Como os rolamentos autocompensadores de esferas compensam o desalinhamento do eixo?

Mecanismo detalhado de como os rolamentos autocompensadores de esferas compensam o desalinhamento do eixo

O rolamento de esferas autocompensador é um rolamento de design exclusivo cuja função principal é acomodar automaticamente desalinhamento angular ou deflexão do eixo entre a linha central do eixo e a linha central do furo da caixa. Esta capacidade decorre principalmente da geometria esférica da pista do anel externo , que é a maior diferença em relação aos rolamentos convencionais.

1. Os principais recursos de design

O design of the self-aligning ball bearing is custom-engineered to address demanding alignment requirements:

• Pista do anel externo esférico:
  • Este é o componente chave para alcançar o auto-alinhamento. A superfície interna do anel externo não é cilíndrica; em vez disso, ele é usinado em um forma côncava e esférica .
  • O center of this sphere coincides with the theoretical center of the bearing, providing the balls with the freedom to girar ou inclinar em torno deste centro comum.
• Fileira Dupla de Bolas:
  • O bearing is typically equipped with duas fileiras de bolas que correm em duas pistas separadas no anel interno.
  • Ambas as fileiras de esferas entram em contato com a mesma pista esférica única do anel externo.
• Movimento Integrado do Anel Interno, Esferas e Gaiola:
  • Quando o eixo se desvia, o anel interno , que está montado no eixo, é forçado a inclinar.
  • Como as esferas e a gaiola são sempre mantidas dentro das pistas do anel interno, elas se movem e inclinam como um unidade única em relação ao anel externo.

2. O Processo Físico de Compensação

Quando o rolamento encontra erro de instalação, flexão do eixo (deflexão) sob carga ou outras causas que resultam em desalinhamento angular durante a operação, o processo de compensação é o seguinte:

1. Ocorre inclinação: O shaft deviation causes the inner ring’s centerline to form an angle $\alpha$ (the angular misalignment) with the outer ring’s centerline.
2. O Spherical Effect: O tilted inner ring and ball assembly undergoes a movimento giratório espontâneo e desenfreado dentro do pista esférica do anel externo . Como a pista externa é esférica, as esferas mantêm contato completo e correto tanto com a pista externa esférica quanto com as pistas do anel interno.
3. Eliminação do estresse interno: Este ajuste automático elimina os danos concentração de tensão na borda que ocorreria em um rolamento rígido (como um rolamento rígido de esferas) devido ao desalinhamento angular. Em rolamentos convencionais, a inclinação faz com que os pontos de contato entre a esfera e a pista se desviem do centro, criando picos de tensão que reduzem severamente a vida útil do rolamento.
4. Distribuição uniforme de carga: Através do autoalinhamento, a carga é redistribuída uniformemente pelas duas fileiras de esferas, garantindo que o rolamento opere de maneira estável dentro da capacidade de carga projetada.

Os rolamentos autocompensadores de esferas normalmente podem compensar desalinhamento angular máximo variando de $\pm 1,5^\circ$ a $\pm 3^\circ$ , dependendo da série de tamanhos e design do rolamento.

Comparação de rolamentos autocompensadores de esferas e rolamentos rígidos de esferas