, mrimea jocului diametrului n rulmentul nemontat are valori ntre 5 ... 20 m. Aceste valori se grupeaz pe intervale, n funcie de domeniul de utilizare al rumentului. Prezena jocului permite o deplasare axial relativ n rulmentul nencrcat. Preluarea acestei deplasri duce la un contact unghiular al bilei cu calea de rulare. Rulmentul nencrcat mai permite i deplasarea unghiular relativ ale celor dou inele.

Unghiul de neliniere este definit ca unghiul maxim cu care poate fi rotit inelul interior n raport cu cea a inelului exterior.

5.2.Rulmentul ncrcat

La rumentul ncrcat, sarcina este transmis de la un inel la altul prin corpurile de rulare. Numrul acestora fiind mai mare dect doi, sistemul este static nedeterminat. ncrcarea fiecrui corp de rulare este influenat de deformaiile elastice din zonele de contact. Pentru determinarea acesteia s-a plecat de la ipoteza unui joc radial nul i a unei astfel de dispoziii a bilelor, nct pe direcia ncrcrii s se gseasc o bil. n acest mod ncrcarea radial va fi suportat numai de bile care se gsesc sub diametrul orizontal.

n rulment exist un joc radial, care n urma montajului pe arbore sau n carcas se poate anula sau deveni negativ, ntre bile i inele existnd astfel o strngere. De obicei s-a considerat existena unui joc pozitiv, iar coeficientul egal cu cinci. Cercetrile ulterioare au permis stabilirea dependenei ncrcrii bilelor n funcie i de strngerea sau jocul din rulment. Deformaia din dreptul bilei se exprim n raport cu deplasarea bilei celei mai ncrcate. Valorile pozitive corespund jocului, iar cele negative strngerii. n definirea jocului trebuiue s se in seama de modificrile produse de strngera inelelor la montaj i variaiile de temperatur.

Pentru o sarcin radial dat, un joc efectiv i a anumit construcie a rulmentului carasterizat prin valorile ncrcrii maxime ce revine unei bile, ale mrimii poriunii ncrcate, precum i deformarea i deplasarea corespunztoare bilei cele mai ncrcate. Datorit neliniaritii ecuaiilor, sistemul poate fi rezolvat numai numeric, prin iteraie.

Dac este vorba de un montaj rigid al rumentului, deplasarea radial a centrului rulmentului este egal cu deplasarea maxim a bilei cele mai ncrcate.

6. Rulmeni radiali-axialimontai pereche

6.1. ncracare axialPentru o poziie riguroas, se folosete adesea o pereche de rulmeni montai cu prestrngere, fr joc. n acest caz mecanismul ncrcrii i deformaiilor prezint unele particulariti. Admind c ncrcarea este numai axial, iar montajul se face cu o prestrngere iniial, acesteia i va corespunde deplasarea axial relativ i unghiul efectiv de contact. Fora axial exterioar va ncrca n mod diferit cei doi rulmeni i anume, asupra unuia fora acioneaz n sensul prestrngerii, mrind ncrcarea, iar asupra celuilalt n sens invers, micornd ncrcarea. La depirea valorii ncrcrii critice funcionarea lagrului devine defectuoas, ncrcarea fiind preluat numai de un singur rulment, iar jocurile ce apar n rulmentul descrcat influeneaz negativ precizia i comportarea dinamic a asamblului. Va trebui respectat condiia Pa