Tipuri de rulmenti

Care este prima ta amintire legata de un rulment? Da, da, cu tine vorbesc. Ai sa imi raspunzi, poate, ca e ceva legat de fabrica ta. Sau, poate, de felul in care alegi sa ai grija de pamantul pe care il cultivi. Sau, iti vei aduce aminte de zgomotul infernal pe care il producea utilajul tau in timpul deplasarii, din cauza unui rulment uzat. Fix cand iti era lumea mai draga! Sau, si mai grozav, ai sa-mi povestesti despre cum functioneaza tractorul tau, care are chiar mai multe tipuri de rulmenti . Ambreiajul tau cupleaza perfect de cand ai schimbat rulmentul de presiune, ceea ce nu poate decat sa te bucure!

Adevarul este ca am putea face o sezatoare cu mii de oameni care au macar o amintire despre rulmenti. Adevarul gol golut este ca rulmentul a facut dintotdeauna parte din viata ta. Si a mea. Din viata tuturor. Nu ma crezi? Iti dovedesc simplu.

Iti aduci aminte de caruciorul cu rulmenti pe care bunicul tau te-a ajutat sa-l construiesti? Sigur ca ne intoarcem in timp, undeva inainte de 1990. “Pe vremea noastra” nu gaseai la magazin nici masinute, nici role, poate nici macar biciclete. O bicicleta per familie asigura distractia, din mana in mana, a tuturor fratilor si vecinilor.

Asadar, caruciorul cu rulmenti era o varianta obisnuita pentru copiii de la tara. O increngatura dezordonata de lemne puse asa cum ne pricepeam, prinse unele de altele, cu rulmenti in loc de roti. Un adevarat skateboard arhaic! Fie te tragea un prieten cu o sfoara, fie impingeai tu cu picioarele in pamant, dar deplasarea era asigurata, iar veselia in toi. Acum iti aduci aminte? Acum iti dai seama ca rulmentul iti este tovaras de o viata?

In speranta ca ti-am castigat atentia si pentru urmatoarele randuri, hai sa conturam encicopedia rulmentului! Ar fi momentul sa intelegem mai bine cum a aparut el, de ce si la ce foloseste. Vom afla, de asemenea, cate tipuri de rulmenti exista in lumea asta mare si la ce ne ajuta pe noi.

Ce este un rulment?

Termenul „rulment” deriva din limba franceza “roulement” si denota o piesa de masina construita din doua inele concentrice. Inelele sunt separate prin bile sau cilindri cu acelasi diametru. Rulmentul transforma miscarea de alunecare in miscare de rostogolire, micsorand prin aceasta rezistenta de frecare. El este, asadar, elementul mecanic ce constrange miscarea relativa la miscarea dorita si reduce frictiunea intre parti. Rulmentul poate sa prevada miscarea liniara libera a piesei mobile sau rotirea libera in jurul unei axe fixe. El previne o miscare aleatorie, prin controlul vectorilor fortelor. Rulmentii ofera, asadar, miscarea dorita prin reducerea frecarii.

Rulmentii sunt clasificati in functie de tipul de functionare, miscarile permise sau directiile sarcinilor aplicate pieselor. Contactul dintre doua obiecte metalice in miscare produce o frecare foarte mare. Frecarea produce, la randul ei, caldura si astfel rezulta distrugerea prematura a pieselor. Rulmentul, cu alte cuvinte, are rolul de a mari viata utilajelor.

Rulmentii sunt compusi din:

• elemente de rostogolire (bile sau role)
• inel interior
• inel exterior

In functie de pozitia rulmentului in mecanism, acesta poate suporta o sarcina radiala, axiala, sau o combinatie intre acestea doua. Daca luam exemplul unei masini, vom vedea ca rulmentul de la roata masinii suporta o sarcina dubla. Cea radiala se produce prin greutatea masinii, iar cea axiala este produsa atunci cand roata se angajeaza intr-o curba.

Scurt Istoric

Rulmentul a fost inventat, neoficial, inca dinaintea aparitiei rotii. Cel mai probabil egiptenii au folosit un soi de rulmenti conectati la trunchiuri masive de copaci, pentru a realiza diversele constructii uluitoare. Leonardo da Vinci schiteaza un obiect absolut revolutionar pentru anii 1500, fiind vorba despre un elicopter, schite in care regasim existenta rulmentilor.

Insa primul rulment cu bile a fost inventat abia pe la mijlocul anilor 1740 de catre John Harrison. Harrison foloseste un rulment cu tambur intr-un sens cu adevarat rotativ pentru realizarea unui ceas contemporan.

In sfarsit, un brevet!

Aflam, insa, ca cel care reuseste chiar sa obtina brevetul de inregistrare a inventiei numita “rulment”, sau in engleza “bearing” ( to bear, a sustine) este Philip Vaughan, un inventator si fierar britanic care a creat primul design pentru un rulment in Carmarthen, Wales, in anul 1794. Acesta a fost primul design modern de rulment cu bila mergand de-a lungul unui canal, intr-un ansamblu cu osie.

Acum, ca am reusit, in cateva randuri, sa conturam o scurta istorie a rulmentului, a venit vremea, dragii mei cititori, sa facem si o clasificare a acestora, sa descoperim cate tipuri de rulmenti exista, pentru ca, mai apoi, sa ne fie clar cum deservesc ei omenirea.

Tipuri de rulmenti

Asadar, desi toate piesele despre care vom discuta mai jos sunt denumite “rulmenti”, aflam ca la baza lor de functionare stau principii diferite. Clasificarea rulmentilor se face in functie de mai multe criterii. Modul in care actioneaza forta din exploatare asupra lagarelor diferentiaza urmatoarele tipuri de rulmenti:

• rulmenti radiali
• rulmenti axiali
• rulmenti radial-axiali
• rulmenti radial-oscilanti
• rulmenti axial-oscilanti

Iar forma corpurilor de rostogolire se imparte in doua categorii:

• rulmenti cu bile
• rulmenti cu role

Rulmentii cu bile sau cu role sunt folositi cel mai des in aplicatii practice. Inelul interior este fixat pe trunchiul rotativ, iar inelul exterior este montat in carcasa. Rulmentii radiali cu bile sunt fixati intr-o “cale de rulare”. Atunci cand se aplica sarcina, aceasta este transmisa de la inelul exterior la bila si de la bila la inelul interior. In depozitul nostru exista o colectie impresionanta de rulmenti, cu aplicatii dintre cele mai sofisticate.

Rulmentul plan

Rulmentul plan este cel mai comun rulment, unul ce foloseste suprafetele aflate in contact, acestea fiind lubrifiate cu ulei sau grafit. Cu lubrifierea corespunzatoare, rulmentul plan ofera deseori acuratete, durata de viata si frictiune la costuri mici. De aceea este folosit pe o scara larga. Acest tip de rulment este alcatuit numai din suprafata purtatoare fara elemente de rulare. Are o capacitate mare de incarcare, de obicei sunt mai putin costisitori si au o durata de viata mai mare decat alte tipuri de rulmenti.

Rulmentul magnetic

Rulmentul magnentic, in care incarcatura este purtata de un camp magnetic, este un rulment fara frictiune. Rulmentul magnetic este un concept pus in practica de ceva vreme. Pentru o buna aplicabilitate si functionare a rulmentilor magnetici se folosesc, de obicei, “active magnetic bearings” (rulmenti activi magnetic). Avantajul magnetului este clar, acesta nu este consumator de energie si nu presupune sisteme complicate de control. Rulmentii magnetici se gasesc cel mai frecvent in domeniul aparatajului electric. Capacitatea de incarcare a acestor rulmenti este insa mica; acestia preluand sarcini axiale intr-o singura directie.

Rulmentul fluid

Rulmentul fluid, in care incarcatura este purtata de un gaz sau lichid. Lagarele lichide pot fi clasificate in doua tipuri: lagare fluid-dinamice si lagare hidrostatice. Rulmentii sustin incarcatura lor folosind un strat subtire de gaz sau lichid. Lagarele fluid-dinamice utilizeaza rotatia pentru a forma lichidul intr-o pana lubrifianta pe suprafata interioara. In cazul lagarelor hidrostatice, fluidele care sunt de obicei ulei sau apa se bazeaza pe o pompa externa. Acesti rulmenti sunt folositi de obicei in aplicatii de mare incarcare, de mare viteza, sau de inalta precizie. Acest lucru se datoreaza faptului ca rulmentii obisnuiti cu bile nu ar putea sa suporte sarcina sau ar suferi din cauza vibratiilor si a zgomotului.    

Rulmentul prin flexiune  

Rulmentul prin flexiune, in care miscarea este suportata de un element de incarcatura care se indoaie. In cazul acestuia este utilizat un element specific de incarcatura cu capacitati de indoire. Astfel este asigurata operatiunea de miscare implicita in cadrul procesului tehnologic. Un rulment de flexie este proiectat pentru a fi conform cu unul sau mai multe grade unghiulare de libertate. Rulmentii flexibili indeplinesc o mare parte a aceleiasi functii ca rulmentii sau balamalele conventionale. O usa articulata poate fi creata prin implementarea unui element flexibil intre usa si cadrul acesteia. Elementul flexibil se indoaie, permitand usii sa pivoteze. Rulmentii flexibili au avantajul, fata de majoritatea celorlalti rulmenti, ca sunt simpli si, prin urmare, ieftini. De asemenea, sunt deseori compacti, usori si sunt mai usor de reparat, dar au o raza de miscare limitata.    

Rulmentul pe aer 

Rulmentul pe aer este acela in care incarcatura este purtata de presiunea aerului. Rulmentii cu aer sunt cunoscuti si sub denumirea de rulmenti aerostatici sau aerodinamici. Aceste lagare utilizeaza o pelicula subtire de gaz sub presiune pentru a asigura o interfata portanta cu frecare redusa intre suprafete. Cele doua suprafete nu se ating, evitand astfel problemele traditionale legate de frecare, uzura, particule si manipulare a lubrifiantilor. Ofera avantaje distincte in pozitionarea de precizie, cum ar fi lipsa jocului si a frecarii statice, precum si in aplicatiile de mare viteza.

Tehnici de montaj

Montarea corecta a rulmentilor cu bile si role incepe inca de la depozitarea si manipularea acestora. Toti rulmentii trebuie depozitati intr-un mediu racoros, curat, cu umiditate scazuta, fara praf, socuri si vibratii. In mod ideal, rulmentii ar trebui sa fie depozitati plat, mai degraba decat pe capat. Metodele primare de montaj sunt denumite „rece” sau „fierbinte”.

Montarea la rece

Montarea la rece este, in general, recomandata pentru rulmentii mici si mijlocii. La montarea la rece, practica gresita este utilizarea unui ciocan si a unei tevi. Aceasta practica poate face ca resturile sa patrunda in lagar sau o teava poate aluneca si poate afecta interiorul lagarului. 

Montarea la cald                          

Montarea la cald va fi adecvata pentru rulmentii mai mari. Rulmentul este preincalzit, astfel oferind o solutie practica pentru a permite extinderea acestuia si ulterior instalarea mai usoara.   

Montarea mecanica                     

Montarea mecanica presupune un instrument de fixare, care aplica o forta asupra rulmentului. In acest caz se foloseste o presa pentru a avansa rulmentul in mod uniform pana la pozitia corecta pe un arbore.

Montarea la caldura

Montarea la caldura propune incalzitoarele cu inductie care ofera una dintre cele mai avansate tehnologii, in conformitate cu cele mai bune practici.

Montarea hidraulica

Montarea hidraulica este cea mai complexa practica. Tehnicile de montare hidraulica implica de obicei o combinatie de injectie de ulei. Este recomandata utilizarea unei piulite hidraulice specializate. Asa se dezvolta presiunea hidraulica necesara pentru o montare eficienta alaturi de o pompa hidraulica cu manometru.

“Daca ceva poate merge prost, va merge prost, am un rulment uzat!”

Prima lege a lui Murphy

Scurt indreptar despre cauzele frecvente ale defectiunilor

Lucrurile se strica. Indiferent de ceea ce faci, exista intotdeauna sansa ca produsele sa esueze. Acelasi lucru este valabil si pentru rulmenti, dar asta nu inseamna ca nu poti preveni multe dintre problemele care duc la nefunctionare.

Iata cateva idei:

• Primul lucru la care sa te uiti cand un rulment nu functioneaza corect este lubrifierea. Pana la 80% din defectiuni sunt cauzate de ungerea necorespunzatoare. Verifica daca exista elemente rulante decolorate si foloseste tipul adecvat si cantitatea corecta de lubrifiant.
• Contaminarea este cauzata de substantele straine care intra in lubrifianti pentru rulmenti sau solutiile de curatare. Ai grija la adancirea elementelor rulante si a pistelor de curse care provoaca vibratii. Filtreaza lubrifiantul si curata zonele de lucru, sculele si mainile pentru a reduce riscul de contaminare.
• Montare necorespunzatoare: in majoritatea cazurilor, rulmentii trebuie montati cu o presa pe inelul rotativ. O serie de conditii pot provoca uzura, inele crapate, temperaturi ridicate de functionare, oboseala timpurie si defectarea prematura a rulmentilor.

Si nu am terminat…

• Dezalinierea: arborii indoiti, distantierii nealiniati, piulitele de prindere stranse incorect… Instalarea necorespunzatoare din cauza unor accesorii slabe pot provoca nealinierea, ceea ce poate duce la supraincalzire si defectare. Verifica arborii si carcasele si utilizeaza piulite de precizie.
• Coroziunea: umezeala, acidul, grasimea de calitate scazuta sau defecta, invelisurile slabe si condensul cauzat de inversarea excesiva a temperaturii. Toate acestea pot provoca coroziunea abraziva a suprafetelor fine ale rulmentilor cu bile si role. Fii atent la petele albastre, violet sau rosii si maronii. Ai grija la depunerile pe elementele rulante, precum si la vibratiile crescute urmate de uzura. Ia in considerare folosirea etansarilor externe pentru medii deosebit de ostile.
• Daune electrice: trecerea constanta a curentului alternativ sau continuu, chiar si cu curenti mici, poate duce la deteriorarea electrica. Urmele colorate pot fi observate paralel cu axa pe o mare parte a pistei sau acoperind intreaga circumferinta a pistei. Iti sugerez sa previi curgerea curentilor electrici prin lagar – folosind lagare izolate, sau o impamantare buna.
• Incarcari excesive. A pune prea multa sarcina pe un rulment este o alta cauza obisnuita de esec. Este posibil sa vezi cai de uzura ale elementelor rulante ridicate, dovezi ale supraincalzirii si a zonelor de oboseala larg raspandite. Redu sarcina sau ia in considerare o reproiectare utilizand un rulment cu capacitate mai mare.

In finele acestui articol, iti voi aminti, asadar, ca diferitele tipuri de rulmenti sunt ca articulatiile din corpul omenesc. Chiar daca sunt conceputi pentru a avea o rezistenta crescuta la sarcina si presiune, fii atent! Vei afla ca nu sunt invincibili si ca au nevoie de atentia ta, de grija ta! Daca vei respecta cele cateva reguli de montare, intretinere si suport pentru rulmenti, le vei prelungi viata! Te voi ruga ceva! Indiferent unde esti, cine esti, fie ca esti un fermier, un pasionat de utilaje, un colectionar, sau un director de fabrica, sa nu uiti ca micile articulatii cu bile care stau prafuite in diverse cotloane sunt o inventie uriasa. O inventie care sta la baza evolutiei tehnologice din intreaga istorie.