Na operação complexa de máquinas industriais, a vibração não é apenas um meio para transferência de energia, mas também um assassino invisível da vida útil do equipamento. Especialmente em cenários de vibração de alta vibração, como máquinas de mineração, turbinas eólicas ou equipamentos de estampagem pesada, a falha do rolamento geralmente se torna o ponto de partida do colapso do sistema. Os rolamentos de esferas de auto-alinhamento (rolamentos de esferas de alinhamento) demonstraram adaptabilidade insubstituível nessas condições de trabalho extremas devido à sua filosofia de design exclusiva e até se tornaram o elemento central de saber se alguns equipamentos do setor podem passar na "certificação de confiabilidade".
O principal segredo do design de rolamentos de esferas de alinhamento auto-alinhado reside na geometria esférica da pista externa do anel e na combinação de bolas de duas fileiras. Essa combinação oferece ao rolamento a capacidade de alinhar automaticamente até 3 ° entre os anéis interno e externo - um recurso que é crucial em ambientes de vibração de alta vibração. A vibração não apenas causa deslocamento instantâneo do eixo, mas também causa micro-deformação da estrutura de suporte, fazendo com que os rolamentos tradicionais suportem tensão adicional da borda devido à necessidade de alinhamento rígido. Por exemplo, em uma turbina eólica, a vibração periódica gerada pela rotação das pás e a flutuação da carga do vento pode fazer com que o eixo principal se desvie dinamicamente por milímetros em poucas horas. Se forem utilizados rolamentos de esferas de ranhura profunda comuns, esse deslocamento causará a concentração de estresse na área de contato entre a bola e a pista, acelerando a descascamento da fadiga. A pista esférica do rolamento auto-alinhado permite que a bola "balance" livremente ao longo do anel externo, convertendo o contato do ponto em contato na superfície, dispersando assim o estresse local para toda a superfície da corrida. Os dados medidos mostram que, sob a mesma carga de vibração, o pico de tensão de contato do rolamento de auto-alinhamento pode ser reduzido em mais de 40% em comparação com o rolamento padrão, atrasando significativamente o processo de fadiga do material.
Outro desafio no ambiente de vibração é a estabilidade dinâmica do filme lubrificante. A vibração de alta frequência destruirá a distribuição uniforme do lubrificante dentro do rolamento, resultando em atrito seco local e aumento instantâneo da temperatura. O design do rolamento auto-alinhado também implica ingenuidade aqui: seu grande espaço de pista e estrutura de gaiola otimizada fornecem um "corredor de tampão" para o lubrificante. Quando a vibração causa um pequeno deslocamento da bola, o filme de graxa ou óleo pode ser redistribuído com o movimento da bola, em vez de ser espremido na área de contato. Esse recurso foi verificado na aplicação de trituradores de mineração - um teste comparativo de uma mina de cobre mostrou que, após 12 horas de operação contínua, a temperatura interna do eixo principal do triturador usando rolamentos de auto -alinhamento foi de 15 ~ 20 ℃ menor que a do equipamento usando rolamentos de rolos cônicos e a taxa de degradação de oxidação de gravação foi lenta por 30%.
Os avanços na ciência dos materiais e na tecnologia de vedação ampliaram ainda mais a vantagem de tolerância à vibração dos rolamentos auto-alinhados. O aço cromo de alta pureza moderno (como 100Cr6 sob o padrão ISO 683-17) pode controlar o tamanho das inclusões não metálicas para menos de 5μm através do processo de desgaseificação a vácuo, que prolonga o tempo de iniciação da trinca dos rolamentos sob estresse alternado em 3 ~ 5 vezes. Ao mesmo tempo, a combinação de vedações compostas de poliureia e micro-graças gravadas a laser pode não apenas bloquear a intrusão de poeira de vibração, mas também permitir a liberação da pressão interna de expansão térmica. Na fábrica de rolos verticais de uma planta de cimento, esse design de vedação prolonga a vida útil do rolamento de 6 meses a 18 meses em um ambiente com uma concentração de poeira de mais de 200 mg/m³.
Do ponto de vista da dinâmica do sistema, os rolamentos auto-alinhados também desempenham o papel de "amortecedores de vibração". Sua liberdade de auto-alinhamento introduz um link flexível controlável que pode absorver alguma energia de vibração de alta frequência. Experimentos mostraram que, em condições em que a frequência de vibração excede 1kHz, os rolamentos de auto-alinhamento podem reduzir o nível de aceleração de vibração (VL) transmitido ao assento do rolamento em cerca de 6 ~ 8dB. Isso é especialmente importante para cenários, como eixos de precisão da máquina-ferramenta ou equipamentos de imagem médica que requerem resistência à vibração e precisão no nível da mícron. Por exemplo, um fabricante de máquina-ferramenta CNC de ponta descobriu que, ao usar um sistema de eixo com rolamentos auto-alinhados para processar peças de liga de titânio, a rugosidade da superfície (valor da AR) na faixa de flutuação foi reduzida de 0,4 ~ 0,6μm para 0,2 ~ 0,3μm, que melhorou diretamente a taxa de qualificação do produto.
