Influência dos erros de circularidade dos componentes do rolamento na precisão rotacional de rolamentos de rolos cilíndricos

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 6794 (2022) Citar este artigo

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Compreender a influência dos erros de circularidade dos componentes do rolamento e do número de rolos na precisão rotacional dos rolamentos é crucial no projeto de rolamentos de alta precisão. A precisão rotacional de um rolamento montado depende do número de rolos e dos erros de circularidade dos componentes do rolamento. Propomos um modelo para calcular a precisão rotacional de um rolamento de rolos cilíndricos; verificamos experimentalmente a eficácia do modelo em prever o batimento radial do anel interno proposto no artigo anterior desta série. Procuramos definir os principais fatores que contribuem para a precisão rotacional estudando a influência do efeito de acoplamento do número de rolos e a influência dos erros de circularidade na pista interna, na pista externa e nos rolos no erro de movimento. O modelo e os resultados ajudarão os engenheiros a escolher tolerâncias de fabricação razoáveis ​​para os componentes do rolamento para obter a precisão rotacional necessária.

Os rolamentos são importantes peças mecânicas comumente usadas em mecanismos complexos, como turbinas a gás de aeronaves, máquinas-ferramentas de precisão, discos e giroscópios. A precisão rotacional de um mancal montado impacta diretamente na precisão de trabalho do equipamento mecânico1,2. Na fabricação, a ação dinâmica e a precisão do fuso da máquina-ferramenta sempre introduzirão algum grau de erro nos componentes do rolamento. Este erro de circularidade é um fator crítico no erro de movimento3 e deve ser estudado para melhorar ainda mais a precisão rotacional dos rolamentos de rolos.

Pesquisas anteriores sobre a precisão rotacional de rolamentos focaram principalmente no batimento radial. Bhateja et al.4 propuseram um método para calcular o batimento radial de rolamentos de rolos ocos e estudaram os componentes resultantes do batimento radial dos erros geométricos e dimensionais nos rolos e pistas. Chen et al.5,6 propuseram um método para calcular o batimento radial e distribuição de carga estática de rolamentos de rolos cilíndricos e analisaram os efeitos dos erros de circularidade nas pistas e diferenças de diâmetro dos rolos no batimento radial e carga distribuição.

Na pesquisa anterior desta série, Yu et al.7,8 propuseram um método para calcular o batimento radial do anel interno e analisaram os efeitos do erro de forma na pista interna e número de rolos no batimento radial de rolamentos de rolos cilíndricos. Yu et al.9, Li et al.10 e Liu et al.11 propuseram um método para calcular o batimento radial do anel externo considerando o erro de circularidade da pista externa e investigaram as influências do erro de circularidade, número de rolos , e folga radial no batimento radial em rolamentos de rolos cilíndricos. Yu et al.12 propuseram e verificaram experimentalmente um método para calcular a órbita do centro do anel externo considerando os erros geométricos dos componentes do mancal.

Os pesquisadores também estudaram a influência do erro geométrico componente no desvio não repetitivo (NRRO) e na órbita do eixo do eixo. Noguchi et al.13,14,15,16,17 desenvolveram um método para calcular o NRRO de rolamentos de esferas e investigaram teoricamente os efeitos do número de esferas e do erro geométrico do elemento no NRRO. Jang et al.18 analisaram o efeito do amortecimento viscoelástico no NRRO de um rolamento de esferas. Liu et al.19 e Tada et al.20 propuseram modelos de previsão para o NRRO de um rolamento de esferas e analisaram o efeito da ondulação do sulco interno, do sulco externo, das esferas e do número de esferas no NRRO. Ma et al.21 propuseram um método orbital do centro do eixo para rolamentos autocompensadores de rolos e analisaram a influência dos erros do diâmetro do rolo na órbita do centro do eixo. Okamoto et al.22 apresentaram um modelo de cálculo para a órbita do eixo do rolamento de esferas e investigaram a influência do erro de forma, número da esfera e erro do diâmetro da esfera na órbita do eixo do eixo.