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Snodo sferico con testa sferica e estremità asta
Cos'è uno snodo sferico?
Un cuscinetto a strisciamento sferico è un tipo speciale di cuscinetto a strisciamento in cui le superfici di contatto striscianti sono costituite da una superficie esterna sferica sull'anello interno (perno sferico) e una superficie interna sferica corrispondente sull'anello esterno (alloggiamento/anello esterno). Attraverso il movimento di scorrimento di questa coppia sferica, consente un'articolazione angolare significativa (tipicamente molto maggiore rispetto ai cuscinetti volventi) e una rotazione in qualsiasi direzione durante la trasmissione dei carichi. Il nome "giunto" descrive vividamente la sua funzione di fornire una connessione articolata a più-gradi-di-libertà.
Struttura centrale: la coppia scorrevole sferica. Questa è la base per il suo ampio-autoallineamento ad angolo-e la capacità di sopportare carichi complessi (radiale, assiale, momento).
Classificazione principale: basata sulla struttura dell'anello esterno, divisa principalmente in snodi sferici (con alloggiamento solido) e snodi sferici (con gambo filettato). Quest'ultimo integra la funzione portante con un collegamento filettato.
Principio di funzionamento
Il nucleo di uno snodo sferico è la coppia sferica scorrevole. Un accoppiamento sferico viene creato quando l'anello interno e il perno sferico e l'anello esterno e l'alloggiamento vengono combinati. Quando i componenti collegati si muovono l'uno rispetto all'altro, la superficie sferica dell'anello interno scorre e ruota per adattarsi e allinearsi alla posizione della sede sferica dell'anello esterno. Questo design aiuta a spostare e trasmettere i carichi nella maggior parte delle direzioni (radiale, assiale e angolare) contemporaneamente. Questo design aiuta a sopportare carichi da tutti i lati e ad adattarsi a grandi disallineamenti angolari dovuti a errori di installazione, deformazione della struttura o percorsi in movimento senza aggiungere ulteriori forze di vincolo.
Caratteristiche principali
Eccezionali capacità di disallineamento angolare: si tratta di angoli di articolazione, che tipicamente raggiungono da ±10 gradi a ±30 gradi o più, assorbendo i disallineamenti nelle installazioni, superando di gran lunga qualsiasi tipo di cuscinetto volvente. Capacità di carico multi-direzionale: può sopportare contemporaneamente carichi radiali, carichi assiali e momenti di inclinazione. Eccellente resistenza agli urti e alle vibrazioni: l'energia dell'impatto viene distribuita e ammortizzata uniformemente. Struttura semplice, robusta e durevole: design compatto e componenti rotanti senza gabbia. Buona resistenza alla contaminazione Requisiti di manutenzione lenti: il funzionamento senza manutenzione è ottenuto con un materiale autolubrificante del rivestimento in PTFE. È necessaria una lubrificazione periodica sui tipi metallo su metallo.
Ricche varianti di design: incluso il tipo standard, il tipo a contatto angolare (principalmente per carichi assiali), i tipi con fori/flange di montaggio, il tipo con estremità stelo, ecc., per soddisfare varie esigenze di connessione.
Adatto per movimenti oscillatori o a bassa velocità: a causa dell'attrito radente, più adatto per rotazioni a bassa-velocità, oscillazioni alternative o rotazioni occasionali.
Tipi principali e caratteristiche di installazione
Snodi sferici radiali
Caratteristica: la superficie esterna sferica dell'anello interno si adatta alla superficie interna sferica dell'anello esterno, principalmente con carichi radiali e alcuni carichi assiali. La forma più comune.
Caratteristica di installazione: in genere, l'anello esterno è inserito a pressione-nell'alloggiamento e l'anello interno presenta un'interferenza o un accoppiamento di transizione con l'albero (o il perno di giunzione). È necessario un design di ritenzione assiale (ad es. anelli elastici, cappucci terminali).
Snodi sferici a contatto angolare
Caratteristica: l'alloggiamento presenta nervature alte su un lato dell'apertura della presa, appositamente progettate per sopportare carichi prevalentemente assiali.
Caratteristica dell'installazione: l'installazione deve garantire che la direzione del carico principale sia allineata con la direzione di progettazione del cuscinetto, comunemente utilizzata nei collegamenti push-pull.
Cuscinetti estremità stelo
Caratteristica: integra l'anello interno o l'alloggiamento di uno snodo sferico con un gambo filettato (filettatura interna/esterna), che funziona sia come cuscinetto che come connettore.
Caratteristica di installazione: si collega ad altri componenti tramite filettature, consentendo una facile regolazione della lunghezza del collegamento. Il bloccaggio della filettatura durante l'installazione è fondamentale (ad esempio, utilizzando dadi di bloccaggio, adesivo-bloccaggio della filettatura).
Per metodo di lubrificazione:
Metallo-su-Metallo (tipo lubrificato): acciaio-su-acciaio o bronzo-su-acciaio, necessita di lubrificazione a grasso, intervallo di carico elevato. Tipo auto-lubrificante: la superficie della presa dell'alloggiamento è rivestita in PTFE (Teflon) o compositi rinforzati con fibre, quindi non è necessaria alcuna lubrificazione esterna ed è esente da manutenzione-. Considerazioni chiave sull'installazione:
Garantire la libertà di movimento: dopo l'installazione, è necessario garantire che il cuscinetto possa articolarsi liberamente entro l'intervallo di progettazione senza interferenze da parte delle strutture adiacenti.
Protezione delle guarnizioni: in ambienti difficili, è necessario selezionare snodi sferici con guarnizioni per impedire l'ingresso di polvere e umidità che potrebbero usurare le superfici sferiche.
Direzione del carico: deve corrispondere correttamente alla direzione del carico in base al tipo di cuscinetto (contatto radiale/angolare).
Pro e contro
Vantaggi:
L'impareggiabile capacità di autoallineamento ad ampio-angolo-può compensare gravi disallineamenti.
Può sopportare contemporaneamente carichi radiali, assiali e momenti combinati con elevata capacità di carico.
Struttura compatta e robusta, ottima resistenza agli urti e alle vibrazioni.
I tipi auto-lubrificanti consentono un funzionamento-esente da manutenzione, adatto per ambienti difficili e-di-manutenzione.
Design flessibile, i tipi di estremità stelo integrano la funzione di connessione per una facile installazione.
Svantaggi:
Elevato coefficiente di attrito, non adatto alla rotazione continua ad alta-velocità, elevata perdita di potenza, soggetto a generazione di calore.
L'usura per scorrimento comporta una durata di servizio generalmente inferiore a quella dei cuscinetti volventi di precisione di dimensioni comparabili-(in rotazione continua).
La precisione e la rigidità del movimento sono inferiori rispetto ai set di cuscinetti a contatto angolare precaricati.
I tipi di metallo-su-metallo dipendono da una lubrificazione regolare; una scarsa lubrificazione provoca una rapida usura.
Principali aree di applicazione
Gli snodi sferici sono la scelta ideale per ottenere un'articolazione ad ampio-angolo, compensare il disallineamento e resistere a carichi complessi:
Macchine edili: collegamenti di benne, collegamenti terminali di cilindri idraulici per escavatori e pale caricatrici. Industria automobilistica: sistemi di sospensione (bracci di controllo) per camion e autobus, estremità dei tiranti dello sterzo, cuscinetti di rilascio della frizione (alcuni tipi). Aerospaziale: collegamenti per superfici di controllo del volo, meccanismi di retrazione del carrello di atterraggio, invertitori di spinta del motore. Attrezzature industriali: meccanismi di chiusura stampi per presse idrauliche e macchine per stampaggio a iniezione, polsi di robot e giunti per carichi pesanti. Macchine agricole: Meccanismi di attacco del trattore, bracci di sollevamento della mietitrebbia.
Acciaio e metallurgia: collegamenti con giunti universali per meccanismi a vite-dei mulini.
Conclusione
Con la sua esclusiva coppia di scorrimento sferica, lo snodo sferico svolge un ruolo insostituibile nei punti articolati che richiedono un'oscillazione ad ampio-angolo, compensazione per gravi disallineamenti e 承受ione di carichi e impatti combinati multi-direzionali. È il "giunto flessibile" nelle strutture di collegamento. Quando un'applicazione dà priorità all'articolazione affidabile, all'adattabilità ambientale e alla resistenza agli urti rispetto all'elevata velocità di rotazione e all'ultra-precisione, lo snodo sferico è spesso una scelta superiore e più economica rispetto ai cuscinetti volventi.
