Como los componentes de soporte de núcleo en la maquinaria giratoria, Rodamientos de bolas de groove de la serie de pulgadas Juega un papel insustituible en campos clave como aeroespacial, instrumentos de precisión y equipos especiales. En comparación con los rodamientos métricos, los rodamientos de pulgadas cumplen con los requisitos estrictos de escenarios industriales específicos con su sistema de tamaño único y sus características de rendimiento.

1. El papel y las características de los rodamientos de bola de ranura de pulgada de pulgada

Los cojinetes de bolas de ranuras profundas de la serie de pulgadas son rodamientos de rodillos diseñados y fabricados de acuerdo con los estándares de tamaño de pulgada. Complementan los rodamientos métricos comunes y ocupan una posición importante en campos industriales específicos y equipos tradicionales. Este tipo de rodamiento conserva las características básicas de los rodamientos de bola de surco profundo, mientras se adapta a los requisitos del sistema de pulgadas en términos de series de tamaño, ajuste de tolerancia y detalles estructurales, proporcionando una solución estandarizada irremplazable para el mercado norteamericano, el mantenimiento de equipos aeroespaciales y tradicionales.

El sistema estándar de tamaño constituye la característica externa más significativa de los rodamientos de pulgadas. A diferencia de los rodamientos métricos, que usan milímetros como unidad básica, los rodamientos imperiales usan pulgadas fraccionales o decimales como especificaciones. Los diámetros internos comunes varían de 1/8 de pulgada (0.125 pulgadas) a 6 pulgadas, con una secuencia estándar de incrementos de 1/16 pulgadas. Por ejemplo, el modelo de rodamiento R6 corresponde a un diámetro interno de 0.375 pulgadas (3/8 "), un diámetro externo de 0.875 pulgadas y un ancho de 0.281 pulgadas. Este tamaño del sistema forma un ajuste natural con el diámetro del eje imperial y el orificio del asiento de los cojinetes, evitando el error de conversión cuando se usan las rodajas métricas en el equipo imperial.

Las características de diseño estructural reflejan la adaptabilidad de los rodamientos imperiales a escenarios de aplicación específicos. Un cojinete de bolas de ranura profunda típica de Imperial Deep consiste en cuatro componentes centrales: un anillo exterior, un anillo interno, una bola de acero y una jaula, pero hay diferencias en los detalles en comparación con productos métricos similares: el anillo exterior generalmente no tiene un surco de retención o un surco de instalación de la cubierta de sellado para mantener una fuerza estructural más completa; La altura de la costilla del anillo interno se incrementa relativamente en un 5-8% para proporcionar una mejor orientación axial; El número de bolas de acero es 1-2 menor que el del mismo tamaño de rodamiento métrico, pero el diámetro aumenta en un 3-5% para compensar la diferencia en la capacidad de carga. Estas características de diseño permiten que los rodamientos imperiales funcionen bien en condiciones de alta velocidad. Algunos modelos especiales también usan un diseño de bola de doble fila (como la serie LL) para lograr una mayor capacidad de carga en un espacio limitado y cumplir con los requisitos compactos de maquinaria de ingeniería.

El material y el proceso de tratamiento térmico determinan el rendimiento de los rodamientos imperiales. Límite de energía. Los rodamientos imperiales de grado aeroespacial utilizan la tecnología de fundición de desgasificación de vacío, las inclusiones de óxido se controlan a DS ≤ 0.5, y la cantidad total de inclusiones no metálicas es ≤ 0.05%, que es mucho mayor que el estándar de pureza de los rodamientos métricos ordinarios. En términos de tratamiento térmico, los cojinetes imperiales generalmente usan un proceso de apagado doble: el primer enfriamiento obtiene una matriz martensítica de grano fino (dureza 62-64HRC) y el segundo enfriamiento ajusta el contenido de austenita residual (controlado a 5-8%), que mejora la dimensión de la estabilidad en más del 50%. Para entornos corrosivos, la serie Imperial ha desarrollado ejes de acero inoxidable 440C El contenido de cromo del rodamiento es del 16-18%. A través del tratamiento especial de envejecimiento, la dureza se mantiene a 58-60 HRC, que es resistente a la corrosión y resistente al desgaste.

Las características de las aplicaciones de la industria muestran el posicionamiento del mercado de los rodamientos imperiales. En el sistema industrial de América del Norte, los rodamientos imperiales siguen siendo la opción dominante para los equipos tradicionales. Por ejemplo, los sistemas de transmisión de la maquinaria agrícola y los vehículos de ingeniería generalmente adoptan la serie Imperial. En el campo aeroespacial, algunos diseños heredados de Boeing y Airbus todavía usan el estándar de rodamiento imperial. Por ejemplo, el diámetro interno de grandes rodamientos de rodillos cónicos utilizados en el tren de aterrizaje de la aeronave a menudo se incrementa en 1/8 de pulgada.

2. Principio de trabajo y propiedades mecánicas

El comportamiento mecánico y el principio de funcionamiento de los rodamientos de bolas de ranura profunda de la serie de pulgadas se basan en la teoría básica de los rodamientos de rodamientos, pero su sistema de tamaño especial y su diseño estructural les dan características de rendimiento únicas. Comprender estas propiedades mecánicas es crucial para la selección y el desarrollo correctos del potencial de los rodamientos de pulgadas. Desde la mecánica de contacto hasta la cinemática, desde la distribución de la carga hasta el mecanismo de falla, el principio de funcionamiento de los rodamientos de bola de ranura de pulgada de pulgada es un sistema complejo de acoplamiento de campo multifísico.

Las características cinemáticas determinan el límite de velocidad de los rodamientos de pulgadas. Cuando el rodamiento gira, los componentes presentan un estado de movimiento complejo: la bola de acero existe al mismo tiempo que la jaula mantiene el espacio entre las bolas durante la rotación (alrededor de su propio eje) y la revolución (alrededor del eje del rodamiento). La coordinación cinemática del rodamiento imperial se refleja en lo siguiente: el diseño interno de jaula guiada por el anillo hace que la velocidad de revolución de la bola ω_cage = ω_shaft × d/(d d), donde d es el diámetro de la bola y D es el diámetro de inclinación (ambas en pulgadas). Dado que la relación (d/d) de los rodamientos imperiales suele ser 0.25-0.3 (ligeramente más grande que la métrica 0.22-0.25), su velocidad crítica se ve más significativamente afectada por la fuerza centrífuga, y el factor de corrección de la unidad imperial debe introducirse durante el cálculo: n_max = k × (d)/(d^1.5), donde k es el material constante (aproximadamente 3.5 × 10 × 10 × 10 × 10 en un × 10 en un × 10). ). Esto explica por qué la velocidad limitante del mismo tamaño imperial del tamaño suele ser 5-10% más baja que la del rodamiento métrico, pero en la aplicación real, el aclaramiento más grande compensa parte de la pérdida de velocidad.

La ley de distribución de carga refleja las características de carga de los rodamientos imperiales. Bajo la acción de la carga radial FR, no todas las bolas de acero comparten la carga por igual, sino que forman un área de carga de 120-150 °. Debido a que el cojinete imperial tiene un espacio libre más grande (el espacio libre de grado CN es de aproximadamente 0.001 pulgadas), su ángulo de distribución de carga es de 10-15 ° más que el de los rodamientos métricos, y la fuerza de contacto máxima Q_max = 4.37 × FR/Z (z es la cantidad de bolas de acero). Cuando se somete a una carga combinada (FR FA), la capacidad de carga axial del rodamiento imperial es relativamente sobresaliente debido a su alta brida. El grado de aumento (aproximadamente 5-8%) puede resistir un componente axial más grande. La fórmula imperial se usa para calcular la carga nominal axial: fa_max = 0.6 × z × d^2 × sinα, donde α es el ángulo de contacto (aproximadamente 5-10 ° para rodamientos de bola de ranura profunda). La práctica ha demostrado que la vida del rodamiento Imperial L4549 (diámetro interno de 1-1/2 pulgadas) bajo carga axial pura es 20-25% más alta que la del cojinete métrico 6306, lo que lo hace ventajoso en las aplicaciones de empuje.

Los parámetros de rendimiento dinámico son la clave para evaluar la condición de trabajo de los rodamientos imperiales. El valor RMS de la velocidad de vibración del rodamiento (pulgada/seg) es un importante indicador de calidad de la serie Imperial. El valor de vibración de los rodamientos de grado ABEC7 de alta calidad se controla a 0.05- dentro del rango de 0.12 pulgadas/s, es un 20% más estricto que el cojinete métrico de grado P5. Otro parámetro importante es la característica de rigidez. La rigidez radial del rodamiento imperial es k_r = 1000 × z × d × cosα (lb/in), y la rigidez axial es k_a = 800 × z × d × sinα (lb/in). Dado que el número de bolas de acero en los rodamientos imperiales suele ser más pequeño (1-2 menos), su rigidez es 5-10% más baja que la de los rodamientos métricos del mismo tamaño, lo que requiere una atención especial a la compensación al seleccionar equipos de precisión. El análisis modal muestra que la frecuencia natural de primer orden del cojinete imperial R8 (diámetro interno de 1/2 pulgada) es aproximadamente 3500-4000Hz, que es 15% menor que el del rodamiento métrico 6201, y la resistencia al impacto es relativamente mejor.