Determinarea solicitarilor si deformatiilor
1.1. Consideratii generale
Calculul solicitarilor si a deformatiilor din rulmenti se face cu ajutorul raltiilor lui Hertz si pe baza cercetarilor ulterioare care au completat teoria lui Hertz si relatiile obtinute pe aceasta cale. Desi ipotezele care stau la baza acestei teorii nu sunt indeplinite intocmai, datele experimentale corespund in mare masura valorilor obtinute prin relatiile de calcul. Astfel, comparativ variatia presiunii de contact, maxime, in functie de incarcarea specifica determinate teoretic si experimental la contactul dintre doua suprafete sferice, identice. Se trateaza numai contactul teoretic punctiform, dat fiind utilizarea larga in constructia de aparate a rulmentilor cu bile. Pentru determinarea tensiunilor de contact s-a avut in vedere contactul dintre bila si caile de rulare intr-un rulment radial-axial, deoarece situatia in rulmentii radiali sau axiali este asemanatoare si se obtine prin particularizare ce se fac dupa unghiul de presiune . Tensiunile de contact se distribuie dupa un elipsoid, suprafata de contact fiind o elipsa.
Capacitatea de incarcare a rulmentilor
1.1. Capacitatea de incarcare statica
Se considera ca incararea statica apare in situatia cand rulmentul suporta sarcina fara a se roti, sau efectueaza numai oscilatii de foarte mica amplitudine. In acest caz sarcinile limita se stabilesc pe baza deformatiilor permanente din corpurile de rostogolire si inele. Se considera plastice mai mici de 0,0001 din diametrul corpurilor de rulare au un efect redus asupra functionarii rulmentului. Daca deformatiile devin mai mari, in corpurile de rostogolire sau inele, vor provoca la rotatia rulmentului vibratii si zgomot. De aceea, capacitatea de incarcare statica se defineste ca incarcarea ce provoaca o deformatie permanenta de 0,0001 din diametrul bilei celei mai incarcate.
Marimea deformatiilor plastice nu poate fi determinata direct cu ajutorul relatiilor lui Hertz. Bazat pe date experimentale, pentru otelurile de calitate avand o duritate de 63,5 - 65,5 HRC.
Pentru rulmentii standardizati s-au stabilit relatii de calcul, asimilate si de standardele noastre (STAS 7165-65) care permit determinarea directa a capacitatii de incarcare statice.
Compararea sacinei efective care actioneaza asupra rulmentului, cu capacitatea statica de baza, se face prin intermediul sarcinii statice echivalente. Aceasta reprezinta incarcarea radiala sau axiala, dupa caz, care
provoaca aceeasi deformatie permanenta la locul de contact cel mai incarcat ca si sarcina reala de incarcare.
Pentru rulmentii la care nu exista in catalog date privind capacitatea de incarcare statica, cum sunt rulmentii cu caile de rulare din sarma, se poate face verificarea la deformatii permanente, dupa deformarea in prealabil a sacinii care actioneaza asupra corpului de rulare cel mai incarcat. Sarcina statica echivalenta admisibila in exploatare, depinde si de conditiile de lucru ale rulmentului.
1.2 Capacitatea de incarcare dinamica
Daca pentru rulmentii aflati in repaus, incarcati corect, se poate obtine o durata de viata practic nelimitata, la rulmentii in miscare, incarcati, lubreficati si etansati corect, durabilitatea este limitata din cauza oboselilor materialelor. Semnele de oboseala apar fie pe calea de rulare, fie pe corpul de rulare si se manifesta initial printr-o microfisurare sub stratul superficial care inainteaza progresiv spre suprafata, provocand in final dislocari de material.
Duabilitatea unui rulment se exprima prin numarul de rotatii efectuate de rulment inainte de aparitia primelor semne de oboseala. In cazul unei grupe de rulmenti identici care lucreaza in conditii, s-a constatat ca nu toti au aceeasi durabilitate. Dispersia nu este efectul preciziei de prelucrare neuniforme, ci se datoreaza materialului, incluziunile din material constituind punctele de slaba rezistenta de la care porneste oboseala si deteriorarea. Probabilitatea de distrugere se considera astfel proportionala cu incarcarea materialului, cu schimbarile in conditiile de incarcare si cu volumul de material aflat sub tensiune.
Toate aceste probleme privind dispersia fac ca toate aprecierile referitoare la durabilitatea rulmentilor sa aiba un caracter static. De aceea pentru a descrie durabilitatea se aleg practic unul sau doua puncte de pe curba disperiei si anume : numarul de rotatii pe care le suporta 90% din rulmenti cuprinsi intr-un grup (S = 0,9), valoare denumita durabilitate de baza si uneori numarul de rotatii pe care le suporta 50% din rulmenti cuprinsi in grup. Cunoscand durabilitatea si pierderile corespunzatoare unui grup de rulmenti la o anumita incarcare.
Capacitatea de incarcare dinamica de baza a unui grup de rulmenti radiali (axiali) este definita ca sarcina radiala (axiala) de valoare constanta, pentru care, cu inelul interior rotitor si cel exterior fix, rulmentii au o durabilitate de baza egala cu un milion de rotatii. Pentru rulmentii radiali-axiali se ia in consideratie componenta radiala a acelei sarcini care provoaca o deplasare numai radiala a inelului rulmentului.
Calculul capacitatii dinamice a rulmentului porneste de la capacitatea dinamica de baza a unui punct de contact bila-inel, determinandu-se apoi statistic valoarea corespunzatoare rulmentului intreg. Pentru rulmentii
standardizati s-au stabilit direct formule aproximative pentru calculul capacitatii dinamice de incarcare, formule asimilate si de standardele noastre (STAS 7160-65). In afara de aceasta, cataloagele firmelor producatoare indica totdeauna, alaturi de dimensiunile principale ale rulmentilor, si valorile capacitatilor dinamice de baza.
Ca si in cazul incarcarii statice a rulmentilor, pentru a putea compara sarcina efectiva cu capacitatea de incarcare, este necesar sa se determine sarcina echivalenta, care reprezinta incarcarea radiala (sau axiala pentru rulmentii axiali), ce asigura o durata de functionare identica cu a incarcaturii rele combinate.
