LAGĂRELE

Lagărele servesc la ghidarea și susținerea arborilor și a axelor, având rolul de reducere a frecării şi uzurii pieselor aflate în mişcare una faţă de cealaltă.

În funcție de mărimea și direcția forțelor care acționează asupra rulmentului, sunt folosite următoarele tipuri de lagăre.

-Lagăre radiale
-Lagăre axiale
Lagărele radiale. Acestea absorb forţele transversale exercitate pe axa arborelul. Sunt cunoscute şi ca lagăre de suport (Fig. 1).
Lagăre axiale. Acestea absorb forţele exercitate în direcţia axei arborelui. Sunt cunoscute şi ca lagăre de presiune. Există lagăre de alunecare şi de rostogolire (rulmenţi) pentru toate tipurile de sarcini (Fig.1)

Lagăre de alunecare
În cazul lagărelor de alunecare, arborele rulează în cochilii, bucșe sau direct în corpul lagărului. Capacitatea portantă apare în contactul metal-metal între arbore și lagăr. Căldura generată de această frecare ar duce la o gripare rapidă și astfel, la distrugerea lagărului și a arborelui.

Cerinţe:
● Frecare redusă
● Capacitate mare de încărcare
● Proprietăți bune de funcționare în caz de urgență
● Rezistenţă bună la compresie
● Proprietăţi bune de alunecare
● Rezistenţă ridicată la uzură
● Conductivitate termică bună
● Amortizare bună a zgomotelor datorită lubrifierii în lagăr şi a materialelor antifricţiune
Aceste cerinţe sunt îndeplinite de lubrifierea lagărului şi de materialele antifricţiune din care este realizat.

Ungerea lagărelor. Funcția lubrifiantului este de a reduce frecarea dintre arbore și lagăr și de a disipa căldura generată astfel încât să prevină supraîncălzirea și griparea lagărului. Prin urmare, este necesar un film sau un strat de lubrifiant între arbore și lagăr.

Stratul lubrifiant este creat în lagărele lubrifiate hidrodinamic prin mișcarea de rotaţie a arborelui.
La începutul mișcării de rotaţie, arborele și carcasa lagărului nu sunt încă complet separate (frecare mixtă).
Pe măsură ce viteza de rotație crește, sub arbore se formează o “pană de lubrifiant”. Arborele plutește pe stratul de lubrifiant (frecare fluidă) (Fig. 2).
Grosimea stratului de lubrifiere depinde de jocul arborelui, de sarcina lagărului, de presiunea lagărului, de viteza periferică și de lubrifiant.

Materiale antifricţiune. Pentru a menţine nivelul uzurii cauzate de frecare la un nivel cât mai scăzut în timpul procesului de pornire, materialele din care sunt confecţionate lagărele trebuie să aibă următoarele proprietăţi:
● Proprietăți bune de funcționare în caz de urgență
● Proprietăţi bune de încastrare
● Proprietăţi bune de alunecare
● Proprietăţi bune de penetrare
● Rezistenţă ridicată la uzură
● Conductivitate termică bună
● Proprietăţi hidrofile / de acoperire
● Materiale care îndeplinesc aceste cerinţe:
● Aliaje metalice neferoase, de ex: aliaje de plumb, aliaje plumb-staniu (metal Babbitt), cupru-staniu și aliaje de cupru-staniu-zinc
● Metalele sinterizate cu procente de pori de la 15% la 25% pentru absorbția lubrifianților
● Materiale plastice, de ex. duromeri (fenolplastice), termo-plastice (politetrafluoretilen, poliamidă) și materiale compozite

Tipuri de lagăre:

Lagăre monostrat. Acestea sunt lagăre solide care sunt alcătuite dintr-un singur material, cum ar fi aliajele CuZn. Sunt utilizate exclusiv pentru bucșele pieselor în rotaţie, cum ar fi bucșele de bielă (Fig. 3).
Lagăre multistrat (Tabelul 1). Acestea sunt compuse din două sau mai multe straturi, cum ar fi stratul exterioar, stratul de susţinere, cămaşa (Fig. 3).

Pentru a îmbunătăți sarcina de încărcare a lagărului, un strat de susţinere este aplicat pe o carcasă de oțel prin lipire sau sinterizare.
Proprietățile de alunecare a rulmentului pot fi îmbunătățite prin acoperire cu un strat superficial (10 μm până la 30 μm) de aliaj de plumb, staniu, aluminiu sau cupru.
Acestea se aplică prin sinterizare, pulverizare sau galvanizare. Un baraj de nichel împiedică atomii de staniu să se difuzeze de pe cămaşă în stratul de susţinere. Acest lucru asigură că proprietățile cămăşii sunt menţinute pe întreaga durată de viață a lagărului.

Pulverizarea. Acest proces implică utilizarea evaporării catodice pentru a aplica particule fine de la o piesă de lucru donatoare (de exemplu, AlSn20 Cu – metal Babbitt) pe cămaşă.
Avantajele pulverizării:
● Aplicare uniformă pe cămaşă
● Sarcină de încărcare ridicată
Lagăre cu întreţinere redusă (Fig 4) permit intervale de lubrifiere prelungite prin faptul că au proprietăți excelente de funcționare în caz de urgență.
Lagărele fără întreținere (Fig. 4) sunt proiectate pentru rulare uscată și nu trebuie să fie lubrifiate.
Lichidele din zona lagărului, de ex. ulei, benzină, apă, îmbunătățesc disiparea căldurii și durata de funcționare a lagărului.
Avantajele lagărelor faţă de rulmenţi:
● Pot fi fabricate mai ieftin
● Construcție simplă

Rulmenţii:
În forma lor simplă, acestea constau din două inele de rulare (inelul exterior și cel interior), corpurile de rulare și carcasacorpurilor de rulare (colivie). Corpurile de rulare se rostogolesc pe pistele inelelor. În acest fel, frecarea de alunecare este înlocuită cu frecare de rostogolire mult mai mică. Colivia menține corpurile de rulare la o distanță specifică unele de altele. Rulmenții sunt practic fără întreținere.


Există 2 tipuri de rulmenţi, bazate pe forma corpurilor de rulare: rulmenţi cu bile şi rulmenţi cu role (Fig.5)

Rulmenții cu bile sunt potriviți pentru viteze mari de rotație (până la 100.000 rpm). Capacitatea de încărcare a rulmentului este scăzută, deoarece presiunea rulmentului este transmisă într-un singur punct (contact punct) (Fig. 7).
Rulmenții cu role sunt clasificați după forma rolei, de exemplu, rulmenți cilindrici, rulmenți cu ace, rulmenți conici și rulmenți cu role butoi (Fig. 6).
Ei transmit presiunea rulmentului nu într-un punct, ci mai degrabă de-a lungul unei linii (Fig. 7). În acest fel, capacitatea de încărcare a rulmentului este semnificativ mai mare decât la rulmenții cu bile, iar frecarea și încălzirea rulmentului cresc în timpul funcționării.

Montarea rulmenților. În cazul unui arbore cu mai mulți rulmenți, forțele axiale pot fi susținute doar de un singur rulment, rulmentul fix. Rulmentul fixator nu trebuie să poată fi deplasat axial. Toleranțele de fabricație și diferitele niveluri de dilatare termică în direcția axială a arborelui și a carcasei trebuie compensate în celelalte puncte de sprijin, lagărele libere, pentru a preveni deformarea elementelor de rulare din cale.




În cazul rulmenților ficși, atât inelul exterior, cât și inelul interior trebuie să fie bine așezate în carcasă sau pe arbore. În cazul rulmentului nefixat, numai inelul interior sau exterior trebuie să fie fixat, adică un inel trebuie să se poată deplasa în direcție axială (Fig. 8).

Rulmenţi radial-axiali. Capătul mobil (în direcţie axială) poate fi reglat funcţie de necesităţi, putând fi montat liber sau pretensionat. Aceasta se realizează prin deplasarea inelului interior într-un montaj în O sau inelului exterior într-un montaj în X până la setarea dorită. Daca sunt utilizaţi rulmenţi radial-axiali cu bile sau cu role conice, jocul pe axa arborelul este redus în acelaşi timp (Fig 9).





Ambii rulmenți sunt instalaţi ca rulmenți de poziționare în montaje în O sau X. Prin urmare, eli nu pot compensa deformările liniare axiale din cauza căldurii și sunt astfel potriviţi numai pentru arbori scurti.