Nella complessa operazione di macchinari industriali, la vibrazione non è solo un mezzo per il trasferimento di energia, ma anche un assassino invisibile della vita delle attrezzature. Soprattutto in scenari ad alta vibrazione come macchinari minerari, turbine eoliche o attrezzature per timbrazione pesante, il fallimento dei cuscinetti diventa spesso il punto di partenza del collasso del sistema. I cuscinetti a sfere auto-allineanti (cuscinetti a sfere autoallineati) hanno dimostrato adattabilità insostituibile in queste estreme condizioni di lavoro a causa della loro filosofia di progettazione unica e sono persino diventati l'elemento fondamentale per se alcune attrezzature del settore possano passare la "certificazione di affidabilità".
Il segreto di design principale di Cuscinetti a sfera autoallineanti risiede nella geometria sferica della pista dell'anello esterno e nella combinazione di palline a doppia fila. Questa combinazione dà al cuscinetto la capacità di allineare automaticamente fino a 3 ° tra gli anelli interni ed esterni, una caratteristica che è cruciale in ambienti ad alta vibrazione. La vibrazione non solo provoca uno spostamento istantaneo dell'albero, ma provoca anche la micro deformazione della struttura di supporto, facendo sì che i cuscinetti tradizionali portino ulteriori sollecitazioni al bordo a causa della necessità di un allineamento rigido. Ad esempio, in una turbina eolica, la vibrazione periodica generata dalla rotazione delle lame e la fluttuazione del carico del vento può far deviare dinamicamente l'albero principale da millimetri entro poche ore. Se vengono utilizzati cuscinetti a sfera di scanalatura profonda ordinaria, questo offset causerà concentrazione di stress nell'area di contatto tra la palla e la pista, accelerando il peeling della fatica. La pista sferica del cuscinetto auto-allineamento consente alla palla di "oscillare" liberamente lungo l'anello esterno, convertendo il contatto dei punti in contatto superficiale, disperdendo così lo stress locale per l'intera superficie della pista. I dati misurati mostrano che sotto lo stesso carico di vibrazione, la sollecitazione di contatto di picco del cuscinetto autoallinearsi può essere ridotta di oltre il 40% rispetto al cuscinetto standard, ritardando significativamente il processo di fatica del materiale.
Un'altra sfida nell'ambiente di vibrazione è la stabilità dinamica del film lubrificante. Le vibrazioni ad alta frequenza distruggeranno la distribuzione uniforme del lubrificante all'interno del cuscinetto, con conseguente attrito secco locale e aumento della temperatura istantanea. Il design del cuscinetto autoallineamento implica anche l'ingegnuità qui: il suo ampio spazio in pista e la struttura della gabbia ottimizzata forniscono un "corridoio tampone" per il lubrificante. Quando la vibrazione provoca un piccolo spostamento della palla, il grasso o il film di petrolio possono essere ridistribuiti con il movimento della palla invece di essere spremuto dall'area di contatto. Questa caratteristica è stata verificata nell'applicazione di frantoi minerari: un test comparativo di una miniera di rame ha mostrato che dopo 12 ore di funzionamento continuo, la temperatura interna del cuscinetto del cuscinetto di auto -allineatura era inferiore di 15 ~ 20 ℃ di quella delle apparecchiature usando i cuscinetti a rulli affusolati e il tasso di degradazione dell'ossidazione è stata rallentata del 30%.
I progressi nella scienza dei materiali e nella tecnologia di tenuta hanno ulteriormente ingrandito il vantaggio di tolleranza alle vibrazioni dei cuscinetti autoallineati. L'acciaio di cromo di alta purezza moderna (come 100Cr6 sotto lo standard ISO 683-17) può controllare la dimensione delle inclusioni non metalliche a meno di 5μm attraverso il processo di degasaggio del vuoto, che prolungano il tempo di inizio della fessura dei cuscinetti sotto lo stress alternante di 3 ~ 5 volte. Allo stesso tempo, la combinazione di guarnizioni in poliurea composita e micro-groove a base di laser non solo può bloccare l'intrusione della polvere di vibrazione, ma consentire anche il rilascio della pressione di espansione termica interna. Nel mulino verticale di un impianto di cemento, questo design della tenuta estende la durata del cuscinetto da 6 a 18 mesi in un ambiente con una concentrazione di polvere di oltre 200 mg/m³.
Dal punto di vista della dinamica del sistema, i cuscinetti autoallineati svolgono anche il ruolo degli "ammortizzatori delle vibrazioni". La loro libertà autoallinea in realtà introduce un collegamento flessibile controllabile che può assorbire un'energia di vibrazione ad alta frequenza. Gli esperimenti hanno dimostrato che in condizioni in cui la frequenza di vibrazione supera 1kHz, i cuscinetti autoallineati possono ridurre il livello di accelerazione delle vibrazioni (VL) trasmessa alla sede del cuscinetto di circa 6 ~ 8db. Ciò è particolarmente importante per scenari come mandrini di macchine utensili di precisione o apparecchiature di imaging medico che richiedono sia la resistenza alle vibrazioni che la precisione a livello di micron. Ad esempio, un produttore di macchine utensili a CNC di fascia alta ha scoperto che quando si utilizza un sistema mandrino con cuscinetti auto-allinearsi per elaborare le parti in lega di titanio, la rugosità superficiale (valore RA) è stata ridotta da 0,4 ~ 0,6μm a 0,2 ~ 0,3 μm, che ha migliorato direttamente la velocità di qualificazione del prodotto.
