Rulmenţii cu role butoi: dezvoltare şi îmbunătăţirea fiabilităţii

SERIA KOYO JHS - JTEKT HYPER STRONG

Având în vedere capacitatea rulmenților cu role butoi de a prelua sarcini mari în condiții dificile de funcționare, aceștia sunt utilizați pe scară largă în industrii precum cea constructoare de mașini, utilaje de construcții, dar şi în industria eoliană. Răspunzând cerințelor sporite de fiabilitate şi productivitate în producția de utilaje industriale JTEKT a perfecționat această gamă de rulmenți.

1. Alegerea variantei constructive

Studiul a pornit de la construcția internă a rulmenților prin compararea celor 2 tipuri constructive existente:

Modelul cu role convexe poziționate asimetric, cu nervură centrală, are o creștere mare de temperatură în funcționare datorită frecării de alunecare între role și nervura centrală, așa că nu a fost inclus în dezvoltarea ulterioară. În plus, modelul fără nervură centrală are avantajul unor role mai lungi, permițând o capacitate de încărcare mai mare.

2. Îmbunătăţirea performanţelor

Studiul s-a concentrat pe stabilizarea rolelor și minimizarea frecărilor interne pentru a reduce la maxim variația de temperatură în timpul funcționării și a putea crește viteza de rotație admisibilă, durata de viață a rulmenților, dar și fiabilitatea lor. Au fost parcurse etape succesive pentru calculul forțelor ce influențează mișcarea rolelor:

Calculele au dus la modificarea construcției interne a geometriei rolelor și a construcției coliviei.

TABELUL 1 

3. Testul de evaluare

S-a implementat un studiu pe parametri pentru a confirma comportarea rolelor în urma schimbării geometriei interne. În primul rând au fost listați factorii de stabilizare în mișcarea rulmenților cu role butoi. (Tabelul 1) Au fost studiate și testate 27 de combinații din cei 5 parametri selectați, fiecare cu câte 3 niveluri:

• Raportul curburilor (rolelor față de inelele exterior/interior)
• Unghiul de contact
• Jocul radial
• Rugozitatea căii de rulare a inelului exterior
• Rugozitatea căii de rulare a inelului interior

Rulmenții astfel proiectați au fost supuși at#t unor teste de evaluare, c#t și unor teste comparative.

A fost observată o diferență în mișcarea rolelor, generată de geometria internă. O bună stabilitate a rolelor a fost confirmată în condițiile în care raportul curburii rolelor față de inelul interior este mai mic decât raportul curburii rolelor față de inelul exterior și, în același timp, rugozitatea căii de rulare a inelului interior este mai mică decât cea a căii de rulare a inelului exterior.

O tendință spre instabilitate a fost observată când raportul forțelor (Forța radială/Forța axială) a fost între 0,2 și 0,5.

În urma testelor celor 27 versiuni de rulmenți s-a constatat că o influență majoră o au rapoartele între curburile rolelor și ale căilor de rulare ale inelelor și rugozitatea suprafețelor. Un rezumat al celor mai importante rezultate este prezentat în tabelul 2.

Rezultatele măsurătorilor se găsesc în imaginile de mai jos:

Evaluarea măsurătorilor:

Rezultatele testelor confirmă analiza teoretică CAE (Computer Aided Engineering) inițială, după cum se vede în imaginea de mai jos:

Confirmarea rezultatelor teoretice cu cele practice permite continuarea simulărilor comportării rolelor prin utilizarea CAE.

După ce a fost perfecționată stabilitatea rolelor în construcția simetrică, s-a trecut la compararea cu rulmenții similari, dar în construcția standard, asimetrică.  S-a constatat că noul model are performanțe superioare atât în ceea ce privește viteza de rotație, cât și în menținerea unei temperaturi mai joase de funcționare.

Temperatura de funcționare mai joasă permite o viscozitate cinematică mai bună pentru rulmentul perfecționat, ceea ce duce la prelungirea duratei de funcționare.

4. Concluzii - seria Koyo JHS - JTEKT HYPER STRONG

Performanțele superioare rezultate din proiectare împreună cu folosirea oțelului de rulmenți dezvoltat de JTEKT au dat naștere seriei Koyo JHS – JTEKT HYPER STRONG cu performanțe net superioare. (conform schiţei de mai jos)

Această serie a fost deja introdusă în fabricație și va fi treptat disponibilă până la dimensiuni ale diametrului interior de 170 mm.

Gama Koyo JHS este o generație nouă de rulmenți, care – prin reproiectare și folosirea materialelor și tehnologiilor de ultimă generație – au îmbunătățit performanțele la oboseală și rezistență la coroziune. Rezultatul final este o creștere a durabilității cu până la de 4 ori față de produsele anterioare, o utilizare mai flexibilă,același rulment putând fi utilizat într-o gamă mai largă de aplicații, generând reduceri ale cheltuielilor în exploatare și mentenanță.