Meccanismo dettagliato di come i cuscinetti a sfere autoallineanti compensano il disallineamento dell'albero
Il cuscinetto a sfere autoallineante è un cuscinetto volvente dal design unico la cui funzione primaria è quella di compensare automaticamente il disallineamento angolare o la deflessione dell'albero tra la linea centrale dell'albero e la linea centrale del foro dell'alloggiamento. Questa capacità deriva principalmente da geometria sferica della canalizzazione dell'anello esterno , che è la differenza più grande rispetto ai cuscinetti convenzionali.
1. Le caratteristiche principali del design
Il design of the self-aligning ball bearing is custom-engineered to address demanding alignment requirements:
- Pista sferica dell'anello esterno:
- Questa è la componente chiave per raggiungere l’auto-allineamento. La superficie interna dell'anello esterno non è cilindrica; invece, viene lavorato in a forma concava, sferica .
- Il center of this sphere coincides with the theoretical center of the bearing, providing the balls with the freedom to girevole o inclinabile attorno a questo centro comune.
- Doppia fila di palline:
- Il bearing is typically equipped with due file di palline che corrono in due piste separate sull'anello interno.
- Entrambe le file di sfere sono a contatto con la stessa singola pista sferica dell'anello esterno.
- Movimento integrato di anello interno, sfere e gabbia:
- Quando l'albero devia, il anello interno , che è montato sull'albero, è costretto a inclinarsi.
- Poiché le sfere e la gabbia sono sempre trattenute all'interno delle piste dell'anello interno, si muovono e si inclinano come un singola unità rispetto all'anello esterno.
2. Il processo fisico di compensazione
Quando il cuscinetto incontra errori di installazione, flessione dell'albero (deflessione) sotto carico o altre cause che ne derivano disallineamento angolare durante il funzionamento, il processo di compensazione è il seguente:
- L'inclinazione si verifica: Il shaft deviation causes the inner ring’s centerline to form an angle $\alpha$ (the angular misalignment) with the outer ring’s centerline.
- Il Spherical Effect: Il tilted inner ring and ball assembly undergoes a movimento oscillatorio spontaneo e sfrenato all'interno del pista sferica dell'anello esterno . Poiché la pista esterna è sferica, le sfere rimangono contatto completo e corretto sia con la pista sferica esterna che con le piste dell'anello interno.
- Eliminazione dello stress interno: Questa regolazione automatica elimina ciò che è dannoso concentrazione degli sforzi sui bordi ciò si verificherebbe in un cuscinetto rigido (come un cuscinetto a sfere a gola profonda) a causa del disallineamento angolare. Nei cuscinetti convenzionali, l'inclinazione fa sì che i punti di contatto tra la sfera e la pista si allontanino dal centro, creando picchi di sollecitazione che riducono gravemente la durata del cuscinetto.
- Distribuzione uniforme del carico: Attraverso l'autoallineamento, il carico viene ridistribuito uniformemente su entrambe le file di sfere, garantendo che il cuscinetto funzioni stabilmente entro la sua capacità di carico progettata.
I cuscinetti a sfere autoallineanti in genere possono compensare massimo disallineamento angolare che vanno da $\pm 1,5^\circ$ a $\pm 3^\circ$ , a seconda della serie dimensionale e del design del cuscinetto.
Confronto tra cuscinetti orientabili a sfere e cuscinetti a sfere a gola profonda
| Caratteristica | Cuscinetto a sfere autoallineante | Cuscinetto a sfere a gola profonda |
|---|---|---|
| Canalizzazione dell'anello esterno | Singolo, concavo sferico superficie | Canalina singola a forma di arco cilindrico |
| Numero di palline | Tipicamente doppia fila | Tipicamente single row |
| Comp. disallineamento angolare | Significativo compenso ($\circa \pm 3^\circ$) | No compensazione (molto piccola, $\circa 2’ \sim 16’$ minuti d’arco) |
| Velocità consentita | Relativamente più basso (a causa della rotazione della sfera/gabbia) | Più in alto |
| Capacità di carico | Moderato (superiore al DGBB, ma inferiore ai cuscinetti a rulli autoallineanti) | Moderato |
| Applicazioni tipiche | Attrezzature con forte deflessione dell'albero, applicazioni in cui è difficile un montaggio preciso (ventilatori, trasportatori) | Funzionamento ad alta velocità, a basso carico e ad alta precisione (motori elettrici, riduttori) |
