Constructia, Functionarea Si Intretinerea Lagarelor cu Alunecare

Cuprins:

Argument………………………………………………………………………………..pag. 3

Capitolul 1- Caracteristici, părți componente, materiale………………………………. pag. 5

Capitolul 2- Funcționarea lagărelor cu alunecare……………………………………….pag. 8

Capitolul 3- Lagăre radiale hidrodinamice……………………………………….……..pag. 10

Capitolul 4- Alte tipuri de lagăre cu alunecare……………………………….….……….pag. 13

Capitolul 5- Întreținerea lagărelor cu alunecare………………………….……….…..…pag. 15

Capitolul 6- Norme privind sănătatea și securitatea muncii

și de prevenire și stingere a incendiilor………………….………………..pag. 18

Bibliografie………………………………………………….…………………………….pag. 20

ARGUMENT

Lagărele sunt organe de mașini având funcția de susținere și ghidare a arborilor și a osiilor cu mișcare rotativă sub acțiunea sarcinilor care acționează asupra lor și lucrează în condițiile unei alunecări relative a suprafeței fusului arborelui pe suprafața lagărului (cuzinetului), cele două suprafețe fiind separate printr-o peliculă de lubrifiant.

Clasificarea lagărelor cu alunecare se face după mai multe criterii, prezentate în continuare:

după regimul de frecare (uscată, limită, mixtă, fluidă);

după direcția forței preluate (radială, axială, axial-radială, radial-axială);

după forma suprafeței de frecare (cilindrică, conică, sferică);

după modul de realizare a frecării fluide (hidrodinamice (HD), elastohidrodinamice (EHD), gazodinamice (GD), hidrostatice (HS), gazostatice (GS), hibride (hidrostaticohidrodinamice));

după poziția pe arbore (de capăt, intermediare);

după felul mișcării de rotație (completă, oscilantă).

După direcția sarcinii principale față de axa de rotație, lagărele se grupează în:

radiale — cu direcția sarcinii principale perpendiculară pe axa de rotație;

axiale și crapodine având direcția sarcinii principale paralelă cu axa de rotație;

radial-axiale a căror sarcină are componente după cele două direcții menționate.

După caracterul frecării produse în funcționare, lagărele se grupează în:

lagăre cu alunecare — între suprafața exterioară a fusului și suprafața interioară a lagărului;

lagăre cu rostogolire — între elementele rulmenților;

lagăre combinate.

Avantajele lagărelor cu alunecare se reduc la următoarele:

• ghidare mai precisa a arborilor fața de carcase, datorită numărului mai mic de piese fața de lagărele cu rostogolire;

• filmul de lubrifiant preia, în mare măsură, șocurile și vibrațiile și contribuie la reducerea zgomotului;

• au dimensiuni de gabarit radiale mai reduse decât lagărele cu rostogolire;

• au durate de funcționare mai mari decât lagărele cu rostogolire și pot funcționa la turații mari și foarte mari.

Dezavantajele acestor lagăre constau în:

• coeficienți de frecare (pierderi prin frecare) mai mari decât la lagărele cu rostogolire;

• gabarit în direcție axială mare;

• grad de standardizare mai redus decât în cazul rulmenților și consum de lubrifiant mare.

Domeniul de folosire ale lagărelor cu alunecare este mai redus decât al lagărelor cu rulmenți si se recomandă în acele cazuri în care lagărele cu rostogolire nu pot fi utilizate:

– la turații foarte mari, la care durabilitatea rulmenților este redusă;

– la arborii care trebuie ghidați foarte precis;

– în cazul lagărelor supuse șocurilor și vibrațiilor;

– în cazul când se impun dimensiuni de gabarit radiale foarte mici;

– la dimensiuni de gabarit foarte mari, pentru care nu se execută rulmenți în serie și la care lagărele cu alunecare sunt mai ieftine;

– în condiții de umiditate și mediu agresiv, în care lagărele cu rostogolire nu pot fi folosite;

– la mecanismele cu funcționare lentă și puțin solicitate, la care costul unui lagăr cu alunecare este mai redus decât al unui rulment.

Lucrarea este structurată intr-un număr de 6 capitole, astfel încât se pot certifica competențele profesionale dobândite pe parcursul liceului, evidențiate in conceperea lucrării.

Astfel s-au relaționat competențele de comunicare, competențele de utilizare a calculatorului și tehnoredactare, precum și competențele cheie și specifice calificării.

Elaborarea proiectului, împreună cu posibilitatea acumulării unor noi cunoștințe din tema prezentată, evidențiază modul in care proiectul a fost conceput și prezentat.

Structura capitolelor este aleasă minuțios din bibliografie, tratând toate elementele necesare descrierii temei propuse și înțelegerii procesului de întreținere.

Lucrarea a fost realizata sub îndrumarea coordonatorului, ing. Pleșa Mihaela Monica, prin ședințele de coordonare.

CAPITOLUL 1 – CARACTERISTICI. PĂRȚI COMPONENTE. MATERIALE

La aceste lagăre fusul se sprijină pe o suprafață cilindrică interioară, fie direct, fie prin intermediul unui lubrifiant.

Principalele elemente componente ale unui lagăr obișnuit pot fi urmărite pe figură:

Fig. 1 – Părțile componente ale unui lagăr cu alunecare

Corpul lagărului are suprafața cilindrică în interior și poate fi executat dintr-o bucată — ca o bucșă — sau două bucăți, având un plan de separație diametral, pentru a se putea monta pe fusurile intermediare. In mod obișnuit, partea interioară a corpului reprezintă o căptușeală — cuzinet — fixată de corpul lagărului printr-un anumit sistem sau direct prin turnare In niște canale de formă specială (coadă de rândunică). Ultima soluție este mai avantajoasă, deoarece materialul cuzineților trebuie să aibă proprietăți superioare de antifricțiune și tehnologice de prelucrare mecanică, sudare, turnare etc., fiind mai scump decât restul materialului corpului.

Un lagăr cu alunecare este compus din: corpul lagărului, cuzinet, fusul arborelui, sistem de ungere, sistem de etanșare.

Corpul lagărului

Corpul lagărului poate fi executat corp comun cu batiul mașinii sau cu o piesă mobilă (cazul bielelor de la motoarele cu ardere internă) sau ca piesă separată, asamblată pe batiul mașinii prin șuruburi.

Corpurile lagărelor cu alunecare radiale hidrodinamice pot fi monobloc sau cu capac (demontabile în plan diametral).

Corpurile monobloc sunt mai simple și mai rigide, însă necesită montarea axială a arborelui. Se recomandă numai pentru arbori de diametre mici.

Corpurile demontabile în plan diametral (cu capac) se caracterizează printr-o complexitate mai ridicată și o rigiditate mai redusă decât la cele monobloc. Avantajele acestora constau într-o montare ușoară a arborelui și posibilitatea reglării jocului radial din lagăr prin apropierea relativă a capacului de corp. Centrarea capacului pe corp se poate realiza fie prin executarea planului de separație în trepte fie prin știfturi de centrare. Asamblarea dintre capac și corp se face prin șuruburi, montate cu joc. Corpurile se execută turnate din fontă sau în construcție sudată, din oțel.

Fusurile arborilor

Fusurile sunt executate din același material cu osia sau arborele de care aparțin, adică din oțeluri de cementare sau îmbunătățire.

De regulă, fusurile se tratează termic sau termochimic, pentru mărirea rezistenței la uzură și se rectifică fin. Se recomandă ca duritatea fusului să fie de 3 … 5 ori mai mare decât a cuzinetului, fiind preferabil să se uzeze cuzinetul.

Cuzineții

Cuzineții se execută dintr-un material antifricțiune, deoarece la porniri-opriri și la suprasarcini regimul de frecare poate fi uscat, limită sau mixt; în plus este ușurată reparația lagărului, după uzare, prin înlocuirea cuzinetului, al cărui cost este mai redus decât al arborelui.

Pentru lagărele monobloc, cuzineții au forma unor bucșe, iar pentru lagărele demontabile în plan diametral (cu capac), se execută din două jumătăți ( semicuzineți ).

În producția de serie mică și individuală, se folosesc cuzineți executați integral din materiale antifricțiune, cu rezistența medie și mare.

De regulă, cuzineții se execută bimetalici; stratul subțire de material antifricțiune se depune prin turnare pe o bază (suport) de oțel sau fontă, iar la lagărele puternic solicitate pe o bază de bronz.

În producția de serie mare sau de masă, cuzineții se ștanțează dintr-o platbanda pe care este placat materialul antifricțiune.

Cuzineții se montează în corpul lagărului cu strângere și se asigură împotriva rotirii, prin știft sau pinten de fixare.

Materialele pentru cuzineți trebuie să prezinte o serie de proprietăți: mecano – tribologice, termice, tehnologice, economice.

Proprietăți mecano – tribologice:

– coeficient de frecare cu materialul fusului cât mai mic;

– rezistența la uzare;

– rezistența la oboseala de contact;

– conformabilitate – proprietatea de a îngloba particule dure;

– rezistența la gripare și coroziune;

– aderența cu lubrifiantul.

Proprietăți termice:

– conductibilitate termică mare, pentru evacuarea căldurii produse prin frecare;

– coeficient de dilatație termică apropiat de cel al oțelului, pentru a evita variații mari

ale jocului din lagăr.

Proprietăți tehnologice și economice:

– costuri de execuție și asamblare mici;

– deoarece materialele antifricțiune metalice sunt scumpe și deficitare, se impune aplicarea acestora în straturi cât mai subțiri, cu o bună aderență la materialul de bază.

Materialele antifricțiune pentru cuzineți pot fi: aliaje feroase, aliaje neferoase, materiale sinterizate, materiale nemetalice.

Materialele feroase (fonta cenușie – Fc, fonta cu grafit nodular – Fgn, fonta maleabilă – Fma si Fmn) se recomandă pentru cuzineți monolit, în cazul vitezelor și presiunilor reduse; se impune ca fusurile arborilor să fie cementate și rectificate. În cazul solicitărilor dinamice, se recomandă oțelul grafitizat.

Materialele neferoase cuprind, în principal, bronzuri și compoziții pentru lagăre. Bronzurile pentru lagăre (pe bază de Cu-Sn, Cu-Pb, Cu-Pb-Sn, Cu-Al), turnate, se recomandă la cuzineți monolit și multistrat, la presiuni și viteze ridicate. Compozițiile pentru lagăre (aliaje Y – Pb – Sn) turnate, se recomandă la presiuni și viteze ridicate, iar cele pe baza de aluminiu (Al – Sn, Al – Pb, Al – Pb – Cu) placate, se recomandă la cuzineți subțiri, la viteze și presiuni ridicate și sunt rezistente la solicitări variabile; alte aliaje (pe baza de Ag, Zn, Mg,) au utilizări restrânse.

Materialele sinterizate moi (pe bază de Fe – C, Fe – Cu, Cu – Pb, Cu – Pb – Sn) se recomandă pentru cuzineți masivi (poroși – autolubrifianți) și multistrat subțiri, placați (neautolubrifianți).

Carburile metalice dure se recomandă la lagăre cu gaze.

Materialele nemetalice pot fi: lemn (esențe tari), materiale plastice (termorigide sau termoplaste), cauciuc, grafit, ceramică, pietre prețioase sau semiprețioase (în mecanica fină); unele sunt destinate lubrifierii cu apă sau gaz.

Condițiile de bază pe care trebuie să le îndeplinească materialele destinate executării acestor elemente sunt:

coeficient de frecare redus și o bună rezistență la uzare (antifricțiune);

capacitate de aderență superficială pentru reținerea lubrifiantului;

conductivitate termică pentru radiația căldurii provenite din frecare;

coeficient de dilatație redus pentru menținerea preciziei în funcționare;

proprietăți tehnologice (turnare, așchiere, sudare-lipire pentru reparare) cât mai bune pentru asigurarea eficienței economice.

CAPITOLUL 2.- FUNCȚIONAREA LAGĂRELOR CU ALUNECARE

Frecarea în lagăr. La cele mai multe lagăre mișcarea de rotație este asigurată de fusurile arborilor. Frecarea se produce între suprafața fusului și a cuzinetului, aflate în contact sub presiunea exercitată prin forțele de încărcare a arborilor.

Pentru ca mișcarea să fie posibilă, diametrul fusului d este mai mic decât diametrul lagărului D. Astfel, între fus și cuzinet se creează un joc radial. Spațiul dintre fus și cuzinet (interstițiu) se umple cu un material de ungere, numit lubrifiant. Astfel, în timpul funcționării, contactul nu se mai produce direct între suprafețele metalice fus-cuzinet, ci prin intermediul lubrifiantului. Ca urmare, coeficientul de frecare pt scade considerabil, până la 100 de ori.

În cazul lagărelor obișnuite se disting următoarele trei stadii ale frecării:

— frecare uscată, când contactul este direct între suprafețele metalice, deci absență totală a lubrifiantului;

— frecare semilichidă, când contactul este parțial între suprafețele metalice fus-cuzinet, parțial între suprafețele metalice și lubrifiant;

— frecare lichidă (fluidă), când contactul nu are loc direct între suprafețele metalice, iar frecarea se produce numai între straturile de lubrifiant.

Fig. 2 – Frecarea în lagăr – stadiile frecării

Funcționarea cea mai avantajoasă are loc în ultimul caz. În aceste condiții pot funcționa numai lagărele speciale, hidrostatice, la care desprinderea fusului de cuzinet se produce cu lubrifiant sub presiune când turația fusului este n == 0. Pornirea are loc numai după ce s-a produs desprinderea menționată, deci în condițiile frecării lichide, când temperatura se menține și în regim de funcționare.

Majoritatea lagărelor funcționează cu ungere fără presiune exterioară și se numesc lagăre hidrodinamice. Din momentul pornirii (n — 0) până la turația de regim (n = n), aceste lagăre trec prin toate regimurile de frecare: uscată, (n — 0), semilichidă (turație redusă), lichidă (mișcare de regim).

Natura frecării lichide diferă complet de natura frecării uscate. La începutul mișcării fusului, contactul asperităților se menține parțial, producându-se frecarea semiuscată sau semifluidă. Valoarea coeficientului de frecare începe să scadă în anumite limite ( = 0,1…0,005) pe măsura creșterii turației. Lubrifiantul introdus prin zona jocului minim este antrenat, cu efect de pană, între cele două suprafețe producând desprinderea fusului de pe cuzinet.

Fig. 3 – Frecarea în lagăr – poziția fusului în lagăr

Jocul minim. Pentru producerea frecării fluide este necesar ca între cele două suprafețe să se mențină permanent cel puțin câteva straturi de lubrifiant, numite pelicule sau film. In acest scop, lagărul se execută cu un joc inițial minim (jmin) de valoare: jmin = 2…28 m.

În acest caz, forțele din lagăr sunt preluate de presiunea din filmul de lubrifiant. Variația presiunilor în filmul de lubrifiant are forma din figura de mai sus (poziția a treia).

Parametrul geometric. Presiunea din lubrifiant și buna funcționare nu depind numai de încărcarea Fr a lagărului, ci și de raportul dintre lungimea l a lagărului și diametrul d corespunzător, numit parametru geometric. Valorile sale optime variază între limitele:

l/d = 0,4 … 1,5

Valorile mici corespund lagărelor cu turație ridicată și solicitări reduse, iar cele maxime corespund lagărelor greu solicitate, dar cu turații reduse.

Ungerea lagărelor. Reducerea pierderilor prin frecare este influențată în mare măsură de forma geometrică și de locul amplasării canalelor de ungere. Zona descărcată sau a jocului maxim este cea mai potrivită amplasării canalelor de alimentare.

Lubrifiantul din lagăr, pe lângă faptul că reduce pierderile prin frecare, deci prelungește durata de funcționare datorită ungerii, mai are și proprietatea de: protector împotriva coroziunii, amortizor al șocurilor, transportor al căldurii din interiorul lagărului în mediul exterior. Aceste avantaje fac absolut necesară ungerea lagărelor.

Pentru ungerea lagărelor cu alunecare se folosesc în special uleiuri minerale și unsori consistente. Pe scară mai redusă, la temperaturi ridicate, se întrebuințează lubrifianți solizi în stare pulverulentă, ca: talcul, bisulfura de molibden, etc.

Principalele criterii care stau la baza alegerii lubrifiantului necesar ungerii unui mecanism sunt:

— tipul mecanismului și presiunea din lagăr; pentru evitarea frecărilor pronunțate la presiuni mici și turații mari se aleg unsori cu viscozitate redusă, iar la presiuni mari și turații mici se folosesc lubrifianți cu viscozitate mare;

— punctul de inflamabilitate, temperatura de picurare, temperatura de congelare, care se iau în considerație în special pentru lubrifianții necesari lagărelor cu regim special de funcționare, la temperaturi diferite de cea normală (20°C).

Fig.4 – Canale pentru ungere: a – lagăre radiale; b – lagăre axiale.

CAPITOLUL 3 – LAGĂRE RADIALE HIDRODINAMICE

Realizarea filmului de lubrifiant autoportant

Pentru funcționarea corectă a lagărelor cu alunecare, fără o uzură sistematică a suprafețelor fusului și cuzinetului, acestea trebuie să fie separate printr-o peliculă de lubrifiant suficient de groasă, care să excludă complet contactul direct al celor două suprafețe în mișcare relativă.

La lagărele radiale hidrodinamice, pentru realizarea filmului de lubrifiant autoportant, care să învingă forța care încarcă fusul arborelui și să întrerupă contactul direct dintre fus și cuzinet, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

– să existe, între fus și cuzinet, un interstițiu (joc) în formă de pană (convergent);

– să existe o mișcare relativă între fus și cuzinet, în sensul convergenței interstițiului;

– să existe în lagăr o cantitate suficientă de lubrifiant, cu proprietățile de aderență și vâscozitate (aderența – proprietatea lubrifiantului de a forma pe suprafețele fusului și cuzinetului pelicule foarte subțiri; vâscozitatea – rezistența la alunecarea relativă între două straturi vecine de lubrifiant, ea caracterizând frecarea interioară a lubrifiantului).

Stratul de lubrifiant în contact cu cuzinetul are viteza zero, iar cel în contact cu fusul are viteza acestuia v; straturile intermediare de lubrifiant au viteze diferite, cuprinse între zero și v. La rotirea fusului, lubrifiantul este antrenat (deplasat) în interstițiul dintre fus și cuzinet, în zona care se îngustează treptat, mărindu-și presiunea; rezultă o forță hidrodinamică (autoportantă), care întrerupe contactul direct dintre fus și cuzinet, învingând forța F care încarcă arborele.

În plan radial, presiunea maximă este plasată înaintea punctului de joc minim, situat pe linia centrelor fusului și cuzinetului; punctul de început al filmului de lubrifiant autoportant depinde de construcția cuzinetului și de locul de introducere a lubrifiantului, iar cel de sfârșit este situat după jocul minim, în apropiere de acesta.

În plan axial, presiunea are o distribuție parabolică asimetrică, fiind zero la capetele lagărului, iar valoarea maximă este deplasată spre interior, din cauza deformațiilor de încovoiere ale arborelui.

3.2.Regimuri de frecare

Regimuri de funcționare pentru lagărele radiale hidrodinamice

Toate tipurile de frecări prezentate pot fi întâlnite la diferitele regimuri de funcționare ale lagărelor cu alunecare radiale hidrodinamice :

_ În repaus, fusul se sprijină pe cuzinet și lubrifiantul dintre cele două suprafețe în contact este expulzat.

_ În momentul demarajului, datorită frecării foarte mari dintre fus și cuzinet (uscată sau limită), fusul se deplasează în sensul rotirii și ajunge într-o zona lubrifiată, creându-se condițiile necesare realizării ungerii hidrodinamice.

_ La turație redusă, grosimea minimă a filmului de lubrifiant hmin este mai mică decât suma înălțimilor maxime ale microasperităților suprafețelor celor două piese în mișcare relativă (fus și cuzinet), astfel că regimul de frecare realizat este mixt.

_La creșterea turației, de la o anumită valoare a acesteia, se realizează un joc minim optim, necesar obținerii regimului de frecare fluidă .

Unele lagăre cu alunecare, de la mașini și utilaje care funcționează la turații reduse, funcționează în regim de frecare mixt.

3.3.Cauzele ieșirii din funcțiune a lagărelor cu alunecare

Uzura abrazivă apare datorită pătrunderi în lagăr a unor particule dure, ale căror dimensiuni sunt mai mari decât grosimea minimă a stratului de lubrifiant.

Griparea constă în sudarea locală între fus și cuzinet, mai ales în cazul unor jocuri mici. Se datorește pierderii de către filmul de lubrifiant a capacității sale de protecție, ca urmare a temperaturii și presiunii ridicate. Fenomenul este mai frecvent la fusuri necălite în cuzineți din bronzuri dure și apare în special la lagărele lubrifiate necorespunzător. Griparea este favorizată de deformația elastică a arborelui și de dilatațiile termice ale fusului, în anumite cazuri putându-se ajunge la blocarea completă a fusului în lagăr, ca urmare a reducerii jocului radial la zero.

Oboseala de contact ( pitting ) apare la lagărele solicitate de sarcini variabile în timp.

3.4. Calculul lagărelor cu frecare uscată, limită sau mixtă

Pentru efectuarea acestui calcul, se consideră următoarele ipoteze simplificatoare:

• presiunea din lagăr este uniform distribuită;

• coeficientul de frecare este considerat constant și cunoscut;

• căldura degajată în lagăr este evacuată în totalitate prin corpul lagărului.

În aceste condiții, calculul lagărelor cu frecare uscată, limită sau mixtă, urmărește următoarele obiective:

limitarea presiunii medii din lagăr;

verificarea lagărului la durabilitate (uzare);

limitarea temperaturii medii din lagăr.

Elemente de calcul pentru lagărele cu frecare fluidă

Esența calculului lagărelor radiale hidrodinamice constă în proiectarea filmului de lubrifiant autoportant, care trebuie să prezinte următoarele calități:

• să aibă o grosime minimă hmin suficient de mare, pentru a asigura frecarea fluidă (hmin _ha);

• să funcționeze la o temperatură inferioară celei admisibile (t < ta);

• să fie stabil, pentru ca să nu se rupă în cazul sarcinilor cu șoc.

Aceste cerințe pot fi asigurate pe baza teoriei hidrodinamice a lubrificației, care permite cunoașterea dependențelor forței portante, debitului de scăpări și a puterii consumate prin frecare, în funcție de poziția fusului în cuzinet.

Pentru generalizarea rezultatelor, se utilizează următorii coeficienți caracteristici,

adimensionali:

coeficientul de portanță Cp;

coeficientul de debit hidrodinamic C’Q;

coeficientul de debit hidrostatic C” Q;

coeficientul puterii consumate prin frecare CF.

Funcțiile care definesc acești coeficienți sunt reprezentate grafic în literatura de specialitate.

Datorită variației cu temperatura a vâscozității lubrifiantului, calculul parametrilor caracteristici ai filmului de lubrifiant se va efectua în două etape:

în prima etapă se determină temperatura medie, de echilibru termic a filmului, pentru un lubrifiant ales;

în o a doua etapă se determină, în funcție de temperatura medie de echilibru termic a filmului, ceilalți parametri caracteristici.

Din punct de vedere al ungerii și răcirii, există două tipuri de lagăre:

lagăre cu sistem de ungere propriu și răcire prin corpul lagărului;

lagăre unse printr-un circuit exterior și răcire prin lubrifiant.

Temperatura filmului de lubrifiant se determină grafic sau analitic; cu valorile stabilite pentru temperatura de echilibru ti și energia consumată prin frecare WFi, se determină:

• vâscozitatea dinamică a lubrifiantului hi;

• coeficientul de portanță CPi;

• grosimea minimă relativă di;

• excentricitatea relativă ei;

• grosimea minimă hmin i;

• coeficienții de debit C’Qi și C”Qi;

• debitul de lubrifiant Qi;

• unghiul de altitudine ji.

În cazul calculului de verificare, valorile rezultate trebuie comparate cu cele admisibile:

h min i – ha=3 … 18 μm (valorile admisibile se aleg în funcție de diametrul fusului și de viteza acestuia);

ti – ta=50 o C … 90 o C (valorile admisibile se aleg în funcție de domeniul de utilizare al lagărului);

ei > ea= 0,2 … 0,3.

Pentru calculele de proiectare, se pleacă de la datele impuse (F, D, B, n, uleiul ales, temperatura de intrare t in) și rezultă ajustajul fus-cuzinet și valorile extreme ale parametrilor caracteristici (t, h min, e, Q, WF). La alegerea ajustajului trebuie să se țină seama și de variația jocului datorită dilatațiilor diferite ale fusului, cuzinetului și corpului lagărului.

La lagărele cu ungere proprie, la care răcirea prin corp este nesatisfăcătoare, se poate apela la o răcire forțată cu un ventilator sau la o răcire printr-o serpentină cu apă de răcire introdusă în baia de lubrifiant.

CAPITOLUL 4.- ALTE TIPURI DE LAGĂRE CU ALUNECARE

4.1.LAGĂRE AXIALE HIDRODINAMICE

Lagărele cu alunecare axiale sunt destinate să preia forțele axiale care acționează asupra arborilor și să realizeze fixarea axială a acestora. La forțe axiale mici, este suficient ca gulerele arborilor să se sprijine pe suprafețele frontale ale cuzineților lagărelor cu alunecare radiale.

Un lagăr axial, la care cuzinetul are forma inelară și este capabil să preia forțe axiale într-un singur sens.

Deoarece la aceste lagăre una din condițiile necesare formării filmului de lubrifiant autoportant nu este îndeplinită – lipsește spațiul care se îngustează în mod treptat dintre fus și cuzinet – acesta se creează în mod artificial, prin profilarea corespunzătoare a cuzinetului (executarea unor șanțuri și teșituri pe suprafața cuzinetului – pe o singură parte sau pe două părți, în funcție de sensurile de rotație ale arborelui).

Pentru obținerea ungerii hidrodinamice, se recomandă sectorizarea cuzinetului și realizarea unor zone portante, prin profilarea sectoarelor sau prin asigurarea mobilității acestora: sectoare oscilante; sectoare rezemate elastic.

Segmenții cu autoreglare se așează automat sub un unghi optim, în funcție de regimul de lucru.

Lagărele axiale cu segmenți autoreglabili au capacitatea portantă de 6 … 8 ori mai mare și pierderile prin frecare de 10 … 20 ori mai mici decât cele cu segmenți cu suprafețe plane.

4.2.LAGĂRE HIDROSTATICE

La încărcări mari și viteze reduse ale arborelui, nu se poate realiza filmul de lubrifiant autoportant care să poată prelua sarcina din lagăr și apare pericolul unor uzuri mari.

În aceste cazuri, se recomandă folosirea lagărelor hidrostatice, la care lubrifiantul este introdus sub presiune, într-o cavitate specială, executată în mijlocul zonei solicitate a lagărului, iar de aici, prin niște găuri de diametre mici (tuburi capilare), ajunge în niște buzunărașe longitudinale, executate în cuzinet, și se repartizează pe toată lungimea acestuia. Între buzunărașe există șanțuri pentru scurgerea lubrifiantului, executate paralel cu acestea. Presiunea lubrifiantului din buzunărașe este inferioară celei din rețea.

Avantajele lagărelor hidrostatice pot fi sistematizate astfel:

– coeficientul de frecare la pornire – oprire și la viteze mici este apropiat de zero;

– posibilitatea reglării grosimii minime a filmului de lubrifiant, prin reglarea presiunii din rețeaua de alimentare;

– o buna răcire;

– precizie ridicată de poziționare a fusului în cuzinet.

Pierderile totale de putere în lagărele hidrostatice de mare viteză, inclusiv consumul pompei de alimentare, sunt echivalente cu pierderile din lagărele hidrodinamice.

Lagărele radiale hidrostatice se execută cu patru sau șase buzunărașe. În cazul lagărului încărcat, presiunile din cele patru buzunărașe sunt diferite, forța portantă rezultând din însumarea vectorială a forțelor date de fiecare buzunăraș.

4.3.LAGĂRE HIBRIDE

Din dorința de a cumula avantajele diferitelor tipuri de lagăre, s-a ajuns la soluția lagărului hibrid, la care portanța este realizată pe mai multe căi.

Unul dintre acestea este lagărul hibrid hidrodinamico-hidrostatic. Pentru a micșora frecarea și a evita uzarea la pornire și la oprire, acesta funcționează în regim hidrostatic. De la o anumită turație, la care sunt create condițiile formării filmului de lubrifiant autoportant hidrodinamic, se oprește pompa și funcționarea lagărului trece pe regim hidrodinamic.

Există o mare varietate de soluții constructive de lagăre hibride, unele fiind preponderent hidrostatice, altele preponderent hidrodinamice.

4.4.LAGĂRE CU LUBRIFIANȚI NECONVENȚIONALI

4.4.1. Lagăre lubrifiate cu gaze

La viteze mari, pierderile prin frecare sunt foarte mari și trebuie prevăzute instalații speciale de răcire. Există deci o viteză limită peste care folosirea lagărelor cu alunecare nu este rațională.

Mărirea vitezei limită a unui lagăr cu alunecare se realizează prin micșorarea vâscozității lubrifiantului, adică prin folosirea lubrificației cu gaze, vâscozitatea acestora fiind de 100 … 10000 de ori mai mică decât a lichidelor și în plus acestea sunt compresibile, spre deosebire de lichide, care sunt practic incompresibile.

Reducerea vâscozității conduce la micșorarea frecărilor și la scăderea nivelului termic, dar vâscozitatea scăzută conduce la o capacitate portantă redusă, mai ales în cazul lagărelor gazodinamice. O altă particularitate a gazelor este aceea că sunt stabile fizico-chimic în condiții foarte diferite, lubrificația cu gaze putând fi folosită în tehnica nucleară, construcții aerospațiale și în alte domenii de vârf.

Cele mai întâlnite sunt lagărele lubrifiate cu aer, care pot fi gazodinamice sau gazostatice și care se caracterizează prin simplitatea sistemului de alimentare. Lagărele gazodinamice se alimentează din mediul ambiant. Aerul intră în interstițiul fus-cuzinet în zona descărcată și iese în zona încărcată, distribuția presiunii în filmul de aer autoportant diferind mult de distribuția presiunii în filmul de lubrifiant lichid, datorită existenței unei zone de depresiune și datorită compresibilității aerului.

Lagărele gazostatice se caracterizează prin pomparea continuă a aerului, din exterior, în corpul lagărului. Din cauza compresibilității aerului, variația debitelor de intrare și de ieșire nu mai este sincronă, fiind necesară reducerea volumului buzunărașelor sau înlocuirea lor prin canale și orificii de alimentare; se mai poate alege alimentarea prin medii poroase, echivalentă cu alimentarea printr-un număr foarte mare de orificii. Siguranța în funcționare este legată de precizia de execuție și de netezimea suprafețelor de lucru.

Cuzineții sunt executați dintr-un material antifricțiune, care permite funcționarea lagărului și în cazul când stratul de aer s-a distrus.

4.4.2.Lagăre lubrifiate cu apă

În cazul unor pompe care funcționează în mediu umed sau sunt imersate în apă, folosirea lubrifianților convenționali (uleiuri, unsori consistente) este dificilă și uneori imposibilă.

În aceste situații se recurge la lubrificația cu apă, în regim hidrostatic. În acest caz, lagărul este format din doi semicuzineți din cauciuc, aplicați pe o bază metalică, care îmbracă fusul arborelui. Semicuzineții au la interior buzunărașe longitudinale, în care se pompează apă sub presiune.

CAPITOLUL 5.- ÎNTREȚINEREA LAGĂRELOR CU ALUNECARE

Întreținerea lagărelor de alunecare constă  în verificarea ungerii și a temperaturii de regim, care trebuie să aibă valori sub temperatura critică. Lipsa lubrifiantului, jocul prea mic, ajustarea necorespunzătoare a cuzineților, descentrarea lagărului față de arbore, precum și alimentarea insuficientă cu ulei de ungere sunt cauzele principale care duc la uzarea și la încălzirea lagărelor. 

Temperatura de funcționare a unui lagăr nu trebuie să depășească temperatura mediului ambient de 20 0C.

Ungerea lagărelor cu alunecare

Scopul ungerii lagărelor cu alunecare este multiplu:

micșorarea pierderilor prin frecare;

reducerea uzurii;

evacuarea căldurii degajate ca urmare a frecării;

asigurarea protecției anticorozive;

amortizarea șocurilor și vibrațiilor.

Lubrifianții, după starea fizică, pot fi:

lichizi (uleiuri minerale);

consistenți (unsori consistente);

solizi (grafit coloidal, bisulfura de molibden etc.).

Cele mai folosite sunt uleiurile minerale și unsorile consistente.

Uleiurile minerale sunt cele mai importante materiale de ungere, datorită înlocuirii frecării dintre fus și cuzinet prin frecarea interioară a uleiului, coeficientul de frecare putând fi redus de până la 100 de ori și în plus uleiul transportă căldura degajată în lagăr.

Cele mai importante proprietăți ale uleiului sunt:

– vâscozitatea – proprietatea de a se opune deplasării unui strat de ulei în raport cu altul;

– onctuozitatea – capacitatea uleiului de a adera la suprafețele pieselor și de a forma pe acestea pelicule subțiri.

Vâscozitatea caracterizează frecările interne din filmul de ulei și depinde de temperatură și presiune.

Unsorile consistente sunt dispersii de săpunuri metalice în uleiuri minerale, cele mai importante proprietăți ale acestora fiind:

– penetrarea – proprietatea de a circula prin sistemul de alimentare cu lubrifiant;

– punctul de picurare – temperatura la care unsoarea începe să picure sub acțiunea greutății proprii (caracterizează rezistența termică a unsorii);

– stabilitatea la umiditate – menținerea proprietăților în contact cu apa.

Unsorile consistente se recomandă la lagărele supuse unor sarcini reduse, cu funcționare lentă, la care nu se degajă o cantitate mare de căldură, unsorile netransportând căldura degajată în lagăr.

Unsorile pe baza de calciu sunt rezistente la apă, cele pe baza de sodiu (natriu) au punct de picurare ridicat, iar cele pe baza de litiu sunt rezistente la apă și se pot folosi într-o plajă mare de temperaturi (-60 o C … 200 o C).

Sistemul de ungere are rolul de a alimenta lagărul de alunecare cu debitul de lubrifiant stabilit prin calcul și se alege funcție de tipul lubrifiantului folosit (ulei mineral sau unsoare consistentă).

Ungerea cu ulei se poate realiza prin mai multe sisteme:

– prin introducerea periodică a uleiului în lagăr, prin orificiile de ungere; se aplică la lagărele cu funcționare periodică;

– prin picurare, cu ajutorul unui rezervor și a unui fitil;

– prin capilaritate, cu ajutorul unui cartuș din pâslă îmbibat cu ulei;

– prin intermediul unui inel de ungere, cufundat parțial în baia de ulei și care transportă, prin aderență, uleiul în zona dintre fus și cuzinet;

– prin circuit exterior , în cazul unor viteze mari (până la 100 m/s);

– prin pulverizare, în cazul vitezelor foarte mari.

Introducerea uleiului în lagăr se face în zona jocului maxim, iar distribuția acestuia pe lungimea lagărului se face cu ajutorul unor canale de ungere (buzunărașe), plasate în zona neîncărcată a lagărului monobloc, la care cuzineții sunt dintr-o bucată, respectiv în planul de separație, la lagărele cu capac, la care cuzineții sunt din două bucăți .

Forma canalelor diferă de la o construcție la alta, putând fi longitudinale, circulare sau combinate.

Ungerea cu unsoare consistentă se realizează cu ajutorul unui ungător cu bilă și a unei pompe acționate manual sau cu ajutorul unui ungător cu pâlnie.

Reglarea jocului radial din lagăr

La lagărele cu capac, jocul radial se reglează prin apropierea relativă a capacului de corpul lagărului, fie prin prelucrarea suprafețelor de contact, fie prin intermediul unor garnituri de reglare.

La lagărele monobloc, jocul radial se reglează prin deformarea radială a cuzinetului, care se execută la exterior conic și este deplasat în direcție axială.

Uneori fusul arborelui și alezajul cuzinetului se execută conice și reglarea jocului se realizează prin deplasarea axială relativa a celor două piese.

La lagărele monobloc, ca urmare a reglării jocului prin deformarea radială a cuzinetului sau prin deplasarea relativă dintre fus și cuzinet – în cazul fusurilor conice – se obține o micșorare uniformă a jocului radial, iar la cele cu capac, reglarea se realizează numai în direcția deplasării. Și într-un caz și în celălalt, forma suprafeței uzate nu se corijează prin reglare, fiind necesară o strunjire interioară a cuzinetului.

Revizia lagărelor

Pentru asigurarea unei bune revizii și a unei exploatări neîntrerupte a unui lagăr, se recomandă ca pentru fiecare arbore ( osie), să existe câte 3 seturi de lagăre, astfel ca în timpul ce un set de lagăre se găsește în exploatare, al doilea să fie pregătit pentru eventuala schimbare, iar al 3-lea set să se afle în revizie.

În timpul reviziei, care constă în special în curățirea subansamblurilor lagărelor, se va controla permanent și gradul de uzură al acestora. Dacă se constată o uzură pronunțată, în special a bucșelor de pe fus și din portlagăr, lagărul se va trece neîntârziat la reparație capitală.
Reparațiile lagărelor cu frecare lichidă constau în primul rând în șlefuirea suprafețelor celor două bucșe între care se formează filmul de ulei, prin frecare cu pastă abrazivă sau hârtie abrazivă fine, pentru înlăturarea eventualelor zgârieturi, a urmelor de coroziune a denivelărilor cauzate de uzura din dreptul garniturilor de etanșare, etc..

După șlefuire, subansamblurile lagărului se vor spăla cu foarte multă atenție, pentru înlăturarea oricărei particule abrazive, care ar putea genera noi defecte pe suprafețele bucșelor.
Tot în timpul reparațiilor, se vor înlocui garniturile de etanșare (când gradul lor de uzură a depășit limitele admisibile), se vor încărca prin sudură continuă sub flux zonele cu uzură ridicată și se vor turna noi straturi de compoziție pe suprafața bucșelor, când acestea s-au uzat sau au fost exfoliate.

Printr-o bună exploatare, întreținere și reparare a lagărelor cu frecare lichidă, se poate asigura o durabilitate a acestora de până la 10-12 ani.

Defecțiunile lagărelor

Defecțiunile cele mai importante care apar în timpul funcționării lagărelor de alunecare sunt următoarele:

topirea aliajelor antifricțiune, datorită lipsei ungerii sau unui joc prea strâns.

Remedierea defectului se face prin turnarea unui nou strat de aliaj antifricțiune, precum și prin reglarea jocului;

uzarea neuniformă a stratului antifricțiune, datorată funcționării îndelungate; poate fi corectată prin ajustare sau prin reglarea jocului;

uzarea puternică a stratului antifricțiune după un timp scurt, care se datorează lipsei coaxialității dintre fus și lagăr; se remediază prin reglarea coaxialității sau prin înlocuirea cuzineților;

încălzirea lagărelor, ceea ce provoacă topirea cămășii antifricțiune, cauzele fiind:

alegerea greșită a lubrifiantului;

existența de impurități în lubrifiant;

astuparea canalelor de alimentare cu lubrifiant;

jocul necorespunzător;

faptul că mașinile lucrează la temperaturi ridicate;

deformarea fusurilor. 

În toate cazurile în care se observă o încălzire a lagărelor, trebuie oprită imediat funcționarea mașinii și trebuie luate măsurile necesare.

Verificarea încălzirii lagărelor se face cu ajutorul termometrelor sau cu vopsea termoscopică.

CAPITOLUL 6. – NORME PRIVIND SĂNĂTATEA ȘI SECURITATEA MUNCII ȘI DE PREVENIRE ȘI STINGERE A INCENDIILOR

Organizarea locului de muncă

– întreținerea și repararea lagărelor se va face în hale și încăperi amenajate, dotate cu utilaje, instalații și dispozitive adecvate;

– executarea unor lucrări de demontare, întreținere sau reparare a lagărelor este admisă și în spații amenajate în afara halelor și atelierelor de întreținere denumite „platforme tehnologice”. Aceste platforme vor fi delimitate, marcate și amenajate corespunzător, iar atunci când este necesar vor fi împrejmuite;

– căile de acces din hale, ateliere și de pe platformele tehnologice vor fi întreținute în stare bună și vor fi prevăzute cu marcaje și indicatoare de circulație standardizate;

– încălzirea halelor și încăperilor de lucru va fi asigurată în perioada anotimpului rece în funcție de temperatura exterioară și în limitele stabilite de „Normele generale de protecția muncii”;

– în halele de întreținere și reparare a lagărelor, canalele de revizie vor fi întreținute în stare curată, asigurându-se scurgerea apei, a uleiurilor și a combustibililor;

– nu se admite pornirea motoarelor autovehiculelor în interiorul halelor decât dacă există instalații de exhaustare, în stare de funcționare;

– instalațiile de ventilație generală și locală din halele și încăperile destinate lucrărilor de întreținere și reparare vor fi în bună stare, urmărindu-se în permanență funcționarea lor la parametrii proiectați;

– persoanele fizice sau juridice vor asigura afișarea instrucțiunilor tehnice și de exploatare privind instalațiile de ventilație, precizând programul de funcționare al acestora, precum și obligațiile referitoare la reviziile tehnice și verificările periodice;

– utilajele din hale și ateliere vor fi bine fixate, legate la pământ, dotate cu dispozitivele de protecție în bună stare;

– la demontarea, montarea și transportul subansamblelor grele se vor folosi mijloace mecanice de ridicare și manipulare. Prinderea subansamblelor la mijloacele de ridicat se va face cu dispozitive speciale, omologate, care să asigure prinderea corectă și echilibrată a subansamblelor;

– în halele de reparații în care se execută și lucrări de sudură, se va stabili locul de amplasare a tuburilor de oxigen, a generatoarelor de sudură oxiacetilenică, a transformatoarelor de sudură electrică, precum și a paravanelor de protecție folosite în timpul sudurii electrice;

– petele de ulei și combustibil de pe pardoselile halelor vor fi acoperite cu nisip, după care vor fi luate măsuri de curățare și evacuare a materialului rezultat în locuri care nu prezintă pericol de incendiu;

– cârpele, câlții și alte materiale textile folosite la curățarea și ștergerea pieselor sau a mâinilor vor fi depuse în cutii metalice cu capac și evacuate în locuri stabilite în acest scop pentru a fi arse sau îngropate;

– lucrătorii trebuie să poarte echipament de lucru și protecție corespunzător lucrărilor pe care le execută cu instalațiile și utilajele din dotare;

– sculele vor fi așezate pe suporturi speciale, amplasate în locuri corespunzătoare și la înălțimi accesibile. După terminarea lucrului, sculele vor fi curățate și închise in dulapuri. Ascuțirea sculelor de tăiat se va face de către un lucrător instruit special în acest scop;

– este interzisă modificarea sculelor prin sudarea prelungitoarelor improvizate pentru chei în vederea măririi cuplului;

Protecția împotriva incendiilor și exploziilor

– în încăperi cu pericol de incendii și explozii sunt interzise: fumatul, intrarea cu foc deschis, cu piese sau materiale incandescente, producerea de scântei, lovirea a două scule feroase și folosirea echipamentului de lucru din materiale sintetice;

– este interzis accesul în atelierele cu pericol de explozie a tuturor persoanelor străine;

– este interzis fumatul în halele de întreținere și reparații. In acest scop se vor amenaja locuri speciale pentru fumat;

– este interzisă păstrarea rezervoarelor, a bidoanelor cu combustibili lichizi, carbid, cu uleiuri, a vaselor cu acizi, vopsele, diluanți, etc., în interiorul halelor sau atelierelor cu excepția locurilor anume prevăzute prin proiectul de construcție.

Bibliografie:

Universitatea Tehnică Brașov – Curs de organe de mașini

Universitatea Tehnică „Traian – Curs de tribologie

Vuia” – Timișoara

https://ro.scribd.com/doc/75967072/LT – Lagăre Cu Alunecare