Νέα

Πώς κατασκευάζονται οι μπάλες των ρουλεμάν;

A ρουλεμάν αποτελείται από μία ή περισσότερες σειρές σφαιρών που συγκρατούνται, μέσω ενός κλωβού, μεταξύ ενός εσωτερικού και ενός εξωτερικού δακτυλίου, γνωστού ως διάδρομος, εκτός από μια σειρά άλλων χαρακτηριστικών, όπως σφραγίδες για την προστασία του λιπαντικού και βίδες για τη συγκράτηση του ρουλεμάν στη θέση του.Το παρόν άρθρο θα εξετάσει μόνο τα κύρια συστατικά ενός ρουλεμάν, δηλαδή τον διάδρομο, τις σφαίρες και τον κλωβό.

Τα περισσότερα ρουλεμάν και εξαρτήματα ρουλεμάν είναι κατασκευασμένα από χάλυβα, ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος είναι ο χάλυβας ρουλεμάν SAE 52100, ένας χάλυβας χρωμίου κραματωμένος με 1% άνθρακα και 1,5% χρώμιο, το υλικό αυτό είναι σταθερό σε θερμοκρασίες άνω των 120°C. Συνήθως, οι κλωβοί κατασκευάζονται από πλαστικό πολυαμίδιο, το οποίο είναι λιγότερο ακριβό στην παραγωγή, αλλά δεν είναι κατάλληλο για χρήση σε σκληρά περιβάλλοντα, ιδίως σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας.

Ο εσωτερικός και ο εξωτερικός δακτύλιος δακτυλίου κατασκευάζονται με μια πολύ παρόμοια διαδικασία, χρησιμοποιώντας αυτοματοποιημένες μηχανές για την κοπή του χαλύβδινου σωλήνα στο βασικό σχήμα του δακτυλίου δακτυλίου, αφήνοντας μια μικρή ποσότητα πρόσθετου υλικού για να αντιμετωπιστεί η στρέβλωση κατά τη διαδικασία θέρμανσης, και ο εξωτερικός δακτύλιος σφραγίζεται με τον αριθμό του ρουλεμάν και τις πληροφορίες του κατασκευαστή.

Στη συνέχεια, οι δακτύλιοι σκληραίνονται σε φούρνο θερμικής επεξεργασίας και θερμαίνονται σε περίπου 1.550 βαθμούς Φαρενάιτ (840 βαθμούς Κελσίου) σε ένα χρονικό εύρος από 20 λεπτά έως αρκετές ώρες, ανάλογα με το μέγεθος του εξαρτήματος, στη συνέχεια ψύχονται σε λάδι και σκληραίνονται σε δεύτερο φούρνο σε περίπου 300 βαθμούς Φαρενάιτ (148 βαθμούς Κελσίου), μια διαδικασία που καθιστά τους δρομείς σκληρούς και ανθεκτικούς.

Κάθε τμήμα του αυλού του δακτυλίου πρέπει να λειανθεί για να διασφαλιστεί ότι το πλάτος, η ακτίνα, η θέση έδρασης και η γεωμετρία του ρουλεμάν είναι σωστά, ενώ για ορισμένα ρουλεμάν (όπως τα ρουλεμάν γωνιακής επαφής) απαιτείται πρόσθετη λείανση αργότερα στη διαδικασία για να διασφαλιστεί ότι οι δακτύλιοι είναι διαστατικά ακριβείς.

Οι μπάλες ρουλεμάν κατασκευάζονται μέσω μιας πολύ ακριβούς διαδικασίας. Μια απόλυτα στρογγυλή και λεία σφαίρα ελαχιστοποιεί τις τριβές στο εσωτερικό του ρουλεμάν, το οποίο ξεκινά ως σύρμα ή ράβδος που περιέχει το απαραίτητο υλικό για να σχηματιστεί η τελική σφαίρα, και στη συνέχεια υποβάλλεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται "ψυχρή κεφαλή", κατά την οποία τα άκρα του σύρματος συγκρούονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια σφαίρα. Κατά τη διαδικασία αυτή, τα άκρα του σύρματος συγκρούονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια σφαίρα.

Στη συνέχεια, η σφαίρα εισάγεται επανειλημμένα σε μια αυλάκωση μεταξύ δύο δίσκων από χυτοσίδηρο, εκ των οποίων ο ένας περιστρέφεται ενώ ο άλλος παραμένει ακίνητος. Το τραχύ αυλάκι αποσπά αποτελεσματικά την ακμή τριβής, καθιστώντας τη σφαίρα αρκετά στρογγυλή αλλά ελαφρώς υπερμεγέθη για την επακόλουθη λείανση, και οι σφαίρες υποβάλλονται στη συνέχεια σε μια διαδικασία θερμικής κατεργασίας που μοιάζει με αυλάκι για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας πριν αλεστούν στο κατάλληλο μέγεθος και στρογγυλότητα.

Τέλος, οι μπάλες μεταφέρονται σε έναν μύλο, ο οποίος τις γυαλίζει χρησιμοποιώντας έναν μαλακό δίσκο από χυτοσίδηρο, παρόμοια με τη διαδικασία του tumbling, με λιγότερη πίεση, και μια πάστα στίλβωσης χρησιμοποιείται για να κάνει την επιφάνεια εντελώς λεία χωρίς να χρειάζεται περαιτέρω αφαίρεση υλικού, και οι μπάλες αφήνονται στον μύλο για 8-10 ώρες για να παραχθούν εντελώς λεία μπάλες.

Ο κλωβός είναι μέρος του ρουλεμάν και μπορεί να κατασκευαστεί από διάφορα υλικά, για τους χαλύβδινους ή μεταλλικούς κλωβούς ο κλωβός χτυπιέται από ένα λεπτό κομμάτι μετάλλου και τοποθετείται σε μια δομή που μοιάζει με καλούπι και κάμπτει τον κλωβό στο κατάλληλο σχήμα, ο κλωβός στη συνέχεια αφαιρείται και είναι έτοιμος για συναρμολόγηση, για τους πλαστικούς κλωβούς χρησιμοποιείται μια διαδικασία που ονομάζεται "χύτευση με έγχυση", όπου το λιωμένο μέταλλο πιέζεται μέσα στον κλωβό για να δημιουργηθεί μια λεία επιφάνεια χωρίς περαιτέρω αφαίρεση υλικού. Για τα πλαστικά κλουβιά, χρησιμοποιείται μια διαδικασία που ονομάζεται "χύτευση με έγχυση", όπου το λιωμένο πλαστικό εγχέεται σε ένα καλούπι και στη συνέχεια σκληραίνει σε σχήμα.

Μετά από μια διαδικασία όπως αυτή που περιγράφεται παραπάνω, όλα τα μέρη των ρουλεμάν είναι πλήρη, οπότε τα ρουλεμάν μπορούν να συναρμολογηθούν. Πρώτα, τοποθετείται ο εσωτερικός δακτύλιος μέσα στον εξωτερικό δακτύλιο, στη συνέχεια εισάγονται οι σφαίρες και τοποθετούνται ομοιόμορφα μεταξύ των δακτυλίων, τέλος, τοποθετούνται οι κλωβοί για να συγκρατούν τις σφαίρες στη θέση τους, οι πλαστικοί κλωβοί ασφαλίζονται εύκολα στη θέση τους, ενώ οι χαλύβδινοι κλωβοί πρέπει συνήθως να πριτσιστούν, και τέλος, το ρουλεμάν επικαλύπτεται με αναστολέα σκουριάς ή άλλη ειδική επιφανειακή επεξεργασία για τη συγκεκριμένη εφαρμογή και συσκευάζεται για αποστολή.

Τα ρουλεμάν είναι φθηνά στην παραγωγή και προτιμώνται εδώ και αιώνες, αλλά υπάρχουν πιο αποτελεσματικές κατασκευές ρουλεμάν, όπως τα ρουλεμάν μαγνητικής αιώρησης που χρησιμοποιούν μαγνήτες ή πεπιεσμένο αέρα για να εμποδίσουν δύο αντικείμενα να έρθουν σε πλήρη επαφή, τα οποία έχουν μηδενική τριβή επειδή δεν υπάρχει άμεση επαφή μεταξύ των κατασκευών και μπορούν επομένως να αντέξουν εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες περιστροφής, ακόμη και αν είναι δυνατή η περιστροφή με την ταχύτητα του φωτός, αλλά είναι πολύ δαπανηρές για την παραγωγή και τη λειτουργία τους και επομένως είναι σε μεγάλο βαθμό αχρησιμοποίητες.

Οι μπάλες έχουν επίσης μια πολύ επιστημονική διαδικασία παραγωγής, όπως η κατασκευή της "διαστημικής σφαίρας", η μπάλα ρουλεμάν στην κατασκευή διαστημικών λεωφορείων, ο λιωμένος χάλυβας που επιπλέει ελεύθερα σε μηδενική βαρύτητα, ο σχηματισμός πλήρους και τέλειας σφαίρας, ωστόσο, αυτή η μέθοδος κατασκευής είναι επίσης πιο ακριβή από την άλεση χύτευσης.