Rulmenți pinion: tipuri, preîncărcare, defecțiuni și ghid de înlocuire

Ce sunt rulmenții pinion și de ce contează

Rulmenții cu pinion sunt o categorie de rulmenți cu elemente de rulare special concepute pentru a susține arborele pinionului în ansamblurile antrenate de angrenaje - cel mai frecvent în diferențiale auto, cutii de viteze industriale, cremaliere de direcție și trenuri de transmisie pentru mașini grele. Sarcina lor principală este să suporte atât sarcini radiale, cât și axiale (de tracțiune), permițând în același timp arborelui pinionului să se rotească fără probleme la viteză mare și cu un cuplu semnificativ. Fără rulmenți de pinion care funcționează corespunzător, alinierea ochiurilor de viteză se deteriorează rapid, ceea ce duce la uzura prematură a angrenajului, zgomot anormal, acumulare de căldură și eventual defecțiune a transmisiei.

Termenul „pinion” se referă la cea mai mică dintre cele două angrenaje angrenate dintr-un set de angrenaje. Într-un diferențial de vehicul cu tracțiune spate, de exemplu, pinionul de antrenare este arborele care se conectează la arborele de transmisie și antrenează roata dințată. Rulmenții care susțin acest arbore - de obicei o pereche de rulmenți cu role conice - trebuie să suporte forțe enorme transmise prin fiecare eveniment de accelerare, decelerare și viraj. În aplicațiile industriale, forțele pot fi mult mai mari: o singură treaptă a unei cutii de viteze mari de moara minieră poate transmite câțiva megawați de putere prin arborele pinionului, iar defecțiunea rulmentului în acest context înseamnă timp neplanificat costisitor.

Înțelegerea rulmenților cu pinion - tipurile lor, sarcinile nominale, cerințele de preîncărcare, cerințele de lubrifiere, modurile de defecțiune și procedurile de înlocuire - este cunoștințe esențiale pentru tehnicienii auto, inginerii mecanici și profesioniștii în întreținere. Următoarele secțiuni detaliază fiecare dintre aceste subiecte în detaliu practic.

Tipuri de Rulmenți Folosit pe arbori pinion

Nu toate tipurile de rulmenți sunt la fel de potrivite pentru aplicațiile cu arbore pinion. Geometria pinionului, direcția sarcinilor și viteza de funcționare influențează designul rulmentului cel mai potrivit. Cele patru tipuri întâlnite cel mai frecvent în pozițiile pinionului sunt enumerate mai jos.

Rulmenți cu role conice

Rulmenții cu role conice sunt de departe cel mai utilizat tip de rulment în aplicațiile cu pinion diferențial auto. Geometria lor conică le permite să suporte simultan sarcini radiale mari și sarcini axiale (de tracțiune) substanțiale - o combinație pe care rulmenții cu role sau cu bile adânci nu se pot potrivi la dimensiuni similare. Într-un diferențial obișnuit al punții din spate, rulmentul pinionului față (pilot) este o unitate cu role conice mai mare care absoarbe cea mai mare parte a forței axiale din angrenajul hipoid, în timp ce rulmentul pinionului spate este o unitate cu role conice mai mică care stabilizează arborele radial. Unghiul de contact al rulmenților cu role conice utilizați în pozițiile pinionului variază de obicei între 10° și 29° , cu unghiuri mai mari care asigură o capacitate de tracțiune mai mare cu prețul capacității radiale reduse.

O caracteristică critică a rulmenților cu role conice este că trebuie să fie reglați cu o preîncărcare sau un joc final specific pentru a funcționa corect. Reglarea necorespunzătoare – prea slăbită sau prea strânsă – duce direct la zgomot lagărului, supraîncălzire și durata de viață scurtă. Acest lucru face ca tehnica de instalare să fie la fel de importantă ca calitatea rulmentului în sine.

Rulmenți cu bile cu contact unghiular

Rulmenții cu bile cu contact unghiular sunt preferați în aplicațiile cu pinion de mare viteză unde viteza de rotație depășește limita practică a rulmenților cu role conice. Aceștia gestionează atât sarcinile radiale, cât și axiale prin contactul unghiular al mingii cu cursele de rulare, iar frecarea lor mai mică le face potrivite pentru axuri și cutii de viteze de mare viteză. Axurile de mașini-unelte și unele ansambluri de motor-cutie de viteze pentru vehicule electrice folosesc rulmenți cu contact unghiular pe arborele pinionului tocmai pentru că combină o capacitate de încărcare rezonabilă cu capacitatea de a funcționa la zeci de mii de rpm. Acești rulmenți sunt aproape întotdeauna instalați în perechi potrivite - fie față în față (DF) fie spate în spate (DB) - pentru a face față sarcinilor de tracțiune bidirecționale.

Rulmenți cu role cilindrice

În cutiile de viteze industriale mari, unde domină sarcinile radiale, iar sarcinile axiale sunt gestionate separat de un rulment axial dedicat, rulmenții cu role cilindrice sunt adesea plasați pe arborele pinionului. Linia de contact dintre role și calea de rulare le conferă o capacitate de încărcare radială excelentă și o rigiditate, făcându-le potrivite pentru antrenări de morii grele, cutii de viteze pentru turbine eoliene și aplicații la laminoare. Cu toate acestea, rulmenții standard cu role cilindrice nu pot suporta sarcini axiale, astfel încât aceștia trebuie să fie întotdeauna împerecheați cu un element de transport separat de forță atunci când sunt prezente forțe axiale.

Rulmenti cu role cu ace

Rulmenții cu role cu ace apar în aplicațiile cu pinion compact, unde spațiul radial este sever constrâns, cum ar fi ansamblurile de direcție cu cremalieră și pinion, contraarbori de transmisie și angrenaje mici. Rolele lor cu raport mare lungime-diametru le oferă o capacitate de încărcare radială impresionantă în raport cu secțiunea lor transversală. Deoarece sunt sensibili la dezaliniere și au o capacitate de tracțiune slabă, rulmenții cu role pe pozițiile pinionului sunt de obicei susținuți de o șaibă sau un rulment axial pentru a manipula orice componentă axială.

Analiza sarcinii: ce forțe acționează asupra unui rulment cu pinion

Selectarea rulmentului pinion potrivit începe cu înțelegerea naturii sarcinilor pe care trebuie să le suporte. Trei componente distincte de forță acționează asupra rulmentului arborelui pinion:

• Sarcina radiala — forța care acționează perpendicular pe axa arborelui, generată în primul rând de forțele angrenajului și greutatea arborelui. Într-un diferențial puternic încărcat, forțele radiale asupra rulmentului pinionului față pot ajunge la câteva mii de newtoni.
• Sarcină axială (de împingere). — forța care acționează paralel cu axa arborelui, cauzată de geometria dinților angrenajului elicoidal sau hipoidal. Roțile de viteză hipoide, utilizate în majoritatea diferențialelor auto moderne, generează sarcini de tracțiune substanțiale din cauza decalajului dintre axele pinionului și angrenajului inel. Această forță trebuie să fie absorbită în întregime de lagărele pinionului.
• Sarcină de moment (încovoiere). — momentul încovoietor creat de forța deplasării angrenajului în raport cu punctele de sprijin ale rulmentului. În configurațiile cu pinion suspendat, în care angrenajul este situat în afara deschiderii rulmentului, acest moment încovoietor poate fi substanțial și trebuie luat în considerare la alegerea rulmentului.

Sarcina dinamică echivalentă a rulmentului, utilizată pentru calcularea duratei de viață a rulmentului, combină aceste componente utilizând o formulă specificată de producătorul rulmentului, conform standardului ISO 281. Pentru rulmenții cu pinion diferențial de automobile, durata de viață L10 calculată (durata la care se așteaptă să supraviețuiască 90% din populația de rulmenți) este de obicei proiectată să depășească 150.000 de mile în condiții normale de funcționare. Diferențialele pentru camioane grele pot specifica durate de viață și mai lungi de 500.000 de mile sau mai mult.

Dincolo de analiza sarcinii statice, variațiile dinamice ale sarcinii cauzate de sarcinile de șoc, jocul angrenajului și vibrațiile de torsiune trebuie de asemenea luate în considerare în utilizarea multiplicatorilor de sarcină specifici aplicației. Ignorarea acestor efecte dinamice este un motiv comun pentru care rulmenții se defectează semnificativ înainte de durata de viață calculată.

Preîncărcare lagăr pinion: dimensiunea critică de configurare

Preîncărcarea este condiția în care rulmentul este asamblat cu o ușoară forță de compresiune internă - rolele sunt apăsate împotriva ambelor piste fără nici un joc liber. Pentru rulmenții cu role conici utilizați pe arbori pinion, preîncărcarea nu este opțională; este o cerință fundamentală pentru funcționarea corectă. Preîncărcarea prea mică permite arborelui pinionului să se deformeze și să oscileze sub sarcină, provocând zgomot de viteză și accelerând uzura dinților. Presarcină prea mare generează căldură excesivă, provoacă defectarea lubrifiantului și scurtează dramatic durata de viață a rulmentului.

Presarcina pe rulmenții pinionului diferențial de automobile este măsurată și setată utilizând cuplul de rotație al pinionului - cantitatea de cuplu necesară pentru a roti manual arborele pinionului, fără un angrenaj inel instalat și rezistența buzei de etanșare izolată. Specificațiile producătorului pentru rulmenți noi necesită de obicei un cuplu de rotație a pinionului de:

• Rulmenți noi (manșon de zdrobire nou): 16–29 in-lb (1,8–3,3 N·m) pentru majoritatea diferenţialelor autoturismelor
• Rulmenți reutilizați (fără manșon de strivire): 8–14 in-lb (0,9–1,6 N·m) pentru majoritatea aplicațiilor, deoarece suprafețele lagărelor uzate necesită mai puțină preîncărcare
• Axele camioanelor grele pot specifica valori considerabil mai mari — consultați întotdeauna manualul de service OEM

Preîncărcarea se stabilește de obicei printr-una dintre cele trei metode: un manșon pliabil (zdrobit) care se deformează plastic atunci când piulița pinionului este strânsă; un distanțier solid combinat cu lamele selective măsurate pentru a obține dimensiunea corectă a stivei; sau un distanțier solid cu o piuliță strânsă la o anumită valoare. Metoda manșonului de zdrobire este obișnuită pe ansamblurile OEM pentru simplitatea liniei de asamblare, în timp ce metoda distanțierului solid și a lamelor este preferată în reconstrucțiile de performanță deoarece este reglabilă și resetabilă la infinit.

Un aspect deseori trecut cu vederea al setării preîncărcării este efectul poziționării rulmentului. Rulmenții noi cu role conice trebuie să fie așezați complet pe arbore și în orificiul carcasei înainte de măsurarea preîncărcării. Rotirea pinionului de mai multe ori în fiecare direcție în timp ce piulița este strânsă - dar înainte de cuplul final - asigură poziționarea corectă a rolelor în curse. Neașezarea rulmenților înainte de măsurarea cuplului de rotație are ca rezultat o citire inexact de scăzută și un ansamblu final care este sub-încărcat odată ce rulmentul se așează.

Cerințe de lubrifiere pentru rulmenții pinion

Rulmenții pinionului din diferențialele auto sunt lubrifiați cu același ulei de angrenaj care lubrifiază angrenajele inelare și pinionul - nu există un sistem separat de lubrifiere a rulmenților. Aceasta înseamnă că rulmentul trebuie să funcționeze în mod fiabil pe întreaga gamă de vâscozitate a uleiului de transmisie, de la pornirea la rece la temperaturi de până la -40°C (unde uleiul de viteze poate fi extrem de vâscos) până la temperaturi de funcționare care pot depăși 120°C în condiții severe de remorcare sau off-road.

Selectarea gradului de vâscozitate a uleiului de transmisie afectează direct performanța rulmentului. Utilizarea unui ulei de transmisie prea greu (de exemplu, 140W într-un diferențial care specifică 75W-90) crește pierderile de agitare, crește temperatura de funcționare și poate crește uzura rulmenților în timpul pornirilor la rece, când uleiul circulă lent. Utilizarea unui ulei prea ușor riscă o grosime inadecvată a peliculei la temperatura de funcționare. Majoritatea autoturismelor moderne cu alunecare limitată și diferențiale deschise specifică uleiul de viteze complet sintetic 75W-90 sau 75W-140, care asigură o grosime adecvată a peliculei de rulment pe întreg intervalul de temperatură.

Lubrifiere în rulmenți industriali cu pinion

Rulmenții de pinion al cutiei de viteze industriale care funcționează la viteze mari pot fi lubrifiați prin injecție de ulei (circulație forțată) mai degrabă decât prin lubrifiere prin stropire. Sistemele de circulație forțată furnizează un flux controlat de ulei filtrat, condiționat la temperatură direct în zonele de contact ale rulmenților, îmbunătățind dramatic îndepărtarea căldurii și controlul contaminării. În cutiile de viteze mari, debitele de ulei către pozițiile lagărelor pinionului pot fi de câțiva litri pe minut per rulment, iar temperatura uleiului este monitorizată continuu ca indicator de stare - o creștere a temperaturii uleiului peste valoarea de bază este unul dintre primele semne detectabile ale defecțiunii rulmentului.

Lubrifierea cu grăsime este utilizată în unitățile de rulmenți cu pinion etanșat care se găsesc în unele echipamente agricole, transmisii transportoare și angrenaje compacte. Tipul de unsoare, gradul de consistență (NLGI 2 este cel mai comun) și intervalul de relubrifiere trebuie să se potrivească cu viteza și temperatura de funcționare a rulmentului. Depășirea intervalului de relubrifiere cu grăsime al rulmentului este o cauză principală a defecțiunii premature a rulmentului în echipamentele întreținute pe teren.

Moduri de defectare obișnuite ale rulmenților pinion

Identificarea de ce s-a defectat un rulment de pinion este la fel de importantă ca și înlocuirea acestuia - altfel rulmentul de schimb se va defecta din același motiv. Cele mai frecvent întâlnite moduri de defecțiune și cauzele lor fundamentale sunt:

Contaminarea - ucigașul numărul unu al rulmenților cu pinion diferențial

Cercetările realizate de marii producători de rulmenți arată în mod constant că contaminarea este responsabilă pentru aproximativ 14% din defecțiunile premature ale rulmenților în aplicațiile auto și până la 30% în echipamentele industriale de teren. La rulmenții pinionului diferenţial, contaminarea intră printr-o etanșare deteriorată a pinionului - etanșarea cu buze situată în partea din față a carcasei diferenţialului în jurul jugului arborelui pinionului. Odată ce apa, noroiul sau nisipul de drum ocolesc etanșarea, se amestecă cu uleiul de transmisie și circulă prin rulmentul pinionului. Chiar și particulele fine de 10 până la 15 micrometri - mai mici decât un păr uman - sunt suficient de mari pentru a provoca uzura abrazivă pe trei corpuri într-un rulment cu role conice care funcționează cu o grosime tipică a filmului EHD de 0,5 până la 2 micrometri.

Acesta este motivul pentru care fiecare reconstrucție profesională a diferenţialului ar trebui să includă o nouă garnitură de pinion, indiferent de starea aparentă a celui vechi. Costul unei etanșări pinion este banal în comparație cu costul unui al doilea lagăr de înlocuire cauzat de contaminarea de la o etanșare care are scurgeri.

Diagnosticul de zgomot: Cum să știți dacă un rulment pinion eșuează

Zgomotul lagărului pinionului este în mod caracteristic diferit de zgomotul cutiei de viteze, zgomotul rulmentului roții și vibrația arborelui de transmisie - dar diferențierea între ele necesită o abordare sistematică de diagnosticare. Următoarele caracteristici ajută la izolarea defecțiunii în poziția lagărului pinionului.

• Vânuitul sensibil la viteză care se schimbă cu viteza vehiculului, dar nu cu sarcina motorului — Indică mai degrabă un zgomot de angrenaj sau rulmenți decât o rezonanță a sistemului de propulsie. Rugozitatea rulmentului pinionului produce în mod obișnuit un ton de mârâit sau zgomot care crește în frecvență și intensitate odată cu viteza de drum.
• Zgomot prezent atât la accelerare, cât și la decelerare — Zgomotul ochiurilor de viteză se modifică de obicei semnificativ între sarcină și coasta, deoarece flancul încărcat al dintelui se modifică. Zgomotul lagărului, dimpotrivă, este prezent în ambele condiții și poate varia doar ușor în caracter.
• Vibrații resimțite prin podea la viteze pe autostradă — Rugozitatea rulmentului pinionului poate transmite vibrațiile prin arborele de transmisie și în cabină. Acest lucru este adesea confundat cu dezechilibrul arborelui de transmisie; verificarea curgerii arborelui de transmisie mai întâi înainte de a atribui simptomul lagărului este o bună practică de diagnosticare.
• Rugozitate resimțită la rotirea cu mâna a jugului arborelui de transmisie — Cu vehiculul susținut în siguranță și arborele de transmisie deconectat de la flanșa diferențialului, rotirea jugului pinionului cu mâna în timp ce simțiți rugozitatea, clicurile sau crestaturile în rulment este o verificare directă. Un ansamblu bun de rulment pinion ar trebui să se rotească fără probleme cu o rezistență constantă de la preîncărcare.
• Jocul final al arborelui pinionului este detectat cu un comparator — Jocul axial zero este corect pentru un rulment cu role conice preîncărcat corespunzător. Orice joc final măsurabil (chiar și 0,001 inch / 0,025 mm) într-un diferențial care anterior nu avea niciunul indică uzura rulmentului sau pierderea de preîncărcare.

Ascultarea stetoscopică - folosind un stetoscop mecanic cu sonda plasată pe carcasa diferențialului în apropierea poziției lagărului - poate ajuta la izolarea sursei de zgomot la turația de ralanti, cu trenul de rulare încărcat. Verificați întotdeauna uleiul de transmisie atunci când investigați zgomotul lagărului; resturile metalice, decolorarea sau un miros neobișnuit în ulei oferă informații de diagnostic valoroase despre severitatea și tipul deteriorării interne.

Înlocuirea rulmentului pinionului: Prezentare generală a procesului pas cu pas

Înlocuirea rulmenților pinionului diferențial auto este o sarcină de precizie care necesită instrumente corecte și o abordare metodică. Următoarea prezentare generală acoperă pașii cheie; Consultați întotdeauna manualul de service OEM specific pentru specificațiile cuplului, procedurile de selectare a lamelor și numerele de piese ale rulmentului pentru aplicația dvs.

1. Marcați orientarea arborelui de transmisie la flanșă înainte de a deconecta arborele de transmisie, pentru a păstra echilibrul arborelui de transmisie.
2. Măsurați și înregistrați cuplul de rotație al pinionului înainte de dezasamblare utilizând o cheie dinamometrică de inch-lire. Aceasta oferă o referință de bază pentru vechiul rulment preîncărcat.
3. Scoateți piulița pinionului — de obicei o piuliță tip castel mare sau o piuliță cu flanșă. Observați cuplul la care se eliberează, deoarece acesta poate indica dacă piulița a fost strânsă corect anterior.
4. Extrageți flanșa pinionului sau jugul folosind un instrument de extragere dedicat. Nu loviți niciodată jugul cu un ciocan, deoarece deteriorarea prin impact poate brina rulmentul pinionului față chiar înainte de a fi scos.
5. Scoateți garnitura pinionului și lăsați deoparte — va fi instalat un nou sigiliu.
6. Scoateți arborele pinionului din carcasă, prinzând manșonul de strivire sau distanțierul solid și orice lame care cad liber.
7. Apăsați pe pista interioară a rulmentului din spate de la arborele pinionului folosind o presă hidraulică. Nu încercați să utilizați o daltă sau o unealtă de impact - arborele poate fi înțepat sau distorsionat.
8. Scoateți cursele exterioare ale rulmenților (cupe) din orificiile carcasei, folosind un dispozitiv de antrenare de dimensiunea corectă sau un poanson din alamă, alternând părțile pentru a conduce uniform.
9. Inspectați găurile lagărelor în carcasă pentru fretting, scoring, sau out-of-round. Un orificiu deformat (mai mult de 0,001 inch / 0,025 mm) necesită repararea sau înlocuirea carcasei.
10. Apăsați cupele de rulment noi complet și drept, folosind o unealtă de șofer care atinge numai cupa OD. Confirmați că cupele sunt așezate încercând să introduceți un ecartament de palpație de 0,001 inci între fața din spate a cupei și umărul carcasei - nu ar trebui să existe niciun spațiu.
11. Montați noua cursă interioară a rulmentului pinionului spate pe arbore, apăsând numai pe pista interioară — nu apăsați niciodată prin cușcă sau role.
12. Instalați lama de adâncime (dacă se aplică tipului de suport) și un nou manșon de zdrobire sau configurația distanțierului solid, apoi poziționați ansamblul pinion în carcasă.
13. Montați rulmentul față și așezați jugul , apoi strângeți piulița pinionului treptat în timp ce verificați frecvent cuplul de rotație. Cu un manșon de zdrobire, odată ce este atins cuplul de rotație corect, piulița nu trebuie să fie retrasă - manșonul nu poate fi „ne-zdrobit”.
14. Instalați o nouă etanșare pinion după ce preîncărcarea este confirmată, utilizând un driver de etanșare pentru a-l așeza drept și drept.

Întreaga procedură durează de obicei un tehnician cu experiență 2 până la 4 ore pe un diferențial de autoturism, în funcție de acces și dacă suportul trebuie de asemenea îndepărtat pentru inspecția inelului.

Specificații lagăr pinion: parametri cheie pe care trebuie să-l cunoașteți înainte de a comanda

La aprovizionarea cu rulmenți de pinion de schimb, fie pentru aplicații auto sau industriale, următorii parametri de specificație determină dacă un rulment este adecvat scopului:

• Capacitate de sarcină dinamică de bază (C) — Sarcina în kilonewtoni sau kilogram-forță pe care o poate suporta teoretic un grup de rulmenți timp de un milion de rotații. Valorile mai mari indică un rulment mai puternic, dar un rulment mai mare nu este întotdeauna alegerea potrivită - trebuie să se potrivească dimensiunilor carcasei și arborelui.
• Capacitate de sarcină statică de bază (C0) — Sarcina maximă sub care rulmentul poate rămâne staționar fără a suferi o deformare permanentă. Important pentru aplicațiile care se confruntă cu sarcini de șoc sau încărcări statice mari în timpul asamblarii.
• Unghiul de contact — La rulmenții cu role conice, unghiul de contact nominal determină raportul dintre capacitatea axială și cea radială. Un rulment standard al pinionului față diferenţial auto are de obicei un unghi de contact de 30° până la 34°; unghiurile mai abrupte sunt folosite acolo unde domină sarcinile de tracțiune.
• Serii dimensionale — Codurile seriei dimensionale ISO (de exemplu, 30205, 32207) definesc alezajul, OD și lățimea. Interschimbabilitatea directă necesită potrivirea tuturor celor trei dimensiuni, nu doar a diametrului alezajului.
• Clasa de toleranta — Clasele standard de toleranță ABEC/ISO variază de la clasa 0 (normală) până la clasa 5, 4, 2 (în mod progresiv mai strâns). Majoritatea rulmenților de pinion diferențial de automobile sunt de clasă standard, în timp ce rulmenții de pinion pentru mașini-unelte de precizie și cutie de viteze de mare viteză pot necesita toleranțe de clasa 5 sau clasa 4 pentru o deformare redusă.
• Material și tratament termic — Rulmenții standard de pinion sunt fabricați din oțel lagăr călit sau carburat în carcasă (de obicei 52100 sau echivalent) cu o duritate a suprafeței de 58–64 HRC. Aplicațiile la temperaturi ridicate pot necesita clase speciale de oțel cu stabilitate dimensională sporită peste 120°C.

Pentru aplicațiile auto, referințele încrucișate ale numerelor de piese OEM prin mărci de rulmenți de încredere (SKF, Timken, NSK, FAG, NTN) asigură echivalența dimensională și a materialului. Evitați să achiziționați rulmenți cu pinion de la producători necunoscuți la prețuri neobișnuit de scăzute - oțel substandard sau tratament termic inconsecvent produce rulmenți care pot părea identici, dar au o durată de viață la oboseală și o rezistență la spargere semnificativ inferioară. Un rulment defect al pinionului punții din spate poate provoca blocarea catastrofală a trenului de transmisie la viteza pe autostradă, făcând din calitatea componentelor o problemă de siguranță, nu doar o problemă de cost.

Rulmenți cu pinion în aplicații pentru echipamente industriale și grele

Dincolo de contextul auto, rulmenții pinionului sunt componente critice într-o gamă largă de sisteme industriale. Înțelegerea diferențelor de sarcină, viteză și cerințe de întreținere între sectoare este importantă atunci când selectați sau specificați rulmenți pentru aplicații non-auto.

Unități pentru minerit și moare de ciment

Morile mari cu bile și morile SAG utilizate în minerit sunt antrenate de un angrenaj deschis format dintr-un angrenaj mare fixat pe carcasa morii și un pinion dințat antrenat de o cutie de viteze. Lagărele arborelui pinion din aceste aplicații suportă sarcini enorme - nu este neobișnuit ca sarcina radială dinamică pe un singur rulment pinion să depășească 500 kN - și funcționează în medii cu praf și umezeală. Rulmenții cu role cilindrice divizate (lagărele cu role sferice cu auto-aliniere sunt de asemenea utilizați în mod obișnuit) permit înlocuirea in situ fără a îndepărta arborele pinionului, un avantaj major dat fiind dimensiunea echipamentului. Monitorizarea stării prin analiza vibrațiilor și detectarea resturilor de ulei este o practică standard; costul unei opriri neplanificate a fabricii din cauza defecțiunii rulmentului poate depăși 500.000 USD pe zi în pierderea producției.

Cutii de viteze pentru turbine eoliene

Cutiile de viteze principale ale turbinei eoliene convertesc rotația de viteză mică a rotorului (de obicei 10–20 RPM) la viteza mare necesară generatorului (1500–1800 RPM) prin mai multe trepte de viteză. Rulmentul pinionului treptei de ieșire de mare viteză funcționează la mii de rpm, în timp ce experimentează simultan cicluri de sarcină variabile determinate de vitezele vântului fluctuante. Această combinație de viteză mare și încărcare variabilă creează un mediu solicitant atât pentru rulment, cât și pentru lubrifiant. Micropitting - o formă de oboseală a suprafeței cauzată de grosimea inadecvată a peliculei EHD în condiții de alunecare - este cel mai comun mod de avarie al rulmentului în pozițiile pinionului cutiei de viteze ale turbinei eoliene. Uleiurile de viteze îmbunătățite cu pachete de aditivi rezistente la micropitting au devenit o recomandare standard în acest sector.

Sisteme de direcție cu cremalieră și pinion

În direcția cu cremalieră și pinion auto, pinionul este o roată dințată elicoidală mică la capătul arborelui coloanei de direcție care se integrează cu o cremalieră. Arborele pinionului este susținut de un rulment cu role pe partea de intrare și un rulment cu bile sau bucșă pe partea cremalieră. Acești rulmenți suportă sarcini moderate, dar trebuie să funcționeze cu frecare minimă pentru a oferi o senzație de direcție precisă și cu efort redus. Uzura rulmenților pinionului în sistemele cu cremalieră și pinion se manifestă de obicei ca slăbire a direcției, zgomot la schimbările de direcție sau o senzație de crestătură în centru. Majoritatea ansamblurilor cremalieră și pinion sunt înlocuite ca o unitate, mai degrabă decât să aibă lagărele întreținute individual, deoarece toleranțele ale alezajului carcasei cremalierei și setările de preîncărcare a rulmentului sunt setate din fabrică.

Prelungirea duratei de viață a rulmentului pinionului: recomandări practice

Majoritatea defecțiunilor premature ale rulmentului pinionului pot fi prevenite. Următoarele practici, aplicate în mod consecvent, pot prelungi durata de viață a rulmentului până la sau dincolo de specificația originală de proiectare.

• Inspectați și înlocuiți garnitura pinionului la fiecare service de diferențial sau ori de câte ori se detectează infiltrații de ulei. Înlocuirea garniturii este o asigurare ieftină împotriva contaminării care cauzează majoritatea defecțiunilor premature ale rulmentului.
• Folosiți uleiul de transmisie specificat de OEM și schimbați-l la timp. Uleiul de transmisie se degradează în timp - oxidarea, pătrunderea apei și acumularea de particule de metal îi reduc capacitatea de formare a filmului lagărului. Majoritatea producătorilor recomandă schimbarea uleiului de viteze la fiecare 30.000 până la 60.000 de mile în timpul serviciului normal și după fiecare trecere a apei sau expunere la apă adâncă în vehiculele de teren.
• Nu depășiți niciodată capacitatea nominală de remorcare sau de sarcină utilă a vehiculului. Supraîncărcarea constantă pune asupra rulmentului pinion sarcini care depășesc valorile nominale ale acestuia, accelerând scăparea prin oboseală. O remorcă puternic încărcată pe o pantă lungă în pantă generează sarcini de tracțiune deosebit de mari pe rulmentul pinionului față prin frânarea motorului.
• Verificați preîncărcarea corectă a pinionului în timpul oricărei refaceri a diferențialului. Reutilizarea unui manșon de zdrobire uzat sau nereverificarea preîncărcării după modificări ale componentelor are ca rezultat rulmenți sub-preîncărcați care se defectează prematur din cauza deformării arborelui și a nealinierii angrenajului.
• Montați corect rulmenții. Folosiți unelte de presare adecvate, încălziți pista interioară atunci când apăsați pe arbore, mai degrabă decât treceți prin cușcă, și manipulați rulmenții cu mănuși curate pentru a preveni transpirația mâinilor - care conține cloruri care inițiază coroziunea pe oțelul rulmentului în câteva ore.
• Investigați și abordați cauza principală a oricărei defecțiuni a rulmentului înainte de a instala un înlocuitor. Un rulment nou instalat într-un mediu neschimbat care a cauzat defecțiunea anterioară va eșua în același mod. Indiferent dacă este o problemă de etanșare, deficiență de lubrifiere, stare de suprasarcină sau problemă de dezaliniere, cauza principală trebuie corectată pentru rulmentul de schimb pentru a-și atinge durata de viață.

Pentru operatorii de flote și managerii de echipamente, implementarea unui protocol de monitorizare bazat pe condiție – care combină analiza periodică a uleiului, tendința semnăturii vibrațiilor și monitorizarea temperaturii – oferă o avertizare timpurie asupra problemei rulmenților înainte ca aceasta să progreseze spre defecțiune catastrofală. Datele de la laboratoarele de analiză a uleiului indică acest lucru Rulmenții marcați pentru particule de fier și crom ridicate în analiza uleiului arată de obicei daune macroscopice în intervalul 10.000 până la 30.000 de mile dacă uleiul nu este schimbat și sursa de contaminare nu este abordată. Intervenția timpurie în etapa de analiză a uleiului costă o fracțiune din reconstrucția completă a diferențialului după prăbușirea rulmenților.