Influenza degli errori di rotondità dei componenti dei cuscinetti sulla precisione di rotazione dei cuscinetti a rulli cilindrici

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 6794 (2022) Citare questo articolo

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Comprendere l'influenza degli errori di rotondità dei componenti del cuscinetto e del numero di rulli sulla precisione di rotazione dei cuscinetti volventi è fondamentale nella progettazione di cuscinetti ad alta precisione. La precisione di rotazione di un cuscinetto assemblato dipende dal numero di rulli e dagli errori di rotondità dei componenti del cuscinetto. Proponiamo un modello per il calcolo della precisione di rotazione di un cuscinetto a rulli cilindrici; abbiamo verificato sperimentalmente l'efficacia del modello nel prevedere l'eccentricità radiale dell'anello interno proposto nel precedente articolo di questa serie. Abbiamo cercato di definire i fattori chiave che contribuiscono alla precisione di rotazione studiando sia l'influenza dell'effetto di accoppiamento del numero di rulli sia l'influenza degli errori di rotondità nella pista interna, nella pista esterna e nei rulli sull'errore di movimento. Il modello e i risultati aiuteranno gli ingegneri a scegliere tolleranze di produzione ragionevoli per i componenti dei cuscinetti per ottenere la precisione di rotazione richiesta.

I cuscinetti volventi sono importanti parti meccaniche comunemente utilizzate in meccanismi complessi, come turbine a gas per aerei, macchine utensili di precisione, dischi e giroscopi. La precisione di rotazione di un cuscinetto assemblato influisce direttamente sulla precisione di funzionamento dell'attrezzatura meccanica1,2. Nella produzione, l'azione dinamica e la precisione del mandrino della macchina utensile introdurranno sempre un certo grado di errore nei componenti dei cuscinetti. Questo errore di rotondità è un fattore critico nell'errore di movimento3 e deve essere studiato per migliorare ulteriormente la precisione di rotazione dei cuscinetti a rulli.

Precedenti ricerche sulla precisione di rotazione dei cuscinetti volventi si erano concentrate principalmente sulla eccentricità radiale. Bhateja et al.4 hanno proposto un metodo per calcolare il run-out dei cuscinetti cavi a rulli e hanno studiato i componenti risultanti del run-out dagli errori geometrici e dimensionali nei rulli e nelle piste. Chen et al.5,6 hanno proposto un metodo per calcolare l'eccentricità radiale e la distribuzione del carico statico dei cuscinetti a rulli cilindrici e hanno analizzato gli effetti degli errori di rotondità nelle piste e le differenze di diametro dei rulli sull'eccentricità radiale e sul carico distribuzione.

Nella ricerca precedente di questa serie, Yu et al.7,8 hanno proposto un metodo per calcolare l'eccentricità radiale dell'anello interno e hanno analizzato gli effetti dell'errore di forma nella pista interna e del numero di rulli sull'eccentricità radiale di cuscinetti a rulli cilindrici. Yu et al.9, Li et al.10 e Liu et al.11 hanno proposto un metodo per calcolare l'eccentricità radiale dell'anello esterno considerando l'errore di rotondità della pista esterna e hanno studiato le influenze dell'errore di rotondità e del numero di rulli e gioco radiale sulla eccentricità radiale nei cuscinetti a rulli cilindrici. Yu et al.12 hanno proposto e verificato sperimentalmente un metodo per calcolare l'orbita del centro dell'anello esterno considerando gli errori geometrici dei componenti del cuscinetto.

I ricercatori hanno anche studiato l'influenza dell'errore geometrico del componente sul run-out non ripetitivo (NRRO) e sull'orbita dell'asse dell'albero. Noguchi et al.13,14,15,16,17 hanno sviluppato un metodo per calcolare l'NRRO dei cuscinetti a sfere e hanno studiato teoricamente gli effetti del numero di sfere e dell'errore geometrico dell'elemento sull'NRRO. Jang et al.18 hanno analizzato l'effetto dello smorzamento viscoelastico sull'NRRO di un cuscinetto a sfere. Liu et al.19 e Tada et al.20 hanno proposto modelli di previsione per l'NRRO di un cuscinetto a sfere e hanno analizzato l'effetto dell'ondulazione della scanalatura interna, della scanalatura esterna, delle sfere e del numero di sfere sull'NRRO. Ma et al.21 hanno proposto un metodo orbitale del centro dell'albero per i cuscinetti orientabili a rulli e hanno analizzato l'influenza degli errori del diametro del rullo sull'orbita del centro dell'albero. Okamoto et al.22 hanno presentato un modello di calcolo per l'orbita dell'asse dell'albero del cuscinetto a sfere e hanno studiato l'influenza dell'errore di forma, del numero di sfere e dell'errore del diametro della sfera sull'orbita dell'asse dell'albero.