Perché i cuscinetti si riscaldano durante il funzionamento e come possiamo stimare questo calore? Questo articolo esplora i fattori esterni e interni che contribuiscono all'aumento della temperatura dei cuscinetti, come l'attrito nei motori e nei riduttori, e fornisce metodi per calcolare il calore generato. Impariamo a distinguere tra livelli di calore normali e anomali per garantire prestazioni efficienti dei macchinari.
La temperatura di un cuscinetto durante il funzionamento differisce dalla sua temperatura in stato non operativo, indicando un aumento della temperatura quando il cuscinetto è in uso. Le cause principali di questo aumento di temperatura possono essere classificate in due aspetti principali:
In primo luogo, la conduzione esterna del calore. Il calore generato dal funzionamento dei componenti meccanici esterni determina un aumento della temperatura complessiva in tutte le parti della macchina. Questo calore viene convogliato verso i cuscinetti, generando calore.
Per i motori e i riduttori, ciò avviene principalmente in due modi:
1) Nel caso dei motori, le principali fonti di calore durante il funzionamento sono gli avvolgimenti e il nucleo stesso. La ben nota perdita di calore dovuta al rame durante il funzionamento del motore è causata dal calore generato dal passaggio della corrente attraverso il filo.
La perdita di ferro si riferisce al calore generato dal nucleo stesso quando il campo magnetico cambia durante il funzionamento del motore. Queste due parti sono le principali fonti di calore del motore e questo calore viene convogliato ai cuscinetti attraverso la base, l'albero e il coperchio terminale, causando un aumento della temperatura dei cuscinetti.
2) Nei riduttori, l'ingranaggio degli ingranaggi genera calore per attrito. Questo calore viene condotto attraverso gli ingranaggi, l'albero e la base. Anche l'agitazione dell'olio lubrificante trasmesso ai cuscinetti contribuisce all'aumento della temperatura dei cuscinetti.
In secondo luogo, la generazione di calore dei cuscinetti stessi. Durante il funzionamento del cuscinetto, l'ambiente interno del cuscinetto comporta attrito di rotolamento, attrito radente, perdita di resistenza, attrito di tenuta e altri attriti corrispondenti. Questi attriti si dissipano sotto forma di calore, con conseguente aumento della temperatura del cuscinetto stesso.
Gli ingegneri delle apparecchiature sono molto preoccupati per la temperatura intrinseca dei cuscinetti, quindi a volte è necessario stimare la temperatura dei cuscinetti. Questo articolo presenta un metodo semplice per affrontare questo problema.
Prima di iniziare i calcoli veri e propri, possiamo innanzitutto fare una stima approssimativa dello stato di riscaldamento delle due parti sopra menzionate. Il motivo di tale stima è che, in loco, se non è possibile eseguire calcoli specifici, è possibile almeno effettuare una valutazione generale e comprendere le cause del riscaldamento dei cuscinetti, che aiuterà a distinguere se la condizione del sito è normale o meno.
Sappiamo che per i cuscinetti volventi la maggior parte dell'attrito interno è costituito dall'attrito volvente. La natura dell'attrito volvente determina che il suo valore sia piccolo. Si noti che questo valore è determinato dalle caratteristiche dei cuscinetti volventi, altrimenti a cosa servirebbero i cuscinetti volventi?
Non dimenticate che lo scopo dell'invenzione dei cuscinetti volventi è quello di ridurre l'attrito e la coppia. La percentuale di attrito radente nei cuscinetti volventi deve essere molto ridotta, altrimenti non si può parlare di cuscinetti volventi.
Allo stesso tempo, anche la perdita di lubrificazione per agitazione nei cuscinetti volventi, rispetto ad altri attriti, non dovrebbe essere un valore elevato. Pertanto, il calore generato dal movimento del cuscinetto volvente non è la principale fonte di calore, ma dovrebbe essere un fattore secondario per l'aumento complessivo della temperatura del cuscinetto.
Il fattore principale che provoca un aumento significativo della temperatura nei cuscinetti è il calore generato dall'apparecchiatura stessa. Il calore generato dall'apparecchiatura stessa sarà stimato durante la progettazione dell'apparecchiatura. Questo calore, una volta trasmesso ai cuscinetti tenendo conto della dissipazione del calore e di altri fattori, è solitamente inferiore o uguale al calore totale generato dall'apparecchiatura stessa.
Sulla base di queste conoscenze, quando si affronta il problema del riscaldamento dei cuscinetti in loco, si può inizialmente controllare la distribuzione della temperatura dei cuscinetti riscaldati dell'apparecchiatura e poi considerare gli elementi riscaldanti del cuscinetto stesso.
Se il temperatura del cuscinetto è significativamente superiore alla temperatura dell'apparecchiatura, dovrebbe destare preoccupazione, perché a questo punto il calore generato dal cuscinetto è diventato la fonte primaria di calore, indicando che la condizione di attrito interno non è più normale.
Il calcolo del calore generato dal cuscinetto stesso inizia con il calcolo dell'attrito del cuscinetto. In genere, il calore generato dal cuscinetto stesso può essere calcolato attraverso la sua coppia di attrito; la formula è la seguente:
Q=1.05*10-4Mn
Gli ingegneri interessati possono calcolare la percentuale di calore dei cuscinetti rispetto alla generazione totale di calore delle loro apparecchiature. Questo faciliterà la comprensione qualitativa e quantitativa delle due fasi della generazione di calore dei cuscinetti.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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