Come componenti di supporto centrale nei macchinari rotanti, Serie pollici cuscinetti a sfera per scanalature profonde Gioca un ruolo insostituibile in campi chiave come aerospaziale, strumenti di precisione e attrezzature speciali. Rispetto ai cuscinetti metrici, i cuscinetti pollici soddisfano i requisiti rigorosi di specifici scenari industriali con il loro sistema di dimensioni unici e le caratteristiche delle prestazioni.

1. Il ruolo e le caratteristiche dei cuscinetti a sfera per scanalature profonde pollici

Serie di pollici cuscinetti a sfera per scanalature profonde sono cuscinetti a rotolamento progettati e fabbricati in base agli standard di dimensioni pollici. Completano i cuscinetti metrici comuni e occupano una posizione importante in campi industriali specifici e attrezzature tradizionali. Questo tipo di cuscinetto mantiene le caratteristiche di base dei cuscinetti a sfera di scanalature profonde, mentre si adatta ai requisiti del sistema di pollice in termini di serie di dimensioni, adattamento alla tolleranza e dettagli strutturali, fornendo una soluzione standardizzata insostituibile per il mercato nordamericano, aerospaziale e manutenzione delle attrezzature tradizionali.

Il sistema standard di dimensioni costituisce la caratteristica esterna più significativa dei cuscinetti di pollice. A differenza dei cuscinetti metrici, che utilizzano millimetri come unità di base, i cuscinetti imperiali usano pollici frazionari o decimali come specifiche. I diametri interni comuni vanno da 1/8 pollice (0,125 pollici) a 6 pollici, con una sequenza standard di incrementi di 1/16 pollice. Ad esempio, il modello di cuscinetto R6 corrisponde a un diametro interno di 0,375 pollici (3/8 "), un diametro esterno di 0,875 pollici e una larghezza di 0,281 pollici. Questo sistema di dimensioni forma una vestibilità naturale con il diametro dell'albero imperiale e il foro del cuscinetto, evitando l'errore di conversione quando sono usati su apparecchi imperiali.

Le caratteristiche del design strutturale riflettono l'adattabilità dei cuscinetti imperiali a specifici scenari di applicazione. Un tipico cuscinetto di sfera di scanalatura profonda imperiale è costituito da quattro componenti del nucleo: un anello esterno, un anello interno, una sfera in acciaio e una gabbia, ma ci sono differenze nei dettagli rispetto a prodotti metrici simili: l'anello esterno di solito non ha scanalature di contenimento o una scanalatura di installazione di copertura di tenuta per mantenere una resistenza strutturale più completa; L'altezza della costola dell'anello interno è relativamente aumentata del 5-8% per fornire una migliore guida assiale; Il numero di sfere in acciaio è 1-2 in meno di quello del cuscinetto metrico di dimensioni, ma il diametro è aumentato del 3-5% per compensare la differenza di capacità di carico. Queste caratteristiche di progettazione consentono ai cuscinetti imperiali di funzionare bene in condizioni ad alta velocità. Alcuni modelli speciali utilizzano anche un design a doppia fila (come la serie LL) per ottenere una maggiore capacità di carico in uno spazio limitato e soddisfare i requisiti compatti dei macchinari ingegneristici.

Il processo di trattamento del materiale e del calore determina le prestazioni dei cuscinetti imperiali. Limite di energia. I cuscinetti imperiali di livello aerospaziale utilizzano la tecnologia di fusione degasaggio del vuoto, le inclusioni di ossido sono controllate a DS ≤ 0,5 e la quantità totale di inclusioni non metalliche è ≤ 0,05%, che è molto più alta dello standard di purezza dei cuscinetti metrici ordinari. In termini di trattamento termico, i cuscinetti imperiali utilizzano generalmente un doppio processo di tempra: il primo tempra ottiene una matrice martensitica a grana fine (durezza 62-64HRC) e il secondo tempra regola il contenuto residuo di austenite (controllato al 5-8%), il che migliora la stabilità dimensionale di oltre il 50%. Per gli ambienti corrosivi, la serie Imperial ha sviluppato alberi in acciaio inossidabile 440C Il contenuto di cromo del cuscinetto è del 16-18%. Attraverso un trattamento speciale per l'invecchiamento, la durezza viene mantenuta a 58-60HRC, che è sia resistente alla corrosione che resistente all'usura.

Le caratteristiche delle applicazioni del settore mostrano il posizionamento del mercato dei cuscinetti imperiali. Nel sistema industriale nordamericano, i cuscinetti imperiali sono ancora la scelta dominante per le attrezzature tradizionali. Ad esempio, i sistemi di trasmissione dei macchinari agricoli e dei veicoli ingegneristici generalmente adottano la serie imperiale. Nel campo aerospaziale, alcuni disegni ereditari di Boeing e Airbus usano ancora lo standard del cuscinetto imperiale. Ad esempio, il diametro interno dei grandi cuscinetti a rulli affusolati utilizzati nell'ingranaggio di atterraggio degli aeromobili è spesso incrementato di 1/8 di pollice.

2. Principio di lavoro e proprietà meccaniche

Il comportamento meccanico e il principio di lavoro dei cuscinetti a sfera di scanalature profonde della serie pollici si basano sulla teoria di base dei cuscinetti a rotazione, ma il loro sistema di dimensioni speciali e il design strutturale danno loro caratteristiche di prestazioni uniche. Comprendere queste proprietà meccaniche è cruciale per la corretta selezione e lo sviluppo del potenziale dei cuscinetti di pollice. Dalla meccanica di contatto alla cinematica, dalla distribuzione del carico al meccanismo di guasto, il principio di lavoro dei cuscinetti a sfera di scanalatura profonda pollici è un sistema complesso di accoppiamento di campo multi-fisico.

Le caratteristiche cinematiche determinano il limite di velocità dei cuscinetti di pollice. Quando il cuscinetto ruota, i componenti presentano uno stato di movimento complesso: la sfera di acciaio esiste allo stesso tempo la gabbia mantiene la spaziatura tra le sfere durante la rotazione (attorno al proprio asse) e la rivoluzione (attorno all'asse del cuscinetto). Il coordinamento cinematico del cuscinetto imperiale si riflette nei seguenti: Il design della gabbia guidata dall'anello interno rende la velocità di rivoluzione della palla ω_cage = ω_shaft × d/(d d), dove d è il diametro della sfera e d è il diametro del passo (entrambi in pollici). Poiché il rapporto (d/d) dei cuscinetti imperiali è generalmente 0,25-0,3 (leggermente più grande della metrica 0,22-0,25), la sua velocità critica è più significativamente influenzata dalla forza centrifuga e il fattore di correzione imperiale deve essere introdotto durante il calcolo: N_max = K × (d D)/(D^1.5), dove K è la costante di materiale (circa 3,5^in impermeale) ). Questo spiega perché la velocità limitante della stessa dimensione cuscinetto imperiale è generalmente inferiore del 5-10% a quella del cuscinetto metrico, ma nell'applicazione effettiva, la più grande spazio compensa parte della perdita di velocità.

La legge sulla distribuzione del carico riflette le caratteristiche portanti dei cuscinetti imperiali. Sotto l'azione del carico radiale FR, non tutte le sfere in acciaio condividono il carico allo stesso modo, ma formano un'area portante di 120-150 °. Poiché il cuscinetto imperiale ha una distanza maggiore (la distanza di grado CN è di circa 0,001 pollici), il suo angolo di distribuzione del carico è di 10-15 ° più largo di quello dei cuscinetti metrici e la forza di contatto massima Q_max = 4,37 × FR/Z (Z è il numero di sfere in acciaio). Se sottoposto a un carico combinato (FR FA), la capacità assiale portante del cuscinetto imperiale è relativamente eccezionale a causa della sua flangia elevata. Il grado di aumento (circa il 5-8%) può resistere a un componente assiale più grande. La formula imperiale viene utilizzata per calcolare il carico valutato assiale: fa_max = 0,6 × z × d^2 × sinα, dove α è l'angolo di contatto (circa 5-10 ° per cuscinetti a sfera di scanalatura profonda). La pratica ha dimostrato che la vita del cuscinetto imperiale L4549 (diametro interno da 1-1/2 pollici) sotto carico assiale puro è superiore del 20-25% a quella del cuscinetto metrico 6306, il che lo rende vantaggioso nelle applicazioni di spinta.

I parametri delle prestazioni dinamiche sono la chiave per valutare la condizione di lavoro dei cuscinetti imperiali. Il valore RMS della velocità di vibrazione del cuscinetto (pollice/sec) è un importante indicatore di qualità della serie imperiale. Il valore di vibrazione dei cuscinetti di grado ABEC7 di alta qualità è controllato a 0,05- nell'intervallo di 0,12 pollici/s, è più rigoroso del 20% rispetto al cuscinetto metrico di grado P5. Un altro parametro importante è la caratteristica della rigidità. La rigidità radiale del cuscinetto imperiale è k_r = 1000 × z × d × cosα (lb/in) e la rigidità assiale è k_a = 800 × z × d × sinα (lb/in). Poiché il numero di sfere in acciaio in cuscinetti imperiali è generalmente più piccolo (1-2 in meno), la loro rigidità è inferiore del 5-10% rispetto a quella dei cuscinetti metrici delle stesse dimensioni, che richiedono particolare attenzione alla compensazione quando si selezionano apparecchiature di precisione. L'analisi modale mostra che la frequenza naturale del primo ordine del cuscinetto R8 imperiale (diametro interno da 1/2 pollice) è di circa 3500-4000Hz, che è inferiore del 15% a quella del cuscinetto metrico 6201, e la resistenza all'impatto è relativamente migliore. $