a b Fig.27

Curs 6 LAGRE CU RULMENI 8. ELEMENTE CONSTRUCTIVE I DE EXPLOATARE

1. Fixarea axial a inelelor rulmenilor

Modul de fixare axial a inelelor rulmenilor depinde de mrimea forelor axiale ce trebuie preluate i de inelul care se fixeaz axial (interior sau exterior). n absena forelor axiale, pentru fixarea n direcie axial a inelului unui rulment este suficient ajustajul cu strngere dintre inelul respectiv i piesa conjugat. n celelalte cazuri, este necesar fixarea axial a inelelor de rulmeni, ntr-un sens sau n ambele sensuri, n funcie de schema de montaj aleas, cu ajutorul unor piese suplimentare. Fixarea axial a inelului interior, ntr-un sens, se realizeaz cu ajutorul unui umr de sprijin, executat pe arbore (v. fig.16 ... fig.21 i fig.23) sau cu o buc distanier, montat ntre inelul interior

i o alt pies montat pe arbore (fig.22). n sens opus, fixarea axial a inelului interior, dac este necesar, se poate realiza cu inel elastic de rezemare excentric pentru arbori (v. fig.16 i fig.17), cu o piuli canelat (v. fig.18, fig.22 i fig.23), mai rar crenelat, cu plcu de fixare prins cu un urub (fig.27, a) sau cu dou uruburi (fig.27, b), de captul arborelui. Inelele exterioare ale rulmenilor se fixeaz axial, ntr-un sens, cu ajutorul capacelor de nchidere (v. fig.16 ... fig.22) sau cu inele filetate, nurubate n carcas sau n capacul de nchidere. n sens opus, fixarea axial, dac este necesar, se

poate realiza cu ajutorul unui umr de sprijin, executat n carcas (v. fig.16) sau n paharul de rulment (v. fig.18, fig.22 i fig.23), cu ajutorul unui inel elastic de rezemare excentric pentru alezaje (v. fig.17) sau a unui inel de oprire pentru carcase cu plan de separaie.

2. Ajustaje i tolerane pentru lagrele cu rulmeni

Toleranele alezajelor inelelor interioare i cele ale diametrelor exterioare ale inelelor exterioare ale rulmenilor sunt standardizate pe plan internaional, fapt pentru care rulmenii se monteaz pe arbore n sistemul alezaj unitar, iar n carcas n sistemul arbore unitar. Ajustajul dorit se realizeaz prin alegerea corespunztoare a cmpurilor de tolerane pentru arbore, respectiv pentru alezajul din carcas. Cmpurile de tolerane pentru arbori i alezajele carcaselor date n tabelul 8, se aleg n funcie de condiiile de execuie i de exploatare a montajului cu rulmeni (tipul i mrimea forelor, tipul i mrimea rulmentului, temperatura de regim, construcia carcasei, schema de montaj, modul de reglare a jocului n rulmeni).

Tabelul 8 Pentru arbori

g6 h5 h6 j5 j6 k5 k6 m5 m6 n6

Pentru alezajele carcaselor

H6 H7 J6 J7 K6 K7 M6 M7 N6 N7

Fig.28

Fig.6.30

Fig.29

Rugozitatea suprafeelor pe care se monteaz rulmenii (fusul arborelui, respectiv alezajul carcasei) trebuie s fie redus, pentru meninerea caracterului ajustajului la montare i demontare; suprafeele de montaj se rectific, respectiv se alezeaz.

3. Reglarea jocului n lagrele cu rulmeni

La rulmenii radiali nu se poate regla jocul n direcie radial, acetia fiind alei cu joc normal, mrit sau micorat, n funcie de condiiile de montare i exploatare. La rulmenii radiali cu bile, se recomand ca jocul radial, n timpul funcionrii, s fie nul sau s existe o mic pretensionare, iar la rulmenii radiali cu role se recomand s existe un mic joc radial, cu excepia celor de la arborii principali ai mainilor unelte i ai pinioanelor transmisiilor centrale ale autovehiculelor, la care este necesar o anumit pretensionare. La rulmenii radial-axiali i axiali, jocul se regleaz la montaj, astfel nct n condiiile de exploatare s se asigure o rotire uoar i s se evite blocarea lagrului, n urma dilataiilor termice, valori pentru aceste jocuri fiind date n literatura de specialitate; i la alegerea valorilor jocurilor la montaj, la aceti rulmeni, se ine seama de dilataiile termice care apar n timpul funcionrii. La montajul n X, reglarea jocului se realizeaz prin deplasarea inelului exterior, cu ajutorul unui pachet de garnituri de reglare, executate din alam, de grosimi cuprinse ntre 0,5 i 1 mm, intercalate ntre carcas i capacul de nchidere (v. fig.18, fig.19 i fig.22). La montajul n O, reglarea jocului se realizeaz cu ajutorul unei piulie nurubate pe arbore (v. fig.23) prin deplasarea inelului interior.

4. Ungerea lagrelor cu rulmeni

Scopurile ungerii sunt: micorarea frecrii dintre elementele n micare relativ ale rulmentului; asigurarea proteciei anticorosive; uniformizarea i evacuarea cldurii degajate; micorarea zgomotului produs n timpul funcionrii. Lubrifianii folosii sunt uleiurile minerale de calitate superioar, unsorile consistente, iar n cazuri speciale lubrifiani solizi. Calitatea lubrifiantului i intervalele de schimbare a acestuia se aleg n funcie de mrimea rulmentului i de condiiile de funcionare ale acestuia.

Ungerea cu ulei se recomand n cazul lagrelelor ai cror rulmeni funcioneaz ntr-un spaiu nchis, n care se folosete ulei pentru ungerea altor organe de maini n micare de rotaie (reductoare de turaie, cutii de viteze etc.) i la ungerea lagrelor la care temperatura de funcionare este ridicat i este necesar evacuarea cldurii degajate. Ungerea cu ulei a lagrelor cu rulmeni se poate realiza prin urmtoarele sisteme de ungere: cu baie proprie (fig.28), n cazul rulmenilor mari, care funcioneaz la turaii reduse, nivelul uleiului nedepind jumtatea corpului de rostogolire inferior, baia fiind prevzut cu accesorii necesare alimentrii, evacurii

Fig.31

i controlului nivelului de ulei; cu circulaie de ulei (fig.29), realizat cu ajutorul unei pompe, uleiul fiind pulverizat direct pe corpurile de rostogolire, prin intermediul unor duze, sistemul fiind recomandat la turaii i sarcini mari, cnd este necesar o rcire intens a lagrului, controlul ungerii realizndu-se cu un vizor montat pe capacul lagrului; prin stropire, n cazul rulmenilor reductoarelor, cutiilor de viteze etc., stropii de ulei fiind produi de piese n micare de rotaie roi dinate, discuri sau inele de ungere introduse parial n baia de ulei; prin picurare, cu ajutorul unui ungtor cu fitil (fig.31), n cazul arborilor verticali sau oblici, care funcioneaz la turaii mari. Ungerea cu unsoare consistent se recomand pentru condiii normale de funcionare, la rulmenii montai n locuri n care nu exist ulei pentru ungerea altor organe de maini, cnd uleiul din baie nu ajunge prin stropire la unii rulmeni sau cnd angrenajele funcioneaz cu uzuri mari. Unsoarea mbtrnete n timp, pierde proprietile de ungere, prin cedarea lent i continu a uleiului pe care l conine, periodic trebuind completat, iar la intervale mai mari de timp nlocuit complet. Durabilitatea lagrelor cu rulmeni depinde att de calitatea ungerii ct i de eficacitatea dispozitivelor de etanare utilizate.

5. Etanarea lagrelor cu rulmeni

Rolul dispozitivului de etanare este s protejeze lagrul mpotriva ptrunderii din exterior a unor corpuri strine (praf, particule metalice, ap etc.) i s mpiedice scurgerea lubrifiantului din corpul lagrului. Dispozitivul de etanare se alege n funcie de: felul lubrifiantului (unsoare consistent sau ulei mineral); sistemul de ungere (cu baie de ulei proprie, cu circulaie de ulei, prin stropire, prin picurare); condiiile de mediu (curat i uscat, impur

i/sau umed); viteza periferic a fusului arborelui (mic sau mare); temperatura de regim (normal sau ridicat); construcia i poziia lagrului n cadrul ansamblului. Conform acestor cerine, se pot alege dispozitive de etanare cu contact (fig.17 i fig.20 inel de psl, soluie folosit n cazul turaiilor reduse; fig.22 i fig.23 manet de rotaie, soluie folosit n cazul turaiilor mari;) sau fr contact (fig.18 etanare cu canale circulare); n cazul unor condiii severe de mediu, se pot utiliza soluii combinate (fig.21 etanare cu inel de psl i labirint radial). n cazul n care spaiul nu permite folosirea unuia din aceste dispozitive de etanare, se folosesc rulmeni autoetanai cu capac de protecie sau de etanare.

6. Montarea i demontarea rulmenilor

Montarea rulmenilor se realizeaz cu scule i dispozitive speciale, care trebuie s fie uor de mnuit, s nu deterioreze rulmenii i s nu prezinte pericole de accidentare.

Fig.32

a b

Fig.33

Fig.34

Montarea rulmenilor de dimensiuni mici se realizeaz prin baterea axial cu un ciocan dintr-un material moale a unei buce cilindrice, ghidat pe arbore sau n carcas, n funcie de inelul montat cu strngere; dac ambe-le inele formeaz ajustaje cu strngere, buca se sprijin pe ambele inele (fig.32). La producia de serie i cnd sunt necesare strngeri mari, se utilizeaz prese, iar rulmenii cu alezaj mai mare de 50 mm se nclzesc n prealabil, n baie de ulei, dulap de nclzire sau pe o plit electric, la temperaturi care nu trebuie s depeasc 120oC, pentru a nu deteriora rulmentul; la rulmenii demontabili, se nclzete numai inelul care se preseaz. Ordinea de montare pentru rulmenii nedemontabili este prezentat n fig.33, a, iar pentru rulmenii demontabili n fig.33, b, cu sgei cu linie groas. Dup montare, rulmenii se supun unei probe de verificare, examinndu-se zgomotul n funcionare i variaia de temperatur. Ordinea de demontare pentru rulmenii nedemontabili este prezentat n fig.33, a, iar pentru rulmenii demontabili n fig.33, b, prin sgei cu linie subire. Demontarea rulmenilor nedemontabili se realizeaz cu ajutorul preselor cu urub (fig.34), care acioneaz pe faa frontal a inelului ce trebuie demontat; la fel se extrag i inelele rulmenilor demontabili. Rulmenii nedemontabili se extrag mai nti de pe suprafaa cu ajustajul cu strngere mai mic (de cele mai multe ori, carcasa), iar la rulmenii demontabili, demontarea ncepe prin separarea inelelor rulmentului. Demontarea rulmenilor este mult mai simpl dac se execut canale n arbore i n carcas; pentru uurarea demontrii rulmenilor cu strngeri mari, se poate crea o diferen de temperatur ntre piesele asamblate, sau se poate folosi metoda introducerii uleiului sub presiune ntre suprafeele n contact ale pieselor presate.

LAGRE CU ALUNECARE

1. CARACTERIZARE. CLASIFICARE. DOMENII DE FOLOSIRE Lagrele cu alunecare sunt organe de maini care asigur rezemarea pieselor cu micare de rotaie, de regul arbori sau osii rotitoare, preiau forele care ncarc piesele respective i funcioneaz n condiiile unei alunecri relative a suprafeei fusului arborelui pe suprafaa lagrului (cuzinetului), cele dou suprafee fiind separate printr-o pelicul de lubrifiant. Clasificarea lagrelor cu alunecare se face dup mai multe criterii, prezentate n tabelul 1.

Tabelul 1

Criteriu de clasificare Tipologie

Regimul de frecare

Uscat Limit Mixt Fluid

Direcia forei preluate

Radial Axial Axial-radial Radial-axial

Forma suprafeei de frecare Cilindric Conic Sferic

Modul de realizare a frecrii fluide

Hidrodinamice Elastohidrodinamice Gazodinamice Hidrostatice Gazostatice Hibride

Poziia pe arbore De capt Intermediare

Felul micrii de rotaie Complet Oscilant

Principalele avantaje ale lagrelor cu alunecare se refer la: ghidare mai precis a arborilor fa de

carcase, datorit numrului mai mic de piese fa de lagrele cu rostogolire; filmul de lubrifiant preia, n mare msur, ocurile i vibraiile i contribuie la reducerea zgomotului; au dimensiuni de gabarit radiale mai reduse dect lagrele cu rostogolire; au durate de funcionare mai mari dect lagrele cu rostogolire i pot funciona la turaii mari i foarte mari.

a b

Fig.1

Dezavantajele lagrelor cu alunecare constau n: coeficieni de frecare (pierderi prin frecare) mai mari dect la lagrele cu rostogolire; gabarit n direcie axial mare; grad de standardizare mai redus dect n cazul rulmenilor i consum de lubrifiant mare.

Lagrele cu alunecare se recomand s fie utilizate n acele cazuri n care lagrele cu rostogolire nu pot fi utilizate: la turaii foarte mari, la care durabilitatea rulmenilor este redus; la arborii care trebuie ghidai foarte precis; n cazul lagrelor supuse ocurilor i vibraiilor; n cazul cnd se impun dimensiuni de gabarit radiale foarte mici; la dimensiuni de gabarit foarte mari, pentru care nu se execut rulmeni n serie i la care lagrele cu alunecare sunt mai ieftine; n condiii de umiditate i mediu agresiv, n care lagrele cu rostogolire nu pot fi folosite; la mecanismele cu funcionare lent i puin solicitate, la care costul unui lagr cu alunecare este mai redus dect al unui rulment.

2. LAGRE RADIALE HIDRODINAMICE

1. Realizarea filmului de lubrifiant autoportant

Filmului de lubrifiant autoportant, care trebuie s nving fora care ncarc fusul arborelui i s ntrerup contactul direct dintre fus i cuzinet, se realizeaz n urmtoarele condiii:

ntre fus i cuzinet trebuie s existe un interstiiu (joc) n form de pan (convergent); ntre fus i cuzinet trebuie s existe o micare relativ, n sensul convergenei interstiiului; n lagr trebuie s existe o cantitate suficient de lubrifiant, cu proprietile de aderen i

vscozitate (aderena proprietatea lubrifiantului de a forma pe suprafeele fusului i cuzinetului pelicule foarte subiri; vscozitatea rezistena la alunecarea relativ ntre dou straturi vecine de lubrifiant, ea caracteriznd frecarea interioar a lubrifiantului).

Stratul de lubrifiant n contact cu cuzinetul are viteza zero, iar cel n contact cu fusul are viteza acestuia v; straturile intermediare de lubrifiant au viteze diferite, cuprinse ntre zero i v. La rotirea

fusului, lubrifiantul este antrenat (deplasat) n interstiiul dintre fus i cuzinet, n zona care se ngusteaz treptat, mrindu-i presiunea; rezult o for hidrodinamic (autoportant), care ntrerupe contactul direct dintre fus i cuzinet, nvingnd fora F care ncarc arborele.

n fig.1, a este prezentat distribuia presiunii pe circumferina cuzinetului, iar n fig.1, b se prezint distribuia presiunii pe lungimea lagrului.

n plan radial, presiunea maxim este plasat naintea punctului de joc minim, situat pe linia centrelor fusului i cuzinetului; punctul de nceput al filmului de lubrifiant autoportant depinde de construcia cuzinetului i de locul de introducere a lubrifiantului, iar cel de sfrit este situat dup jocul minim, n apropiere de acesta.

n plan axial, presiunea are o distribuie parabolic asimetric, fiind zero la capetele lagrului, iar valoarea maxim este deplasat spre interior, din cauza deformaiilor de ncovoiere ale arborelui.

2. Regimuri de frecare

Frecarea reprezint interaciunea unui corp n micare cu alt corp, iar fora de frecare reprezint rezistena opus micrii sau tendinei de micare dintre cele dou corpuri, lucrul mecanic al forelor de frecare fiind transformat n cldur. Tipurile frecrii de alunecare sunt urmtoarele: uscat, limit, fluid, mixt.

Frecarea riguros uscat se realizeaz n condiii de laborator (n vid), adic n condiiile absenei oricrei contaminri a suprafeelor n contact cu medii fluide sau solide i se caracterizeaz prin pierderile cele mai mari de energie.

Frecarea tehnic uscat este frecvent ntlnit n tehnic i se caracterizeaz prin prezena unui mediu gazos i o contaminare redus a suprafeelor n contact, cu corpuri strine. Aceasta se caracterizeaz prin coeficieni de frecare mari i uzuri importante, legile sale fiind prezentate n continuare: fora de frecare Ff este direct proporional cu fora normal Fn la suprafeele n contact (Ff = Fn); coeficientul de frecare nu depinde nici de mrimea suprafeei de contact i nici de viteza relativ de alunecare ci numai de cuplul de materiale n contact. Frecarea uscat se datorete angrenrii microasperitilor suprafeelor celor dou piese i punctelor de adeziune molecular; microasperitile sunt supuse la strivire i forfecare.

Frecarea limit se caracterizeaz prin prezena pe suprafeele pieselor n contact a unui strat foarte subire (10-3 ... 10-2 m), dar puternic ancorat,de corpuri strine, care mpiedic formarea punctelor de adeziune molecular, dar nu nltur angrenarea microasperitilor. Forele de frecare, n condiiile frecrii limit, pot fi de 2 ... 3 ori mai mici dect la frecarea uscat, respectiv uzurile sunt mult mai mici.

Frecarea fluid apare atunci cnd ntre suprafeele pieselor este interpus un strat (film) de lubrifiant suficient de gros, astfel c este exclus contactul direct dintre suprafeele celor dou piese. Frecarea are loc numai ntre straturile de lubrifiant, pierderile prin frecare fiind foarte mici, iar uzura este practic inexistent. Acesta este regimul ideal, al crui studiu se face pe baza legilor mecanicii fluidelor (hidrodinamicii fluidelor vscoase). Pentru frecarea fluid se definete un coeficient de frecare convenional =v/pmh, unde este vscozitatea dinamic a lubrifiantului, v viteza fusului, pm presiunea medie, iar h grosimea stratului de lubrifiant.

Frecarea mixt apare atunci cnd grosimea filmului de lubrifiant este prea mic sau suprafeele pieselor sunt prelucrate grosolan, astfel c unele microasperiti ajung n contact, rupnd din loc n loc filmul de lubrifiant. Pierderile prin frecare sunt mai mari ca la frecarea fluid.

Fig.2

Fig.3

Toate tipurile de frecri prezentate pot fi ntlnite la diferitele regimuri de funcionare ale lagrelor cu alunecare radiale hidrodinamice (fig.2).

n repaus (fig.2, a), fusul se sprijin pe cuzinet i lubrifiantul dintre cele dou suprafee n contact este expulzat.

n momentul demarajului (fig.2, b), datorit frecrii foarte mari dintre fus i cuzinet (uscat sau limit), fusul se deplaseaz n sensul rotirii i ajunge ntr-o zon lubrifiat, crendu-se condiiile necesare realizrii ungerii hidrodinamice.

La turaie redus (fig.2, c), grosimea minim a filmului de lubrifiant hmin este mai mic dect suma nlimilor maxime ale microasperitilor suprafeelor celor dou piese n micare relativ (fus i cuzinet), astfel c regimul de frecare realizat este mixt.

La creterea turaiei, de la o anumit valoare a acesteia, se realizeaz un joc minim optim, necesar obinerii regimului de

frecare fluid (fig.2, d). Unele lagre cu alunecare, de la maini i utilaje care funcioneaz la turaii reduse, funcioneaz n

regim de frecare mixt. Regimurile de frecare ntlnite n funcionarea unui lagr cu alunecare radial hidrodinamic pot fi

urmrite i cu ajutorul curbelor Stribeck (fig.3), care reprezint variaia coeficientului de frecare cu turaia n. Curba 1 este obinut experimental, iar curba 2 reprezint variaiile calculate ale coeficientului de frecare fluid; curbele au fost trasate pentru un anumit lagr cu alunecare i pentru anumite condiii de funcionare.

3. Elemente de calcul

Principalele cauze ale scoaterii din uz ale lagrelor cu alunecare se refer la: uzura abraziv, griparea i oboseala de contact (pittingul). Uzura abraziv apare datorit ptrunderii n lagr a unor particule dure, ale cror dimensiuni sunt mai mari dect grosimea minim a stratului de lubrifiant.

Fig.4

Griparea const n sudarea local ntre fus i cuzinet, mai ales n cazul unor jocuri mici. Se datorete pierderii de ctre filmul de lubrifiant a capacitii sale de protecie, ca urmare a temperaturii i presiunii ridicate. Fenomenul este mai frecvent la fusuri neclite n cuzinei din bronzuri dure i apare n special la lagrele lubrifiate necorespunztor. Griparea este favorizat de deformaia elastic a arborelui i de dilataiile termice ale fusului, n anumite cazuri putndu-se ajunge la blocarea complet a fusului n lagr, ca urmare a reducerii jocului radial la zero. Oboseala de contact (pitting) apare la lagrele solicitate de sarcini variabile n timp. Pentru efectuarea calculului lagrelor cu alunecare, se consider urmtoarele ipoteze simplificatoare:

presiunea din lagr este uniform distribuit;

coeficientul de frecare este considerat constant i cunoscut;

cldura degajat n lagr este evacuat n totalitate prin corpul lagrului.

n aceste condiii, calculul lagrelor cu frecare uscat, limit sau mixt urmrete urmtoarele obiective: limitarea presiunii medii din lagr; verificarea lagrului la durabilitate (uzare); limitarea temperaturii medii din lagr.

Presiunea medie din lagr se determin cu relaia

ar

m pBDFp = , (1)

unde: D este diametrul fusului arborelui; B lungimea de contact dintre fus i cuzinet; pa presiunea admisibil (fig.4). Diametrul fusului D se adopt n funcie de diametrul arborelui obinut din calculul de rezisten; se recomand limitarea raportului lime/diametru la valori B/D

Tabelul 3 Lagre hidrodinamice

Materialul lagrului pa, MPa Materialul lagrului pa, MPa Aliaj cu Pb 5 Aliaje CuSn 7 Aliaj cu Sn 5 Aliaje AlSn 7 Aliaje CuPb 7 Aliaje AlZn 7

Temperatura medie, n regim staionar, se calculeaz pe baza egalitii dintre puterea consumat prin frecare i cantitatea de cldur transferat lagrului i apoi mediului ambiant QPf = (2) sau ( )0ttKAFv = , (3) rezultnd relaia

atKAFvtt += 0 . (4)

Parametrii din relaiile de mai sus au urmtoarele semnificaii: K coeficient global de transfer de cldur prin corpul lagrului (K = 15 ... 20 W/(m2K) K - Kelvin); A suprafaa exterioar a corpului lagrului, n contact cu aerul; t0 temperatura mediului ambiant; ta temperatura admisibil (ta=70 ... 100o C); - coeficientul de frecare - valorile lui sunt indicate n tabelul 4.

Tabelul 4

Tipul lagrului i al ungerii

Materialul lagrului Coeficientul de frecare

Frecare uscat Frecare mixt Frecare fluid

Lagre radiale

Vaselin Font cenuie. Bronz 0,12 0,05 ... 0,1 - Ulei Font cenuie. Bronz 0,14 0,02 ... 0,1 0,003 ... 0,008 Ulei Plumb. Staniu 0,24 - 0,002 ... 0,003 Ulei Material sinterizat 0,17 0,05 ... 0,1 0,002 ... 0,014

Lagre axiale

Vaselin Font cenuie. Bronz 0,15 0,05 ... 0,1 - Ulei Staniu 0,25 0,03 -

Esena calculului lagrelor radiale hidrodinamice const n proiectarea filmului de lubrifiant autoportant, care trebuie s prezinte urmtoarele caliti:

s aib o grosime minim hmin suficient de mare, pentru a asigura frecarea fluid (hmin ha); s funcioneze la o temperatur inferioar celei admisibilie (t< ta); s fie stabil, pentru ca s nu se rup n cazul sarcinilor cu oc. Aceste cerine pot fi asigurate pe baza teoriei hidrodinamice a lubrificaiei, care permite

cunoaterea dependenelor forei portante, debitului de scpri i a puterii consumate prin frecare, n funcie de poziia fusului n cuzinet. Datorit variaiei cu temperatura a vscozitii lubrifiantului, calculul parametrilor carateristici ai filmului de lubrifiant se efectueaz n dou etape: n prima etap se determin temperatura medie, de echilibru termic a filmului, pentru un lubrifiant ales; n a doua etap se determin, n funcie de temperatura medie de echilibru termic a filmului, ceilali parametri caracteristici.

Fig.6

Fig.5

4. Elemente constructive i de exploatare

Un lagr cu alunecare este compus din: corpul lagrului, cuzinet, fusul arborelui, sistem de ungere, sistem de etanare. Corpul lagrului poate fi executat corp comun cu batiul mainii sau cu o pies mobil (cazul bielelor de la motoarele cu ardere intern) sau ca pies separat, asamblat pe batiul mainii prin uruburi. Corpurile lagrelor cu alunecare radiale hidrodinamice pot fi monobloc sau cu capac (demontabile n plan diametral). Corpurile monobloc (fig.5) sunt mai simple i mai rigide, ns necesit montarea axial a arborelui. Se recomand numai pentru arbori de diametre mici.

Corpurile demontabile n plan diametral (cu capac - fig.6) se caracterizeaz printr-o complexitate mai ridicat i o rigiditate mai redus dect la cele monobloc. Avantajele acestora constau ntr-o montare uoar a arborelui i posibilitatea reglrii jocului radial din lagr prin apropierea relativ a capacului de corp. Centrarea capacului pe corp se poate realiza fie prin executarea planului de separaie n trepte fie prin tifturi de centrare. Asamblarea dintre capac i corp se face prin uruburi, montate cu joc. Corpurile se execut turnate din font sau n construcuie sudat, din oel.

Fusurile sunt executate din acelai material cu osia sau arborele de care aparin, adic din oeluri de cementare sau mbuntire. De regul, fusurile se trateaz termic sau termochimic, pentru mrirea rezistenei la uzur i se rectific fin. Se recomand ca duritatea fusului s fie de 3 ... 5 ori mai mare dect a cuzinetului, fiind preferabil s se uzeze cuzinetul. Cuzineii se execut dintr-un material antifriciune, deoarece la porniri-opriri i la suprasarcini regimul de frecare poate fi uscat, limit sau mixt; n plus este uurat reparaia lagrului, dup uzare, prin nlocuirea cuzinetului, al crui cost este mai redus dect al arborelui.

Pentru lagrele monobloc, cuzineii au forma unor buce, iar pentru lagrele demontabile n plan diametral (cu capac), se execut din dou jumti (semicuzinei). n producia de serie mic i individual, se folosesc cuzinei executai integral din materiale antifriciune, cu rezisten medie i mare. De regul, cuzineii se execut bimetalici; stratul subire de material antifriciune se depunde prin turnare pe o baz (suport) de oel sau font, iar la lagrele puternic solicitate pe o baz de bronz. n producia de serie mare sau de mas, cuzineii se taneaz dintr-o platband pe care este placat materialul antifriciune. Cuzineii se monteaz n corpul lagrului cu strngere i se asigur mpotriva rotirii, prin tift sau pinten de fixare. Materialele pentru cuzinei trebuie s prezinte o serie de proprieti: mecano-tribologice (coeficient de frecare cu materialul fusului ct mai mic; rezisten la uzare; rezisten la oboseala de contact; conformabilitate proprietatea de a ngloba particule dure; rezisten la gripare i coroziune; aderen cu lubrifiantul); termice(conductibilitate termic mare, pentru evacuarea cldurii produse prin frecare; coeficient de dilataie termic apropiat de cel al oelului, pentru a evita variaii mari ale jocului din lagr), tehnologice i economice (costuri de execuie i asamblare mici; deoarece materialele antifriciune metalice sunt scumpe i deficitare, se impune aplicarea acestora n straturi ct mai subiri, cu o bun aderen la materialul de baz).

Materialele antifriciune pentru cuzinei pot fi: aliaje feroase, aliaje neferoase, materiale sinterizate, materiale nemetalice. Materialele feroase (fonta cenuie, fonta cu grafit nodular, fonta maleabil) se recomand pentru cuzinei monolit, n cazul vitezelor i presiunilor reduse; se impune ca fusurile arborilor s fie cementate i rectificate. n cazul solicitrilor dinamice, se recomand oelul grafitizat. Materialele neferoase cuprind, n principal, bronzuri i compoziii pentru lagre. Bronzurile pentru lagre (pe baz de Cu-Sn, Cu-Pb, Cu-Pb-Sn, Cu-Al), turnate, se recomand la cuzinei monolit i multistrat, la presiuni i viteze ridicate. Compoziiile pentru lagre (aliaje Y-Pb-Sn), turnate, se recomand la presiuni i viteze ridicate, iar cele pe baz de aluminiu (Al-Sn, Al-Pb, Al-Pb-Cu), placate, se recomand la cuzinei subiri, la viteze i presiuni ridicate i sunt rezistente la solicitri variabile; alte aliaje (pe baz de Ag, Zn, Mg,) au utilizri restrnse. Materialele sinterizate moi (pe baz de Fe-C, Fe-Cu, Cu-Pb, Cu-Pb-Sn) se recomand pentru cuzinei masivi (poroi autolubrifiani) i multistrat subiri, placai (neautolubrifiani).

Carburile metalice dure se recomand la lagre cu gaze. Materialele nemetalice pot fi: lemn (esene tari), materiale plastice (termorigide sau termoplaste), cauciuc, grafit, ceramic, pietre preioase sau semipreioase (n mecanica fin); unele sunt destinate lubrifierii cu ap sau gaz.

Sistemul de ungere. Scopul ungerii lagrelor cu alunecare este multiplu: micorarea pierderilor prin frecare; reducerea uzurii; evacuarea cldurii degajate ca urmare a frecrii; asigurarea proteciei anticorozive; amortizarea ocurilor i vibraiilor. Lubrifianii, dup starea fizic, pot fi: lichizi (uleiuri minerale); consisteni (unsori consistente); solizi (grafit coloidal, bisulfur de molibden etc.), cele mai folosite fiind uleiurile minerale i unsorile consistente. Uleiurile minerale sunt cele mai importante materiale de ungere, datorit nlocuirii frecrii dintre fus i cuzinet prin frecarea interioar a uleiului, coeficientul de frecare putnd fi redus de pn la 100 de ori i n plus uleiul transport cldura degajat n lagr.

Fig.7Fig.8

Fig.9

Fig.10

Cele mai importante proprieti ale uleiului sunt: vscozitatea proprietatea de a se opune deplasrii unui strat de ulei n raport cu altul; onctuozitatea capacitatea uleiului de a adera la suprafeele pieselor i de a forma pe acestea pelicule subiri. Vscozitatea caracterizeaz frecrile interne din filmul de ulei i depinde de temperatur i presiune. Unsorile consistente sunt dispersii de spunuri metalice n uleiuri minerale, cele mai importante proprieti ale acestora fiind: penetrarea proprietatea de a circula prin sistemul de alimentare cu lubrifiant; punctul de picurare temperatura la care unsoarea ncepe s picure sub aciunea greutii proprii (caracterizeaz rezistena termic a unsorii); stabilitatea la umiditate meninerea proprietilor n contact cu apa. Unsorile consistente se recomand la lagrele supuse unor sarcini reduse, cu funcionare lent, la care nu se degaj o cantitate mare de cldur, unsorile netransportnd cldura degajat n lagr. Unsorile pe baz de calciu sunt rezistente la ap, cele pe baz de natriu au punct de picurare ridicat, iar cele pe baz de litiu sunt rezistente la ap i se pot folosi ntr-o plaj mare de temperaturi (-60 oC ... 200 oC). Sistemul de ungere are rolul de a alimenta lagrul cu alunecare cu debitul de lubrifiant stabilit prin calcul i se alege funcie de tipul lubrifiantului folosit (ulei mineral sau unsoare consistent). Ungerea cu ulei se poate realiza prin mai multe sisteme:

prin introducerea periodic a uleiului n lagr, prin orificiile de ungere (v. fig.6); se aplic la lagrele cu funcionare periodic;

prin picurare, cu ajutorul unui rezervor i a unui fitil (fig.7); prin capilaritate, cu ajutorul unui cartu din psl mbibat cu ulei (fig.8); prin intermediul unui inel de ungere, cufundat parial n baia de ulei i care

transport, prin aderen, uleiul n zona dintre fus i cuzinet; prin circuit exterior (fig.9), n cazul unor viteze mari (pn la 100 m/s); prin pulverizare, n cazul vitezelor foarte mari.

Introducerea uleiului n lagr se face n zona jocului maxim, iar distribuia acestuia pe lungimea lagrului se face cu ajutorul unor canale de ungere (buzunrae), plasate n zona nencrcat a lagrului monobloc, la care cuzineii sunt dintr-o bucat (v. fig.5), respectiv n planul de separaie, la lagrele cu capac, la care cuzineii sunt din dou buci (v. fig.6). Forma canalelor difer de la o construcie la alta, putnd fi longitudinale, circulare sau combinate. Ungerea cu unsoare consistent se realizeaz cu ajutorul unui ungtor cu bil (fig.10) i a unei pompe acionate manual (fig.11) sau cu ajutorul unui ungtor cu plnie (fig.12).

Fig.12 Fig.11

Fig.13

La lagrele cu capac, jocul radial se regleaz prin apropierea relativ a capacului de corpul lagrului, fie prin prelucrarea suprafeelor de contact, fie prin intermediul unor garnituri de reglare. La lagrele monobloc, jocul radial se regleaz prin deformarea radial a cuzinetului, care se execut la exterior conic i este deplasat n direcie axial. Uneori fusul arborelui i alezajul cuzinetului se execut conice i reglarea jocului se realizeaz prin deplasarea axial relativ a celor dou

piese. La lagrele monobloc, ca urmare a reglrii jocului prin deformarea radial a cuzinetului sau prin deplasarea relativ dintre fus i cuzinet n cazul fusurilor conice se obine o micorare uniform a jocului radial, iar la cele cu capac, reglarea se realizeaz numai n direcia deplasrii. i ntr-un caz i n cellalt, forma suprafeei uzate nu se corijeaz prin

reglare, fiind necesar o strunjire interioar a cuzinetului.

3. LAGRE AXIALE HIDRODINAMICE Lagrele cu alunecare axiale sunt destinate s preia forele axiale care acioneaz asupra arborilor i s realizeze fixarea axial a acestora. La fore axiale mici, este suficient ca gulerele arborilor s se sprijine pe suprafeele frontale ale cuzineilor lagrelor cu alunecare radiale. n fig.13 este prezentat un lagr axial, la care cuzinetul are form inelar i este capabil s preia fore axiale ntr-un singur sens. Deoarece la aceste lagre una din condiiile necesare formrii filmului de lubrifiant autoportant nu este ndeplinit lipsete spaiul care se

ngusteaz n mod treptat dintre fus i cuzinet acesta se creeaz n mod artificial, prin profilarea corespunztoare a cuzinetului (executarea unor anuri i teituri pe suprafaa cuzinetului pe o singur parte sau pe dou pri, n funcie de sensurile de rotaie ale arborelui). Pentru obinerea ungerii hidrodinamice, se recomand sectorizarea cuzinetului (fig.14, a) i realizarea unor zone portante, prin profilarea sectoarelor (fig.14, b) sau prin asigurarea mobilitii acestora: sectoare oscilante (fig.14, c); sectoare rezemate elastic (fig.14, d).

Fig.14

Segmenii cu autoreglare se aeaz automat sub un unghi optim, n funcie de regimul de lucru. Lagrele axiale cu segmeni autoreglabili au capacitatea portant de 6 ... 8 ori mai mare i pierderile prin frecare de 10 ... 20 ori mai mici dect cele cu segmeni cu suprafee plane.

4. LAGRE HIDROSTATICE La ncrcri mari i viteze reduse ale arborelui, nu se poate realiza filmul de lubrifiant autoportant care s poat prelua sarcina din lagr i apare pericolul unor uzuri mari. n aceste cazuri, se recomand folosirea lagrelor hidrostatice, la care lubrifiantul este introdus sub presiune, ntr-o cavitate special, executat n mijlocul zonei solicitate a lagrului, iar de aici, prin nite guri de diametre mici (tuburi capilare), ajunge n nite buzunrae longitudinale, executate n cuzinet, i se repartizeaz pe toat lungimea acestuia. ntre buzunrae exist anuri pentru scurgerea lubrifiantului, executate paralel cu acestea. Presiunea lubrifiantului din buzunrae este inferioar celei din reea. Avantajele lagrelor hidrostatice pot fi sistematizate astfel: coeficientul de frecare la pornire oprire i la viteze mici este apropiat de zero; posibilitatea reglrii grosimii minime a filmului de lubrifiant, prin reglarea presiunii din reeaua de alimentare; o bun rcire; precizie ridicat de poziionare a fusului n cuzinet.

5. LAGRE HIBRIDE Pentru a cumula avantajele diferitelor tipuri de lagre, s-a identificat soluia materializat de lagrul hibrid hidrodinamico-hidrostatic. Pentru a micora frecarea i a evita uzarea la pornire i la oprire, acesta funcioneaz n regim hidrostatic. De la o anumit turaie, la care sunt create condiiile formrii

Fig.15

filmului de lubrifiant autoportant hidrodinamic, se oprete pompa i funcionarea lagrului trece pe regim hidrodinamic. 6. LAGRE CU LUBRIFIANI NECONVENIONALI

1. Lagre lubrifiate cu gaze

La viteze mari, pierderile prin frecare sunt foarte mari i trebuie prevzute instalaii speciale de rcire. Exist deci o vitez limit peste care folosirea lagrelor cu alunecare nu este raional. Mrirea vitezei limit a unui lagr cu alunecare se realizeaz prin micorarea vscozitii lubrifiantului, adic prin folosirea lubrificaiei cu gaze, vscozitatea acestora fiind de 100 ... 10000 de ori mai mic dect a lichidelor i n plus acestea sunt compresibile, spre deosebire de lichide, care sunt practic incompresibile. O particularitate a gazelor este aceea c sunt stabile fizico-chimic n condiii foarte diferite din punct de vedere termic, radioactiv etc., lubrificaia cu gaze putnd fi folosit n tehnica nuclear, construcii aerospaiale i n alte domenii de vrf. Cele mai ntlnite sunt lagrele lubrifiate cu aer, care pot fi gazodinamice sau gazostatice i care se caracterizeaz prin simplitatea sistemului de alimentare. Lagrele gazostatice se caracterizeaz prin pomparea continu a aerului, din exterior, n corpul lagrului. Din cauza compresibilitii aerului, variaia debitelor de intrare i de ieire nu mai este

sincron, ca n cazul lubrificaiei hidrostatice, fiind necesar reducerea volumului buzunraelor sau nlocuirea lor prin canale i orificii de alimentare (fig.15, a), n scopul evitrii unor instabiliti n funcionarea lagrului; se mai poate alege alimentarea prin medii poroase (fig.15, b), echivalent cu alimentarea printr-un numr foarte mare de orificii. Lagrele gazodinamice se alimenteaz din mediul ambiant. Aerul intr n interstiiul fus-cuzinet n zona descrcat i iese n zona ncrcat, distribuia presiunii n filmul de aer autoportant diferind mult de distribuia presiunii n filmul de lubrifiant lichid, datorit existenei unei zone de depresiune i datorit compresibilitii aerului.

2. Lagre lubrifiate cu ap

n cazul unor pompe care funcioneaz n mediu umed sau sunt imersate n ap, folosirea lubrifianilor convenionali (uleiuri, unsori consistente) este dificil i uneori imposibil. n aceste situaii se recurge la lubrificaia cu ap, n regim hidrostatic. n acest caz, lagrul este format din doi semicuzinei din cauciuc, aplicai pe o baz metalic, care mbrac fusul arborelui. Semicuzineii au la interior buzunrae longitudinale, n care se pompeaz ap sub presiune.

a

b

a

b