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May 15, 2023

Influencia de los errores de redondez de los componentes del rodamiento en la precisión rotacional de los rodamientos de rodillos cilíndricos

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 6794 (2022) Citar este artículo

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Comprender la influencia de los errores de redondez de los componentes del rodamiento y el número de rodillos en la precisión de rotación de los rodamientos es crucial en el diseño de rodamientos de alta precisión. La precisión de rotación de un rodamiento ensamblado depende del número de rodillos y de los errores de redondez de los componentes del rodamiento. Proponemos un modelo para calcular la precisión rotacional de un rodamiento de rodillos cilíndricos; verificamos experimentalmente la efectividad del modelo para predecir el descentramiento radial del anillo interior propuesto en el artículo anterior de esta serie. Buscamos definir los factores clave que contribuyen a la precisión de rotación mediante el estudio de la influencia del efecto de acoplamiento del número de rodillos y la influencia de los errores de redondez en el camino de rodadura interior, el camino de rodadura exterior y los rodillos en el error de movimiento. El modelo y los resultados ayudarán a los ingenieros a elegir tolerancias de fabricación razonables para los componentes de los rodamientos a fin de lograr la precisión rotacional requerida.

Los rodamientos son piezas mecánicas importantes que se utilizan comúnmente en mecanismos complejos, como turbinas de gas de aeronaves, máquinas herramienta de precisión, discos y giroscopios. La precisión rotacional de un rodamiento ensamblado impacta directamente en la precisión de trabajo del equipo mecánico1,2. En la fabricación, la acción dinámica y la precisión del husillo de la máquina herramienta siempre introducirán algún grado de error en los componentes del rodamiento. Este error de redondez es un factor crítico en el error de movimiento3 y debe estudiarse para mejorar aún más la precisión de rotación de los rodamientos de rodillos.

Las investigaciones anteriores sobre la precisión rotacional de los rodamientos se centraron principalmente en el descentramiento radial. Bhateja et al.4 propusieron un método para calcular el descentramiento de los rodamientos de rodillos huecos y estudiaron los componentes resultantes del descentramiento a partir de los errores geométricos y dimensionales en los rodillos y caminos de rodadura. Chen et al.5,6 propusieron un método para calcular el descentramiento radial y la distribución de la carga estática de los rodamientos de rodillos cilíndricos y analizaron los efectos de los errores de redondez en los caminos de rodadura y las diferencias de diámetro de los rodillos en el descentramiento radial y la carga. distribución.

En la investigación anterior de esta serie, Yu et al.7,8 propusieron un método para calcular el descentramiento radial del aro interior y analizaron los efectos del error de forma en el camino de rodadura interior y el número de rodillos en el descentramiento radial. de rodamientos de rodillos cilíndricos. Yu et al.9, Li et al.10 y Liu et al.11 propusieron un método para calcular el descentramiento radial del aro exterior teniendo en cuenta el error de redondez de la pista de rodadura exterior e investigaron las influencias del error de redondez, el número de rodillos , y juego radial en el descentramiento radial en rodamientos de rodillos cilíndricos. Yu et al.12 propusieron y verificaron experimentalmente un método para calcular la órbita del centro del anillo exterior considerando los errores geométricos de los componentes del rodamiento.

Los investigadores también han estudiado la influencia del error geométrico del componente en el descentramiento no repetitivo (NRRO) y la órbita del eje del eje. Noguchi et al.13,14,15,16,17 desarrollaron un método para calcular el NRRO de rodamientos de bolas e investigaron teóricamente los efectos del número de bola y el error geométrico del elemento en el NRRO. Jang et al.18 analizaron el efecto del amortiguamiento viscoelástico en el NRRO de un rodamiento de bolas. Liu et al.19 y Tada et al.20 propusieron modelos de predicción para el NRRO de un rodamiento de bolas y analizaron el efecto de la ondulación de la ranura interior, la ranura exterior, las bolas y el número de bolas en el NRRO. Ma et al.21 propusieron un método orbital del centro del eje para rodamientos de rodillos a rótula y analizaron la influencia de los errores de diámetro de los rodillos en la órbita del centro del eje. Okamoto et al.22 presentaron un modelo de cálculo para la órbita del eje del eje del rodamiento de bolas e investigaron la influencia del error de forma, el número de bola y el error del diámetro de la bola en la órbita del eje del eje.

Otros investigadores han investigado la influencia de la ondulación de los componentes del rodamiento en el rendimiento dinámico de los rodamientos de rodillos en diferentes condiciones de funcionamiento. Wardle et al.23,24 y Ono et al.25,26 investigaron el efecto de la ondulación de los elementos en el rendimiento dinámico de los rodamientos de bolas. Talbot et al.27 investigaron la influencia de la macrogeometría de los componentes del rodamiento en las intensidades de carga. Harsha et al.28, Wang et al.29 y Gunhee et al.30 analizaron el efecto del camino de rodadura y la ondulación de la bola en la dinámica de los sistemas rígidos de cojinetes de rotor. Xu et al.31,32 y Kankar et al.33 analizaron la influencia de la ondulación y los defectos localizados en el comportamiento dinámico de los mecanismos. Shao et al.34 y Wang et al.35 investigaron el efecto de los defectos localizados en la pista de rodadura sobre la vibración del rodamiento. Tong et al.36 analizaron la influencia del error de forma en el rendimiento de los rodamientos de rodillos cónicos. Petersen et al.37 investigaron la influencia de los defectos locales y la rugosidad del camino de rodadura en la dinámica de un rodamiento de rodillos de dos hileras. Podmasteriev38 analizó el efecto del error geométrico de la pista sobre la probabilidad de microcontactos en las zonas de fricción.

Si bien se han realizado estudios sobre el descentramiento no repetitivo y el rendimiento dinámico, existe relativamente poca investigación sobre la precisión rotacional de los rodamientos. La investigación sobre la precisión de rotación se ha centrado principalmente en el error de movimiento de los rodamientos derivado de la acción combinada del número de rodillos y el error de redondez del componente en el proceso de rotación. El error de movimiento del rodamiento incluye el descentramiento del anillo giratorio en las direcciones horizontal y vertical del plano radial.

En la investigación actual sobre la precisión de rotación, muchos estudios han investigado el efecto del error geométrico del componente en el descentramiento vertical del anillo giratorio. Sin embargo, el descentramiento vertical del anillo giratorio no refleja con precisión el descentramiento del anillo giratorio en el plano radial porque ignora el descentramiento horizontal del anillo giratorio. Intentamos identificar los factores clave que contribuyen al error de movimiento de los rodamientos estudiando tanto la influencia del efecto de acoplamiento del número de rodillos como la influencia de los errores de redondez de los componentes en el descentramiento del anillo giratorio en el plano radial. En el documento anterior de esta serie39 se propuso un modelo de predicción de errores de movimiento para rodamientos de rodillos cilíndricos y se describe brevemente en la sección "Modelo de predicción para la precisión rotacional de rodamientos de rodillos cilíndricos". El presente estudio verificará experimentalmente el modelo propuesto anteriormente.

El error rotatorio de los rodamientos en condiciones sin carga y baja velocidad determina el nivel de precisión rotacional. A medida que disminuye el error rotatorio, aumenta el nivel de precisión rotacional. La precisión de rotación de los rodamientos se define como el error entre la posición de la cara de ajuste y la posición ideal del anillo giratorio en condiciones sin carga y baja velocidad.

No se aplica carga de trabajo al rodamiento durante las mediciones, pero para mantener la estabilidad operativa del rodamiento (contacto total entre los elementos rodantes y la pista de rodadura), es necesario aplicar una pequeña carga de medición al rodamiento. Esta carga debe ser lo suficientemente pequeña para no causar una deformación elástica visible entre los componentes del rodamiento. Las bajas velocidades evitan el impacto entre los componentes y reducen la vibración del rodamiento, asegurando que el error de movimiento medido del rodamiento solo sea causado por errores de redondez en los componentes del rodamiento.

La Figura 1 muestra un diagrama de un rodamiento con el aro interior moviéndose a lo largo de las direcciones horizontal y vertical del plano radial. El error de movimiento ocurre cuando el aro interior gira alrededor de su eje debido a los errores geométricos en las pistas de rodadura y los rodillos. En el caso de la imagen, el camino de rodadura interior hace contacto con la parte inferior de los rodillos antes de que el aro interior se mueva a una posición de equilibrio (Xi, Yi). Las coordenadas del centro del anillo interior varían a medida que gira. El modelo de predicción desarrollado anteriormente se derivó de un modelo de restricciones geométricas de rodamientos de rodillos cilíndricos. El modelo de restricciones sintetiza tanto los errores geométricos de las pistas de rodadura y los rodillos como el cambio en las posiciones reales de contacto entre las pistas de rodadura y los rodillos. Los cálculos del modelo de predicción iteran como se describe a continuación:

Las coordenadas centrales de los rodillos inferiores que hacen contacto con la pista de rodadura exterior se calculan cuando el anillo interior gira un ángulo de paso determinado.

El aro interior se mueve en el plano radial y los estados de contacto (contacto, separación e interferencia) entre la pista de rodadura interior y los rodillos se determinan para cada posición dada.

La posición del aro interior en el plano radial se distingue de otras posiciones mediante el criterio estable basado en el principio de equilibrio de fuerzas.

La distancia entre los centros del aro interior y el aro exterior se calcula cuando el aro interior gira en un ángulo determinado.

Modelo geométrico de un rodamiento.

Cada vez que gira el anillo interior, la distancia entre los centros del anillo interior y el anillo exterior se calcula repitiendo los cálculos anteriores en diferentes ángulos de rotación. La diferencia entre la distancia máxima y la distancia mínima derivada de este proceso es la variación de desviación del anillo interior, que refleja el rango de desviación del anillo interior.

La figura 2 muestra la composición básica de un dispositivo utilizado para medir la precisión de rotación de un rodamiento de rodillos cilíndricos. Los principios de medición y los métodos de descentramiento radial se proporcionan en la norma internacional40. El disco con horquillas, el cojinete de prueba y el codificador se fijan al mandril cónico. El mandril está soportado por un par de centros coaxiales para que solo pueda girar a lo largo de su eje. La carga de medición se aplica al anillo exterior del rodamiento de prueba en dirección vertical para mantener estable el rodamiento de prueba. La polea grande es impulsada por el motor y la polea pequeña. El mandril es impulsado por la correa blanda en la polea grande y el par de horquillas en el disco. El anillo interior del rodamiento de prueba gira con el mandril.

Diagrama esquemático para medir el descentramiento radial del aro interior.

Cuando el anillo interior gira 0,7°, el sistema de activación de la señal de adquisición envía una señal de pulso al controlador de adquisición de datos para que recopile una vez los datos de desplazamiento horizontal y vertical del anillo exterior en la sección central. Se obtiene el desplazamiento del aro exterior correspondiente al número de ángulos de giro. La diferencia entre los valores de desplazamiento máximo y mínimo es el descentramiento radial del aro interior.

Este método obtiene indirectamente el descentramiento radial del aro interior midiendo el desplazamiento del aro exterior. El anillo interior está fijo en el husillo mientras que el anillo exterior es estático. El descentramiento del aro interior con respecto al aro exterior es equivalente al descentramiento del aro exterior con respecto al aro interior.

La figura 3 muestra el dispositivo de prueba utilizado en este estudio para determinar el descentramiento del anillo interior. La Figura 4 muestra los tres juegos de rodamientos de rodillos cilíndricos NU208 seleccionados como rodamientos de prueba.

Dispositivo de prueba para medir el descentramiento radial del aro interior.

Rodamientos de prueba NU208.

El desplazamiento del aro interior depende de la posición relativa de los componentes del rodamiento, por lo que es necesario seleccionar un estado de medición inicial (posiciones relativas del aro interior, el aro exterior y el rodillo) para poder comparar con precisión los resultados modelados y experimentales. Por cada rotación del aro interior, se recopilan 512 mediciones de desplazamiento.

Para calcular el desplazamiento del aro interior con el modelo de predicción, es necesario obtener el tamaño y la curva de contorno de los componentes del rodamiento a través de pruebas. La curva de contorno de los caminos de rodadura de los rodamientos se reconstruye a través de series de Fourier donde se obtienen experimentalmente los parámetros de la serie de Fourier. Los datos de perfil de los caminos de rodadura de los rodamientos en la sección central se recopilan con un instrumento de redondez y el orden armónico, y su amplitud y ángulo de fase correspondientes se obtienen a través del análisis de espectro de los datos.

La Tabla 1 muestra los parámetros de los rodamientos de prueba. La posición relativa de los componentes es consistente con el estado de prueba inicial del cojinete de prueba. Se ignora el error de redondez de los rodillos. Por cada rotación del anillo interior, el modelo de predicción recopila 512 puntos de desplazamiento. Las Figuras 5, 6 y 7 comparan los resultados modelados con los resultados experimentales para cada uno de los tres rodamientos de prueba.

Primera prueba que soporta la comparación entre los resultados experimentales y los resultados modelados.

Segunda prueba que soporta la comparación entre los resultados experimentales y los resultados modelados.

Tercera prueba que soporta la comparación entre los resultados experimentales y los resultados modelados.

Los valores predichos del modelo son consistentes con los resultados experimentales en la dirección vertical y en la dirección horizontal. De las figs. 5a, 6a y 7a, se puede observar que existen fenómenos de salto en el desplazamiento en X del aro interior. Las razones de este fenómeno son las siguientes. Cuando la amplitud del error de redondez en la pista de rodadura interior es relativamente pequeña, solo los rodillos n.° 1 y n.° 2 entran en contacto con las pistas de rodadura bajo restricciones geométricas, como se muestra en la Fig. 8a. Cuando el rodillo n.° 2 rueda del tercer cuadrante al cuarto cuadrante, el rodillo n.° 3 hace contacto con las pistas de rodadura y el rodillo n.° 1 se separa de la pista de rodadura interior. En este punto, los rodillos que hacen contacto con las pistas de rodadura cambian del rodillo n.° 1 y n.° 2 al rodillo n.° 2 y n.° 3, y la posición central del aro interior varía del cuarto cuadrante al tercero. cuadrante, como se muestra en la Fig. 8b. Por lo tanto, la coordenada X del anillo interior cambia del valor positivo al valor negativo, dando como resultado un salto en el desplazamiento X del anillo interior.

Estado de contacto del aro interior con el camino de rodadura interior para una elipse.

Las diferencias entre los resultados de la predicción y los resultados experimentales se deben probablemente a.

El estado inicial del rodamiento depende del estado inicial y la posición relativa del aro interior, el aro exterior y todos los rodillos. El estado inicial del rodamiento determina directamente la forma del contorno de interacción entre los componentes del rodamiento y afecta el desplazamiento del aro interior. Es difícil asegurar que el estado inicial de los componentes del rodamiento sea completamente consistente con el estado definido en la predicción teórica.

El propósito de la prueba es medir el desplazamiento del aro exterior (equivalente al desplazamiento del aro interior) causado por el error geométrico de los componentes del rodamiento. Sin embargo, el error de rotación del husillo también causará cierto desplazamiento del anillo exterior, porque el husillo gira sincrónicamente con el anillo interior. El desplazamiento real medido del aro exterior puede incluir este error de husillo mientras que el desplazamiento previsto no lo incluye.

Es difícil aplicar la fuerza medida al anillo exterior a lo largo de la dirección vertical, lo que puede desviar el estado de prueba del rodamiento de prueba del estado teórico y causar diferencias entre los resultados previstos y los resultados experimentales.

El error de geometría axial y el error de forma de todos los rodillos no se consideran en los resultados previstos, pero pueden afectar los resultados medidos.

La Tabla 2 muestra los principales parámetros de los rodamientos de rodillos cilíndricos tipo NU208 utilizados en este estudio. Se analiza la influencia del número de rodillos y los errores de redondez en la pista interior, la pista exterior y los rodillos en la variación del aro interior. En esta sección se examina el efecto de acoplamiento del número de rodillos y el error de redondez del componente en la variación del aro interior.

La Figura 9 muestra el efecto del error de orden de redondez en el camino de rodadura interior sobre la variación de la desviación del aro interior en diferentes números de rodillos. Los resultados predichos (Fig. 9) indicaron que la variación del aro interior se aproxima a una curva sinusoidal con el orden creciente del error de redondez y el período es igual a Z (número de rodillos). El aumento en la variación de la desviación del aro interior es proporcional al aumento en la amplitud del error de redondez en la pista interior. El efecto del orden del error de redondez en la variación del aro interior cambia con el número de rodillos.

Efecto del orden del error de redondez en la pista interior sobre la variación del aro interior.

Cuando el error de orden de redondez es igual a (2n − 1)Z/2 (donde n es un número natural y Z es un número par) o (Z ± 1)/2 + (n − 1)Z (donde Z es un número impar), la variación de descentramiento del aro interior alcanza su mínimo. Cuando el orden de error de redondez es igual a nZ, la variación de desviación del aro interior alcanza su máximo. Esta tendencia ocurre porque el modelo asume que el anillo interior gira. Cuando el error de orden de redondez es igual a (2n − 1)Z/2, cada vez que un rodillo ondula hacia un pico o valle, el rodillo adyacente también ondula hacia el pico o valle opuesto y provoca una variación mínima de desviación del aro interior. . Cuando el orden del error de redondez es igual a nZ, los rodillos adyacentes en la zona de contacto se ondulan simultáneamente hacia el mismo pico o valle y provocan una variación máxima de desviación del anillo interior. Para mejorar efectivamente la precisión de rotación del rodamiento ensamblado, los componentes armónicos de la pista de rodadura interior con múltiples órdenes integrales del número de rodillos deben controlarse en el proceso de mecanizado de componentes.

La figura 10 muestra la relación entre la variación del aro interior y la amplitud del error de redondez en la pista interior. La variación de desviación del anillo interior aumenta a medida que aumenta la amplitud del error de redondez. El aumento significativo en la variación de desviación del aro interior ocurre porque el aumento en la amplitud del error de redondez aumenta la altura entre el pico y el valle de la ondulación y, por lo tanto, aumenta la distancia máxima de desviación del anillo interior y disminuye la distancia mínima. distancia de salida.

Efecto de la amplitud del error de redondez en el camino de rodadura interior sobre la variación del aro interior.

El efecto de la amplitud del error de redondez en la variación del aro interior cambia con el número de rodillos y el orden del error de redondez. Cuando el orden del error de redondez es igual a (2n − 1)Z/2 (donde n es un número natural y Z es un número par) o a (Z ± 1)/2 + (n − 1)Z (donde Z es un número impar), la amplitud del error de redondez en el camino de rodadura interior tiene menos influencia en la variación del aro interior. Cuando el orden del error de redondez es igual a nZ, la amplitud del error de redondez en el camino de rodadura interior tiene un efecto significativo en la variación del aro interior.

La figura 11 muestra la influencia del orden del error de redondez en el camino de rodadura exterior sobre la variación de la desviación del aro interior en diferentes números de rodillos. La figura 11 indica que cuando el orden del error de redondez del camino de rodadura exterior es más de la mitad del número de rodillos, la variación de desviación del anillo interior se aproxima a una curva sinusoidal con un orden creciente de error de redondez y un período igual a Z. El aumento en el alabeo la variación del aro interior es proporcional al aumento de la amplitud del error de redondez en el camino de rodadura exterior.

Efecto del error de orden de redondez en el camino de rodadura exterior sobre la variación del aro interior.

La Figura 11 también indica que la variación del aro interior alcanza su mínimo cuando el error de orden de redondez es igual a (2n + 1)Z/2 (donde Z es un número par) o a (Z ± 1)/ 2 + (2n − 1)Z (donde Z es un número impar). Cuando el orden del error de redondez es igual a nZ, la variación del aro interior alcanza su máximo. Cuando el error de orden de redondez es inferior a la mitad del número de rodillos, la variación de desviación del anillo interior tiene una variación fuertemente no lineal a medida que aumenta el número de rodillos. Esta tendencia se produce porque el aro exterior no gira y el perfil de la pista de rodadura exterior en la zona de contacto del rodamiento es inferior a un perfil periódico de la pista de rodadura exterior. La variación de la desviación del aro interior resulta de parte de un perfil periódico.

Cuando el número de rodillos aumenta, la variación de desviación del aro interior muestra una variación fuertemente no lineal, no una variación periódica. Para mejorar efectivamente la precisión de rotación de un rodamiento ensamblado, los componentes armónicos de la pista de rodadura exterior con múltiples órdenes integrales del número de rodillos deben controlarse en el proceso de mecanizado del componente.

La figura 12 muestra la relación entre la variación del aro interior y la amplitud del error de redondez en la pista exterior. La variación de descentramiento del anillo interior aumenta linealmente a medida que aumenta la amplitud del error de redondez. El efecto de la amplitud del error de redondez en la variación del aro interior cambia con el número de rodillos y el orden del error de redondez. Cuando el error de orden de redondez es inferior a la mitad del número de rodillos, y el error de orden de redondez es igual a 2 o 4, la amplitud del error de redondez tiene menos influencia en la variación de desviación del anillo interior. Cuando el error de orden de redondez es más de la mitad del número de rodillos y es igual a (2n − 1)Z/2 (donde n es un número natural y Z es un número par) o a (Z ± 1)/2 + (2n − 1)Z (donde Z es un número impar) la amplitud del error de redondez en el camino de rodadura exterior tiene menos influencia en la variación de desviación del aro interior. Cuando el orden del error de redondez es igual a nZ, la amplitud del error de redondez en la pista de rodadura exterior tiene un efecto significativo en la variación de desviación del aro interior.

Efecto de la amplitud del error de redondez en el camino de rodadura exterior sobre la variación del aro interior.

La figura 13 muestra el efecto del error de orden de redondez de los rodillos sobre la variación de la desviación del aro interior. Para analizar el efecto de acoplamiento del número de rodillos y el error de orden de redondez en los rodillos sobre la variación de desviación del aro interior, se da el efecto del error de orden de redondez en diferentes números de rodillos. La variación de descentramiento del anillo interior fluctúa periódicamente con el aumento del orden de error de redondez, y el período depende de la paridad del número de rodillos. Cuando el número de rodillos es par el periodo es igual a Z. Cuando el número de rodillos es impar el periodo es igual a 2Z.

Efecto del error de orden de redondez de los rodillos sobre la variación del descentramiento del aro interior.

La variación de descentramiento del aro interior alcanza su máximo cuando el error de orden de redondez es impar. Cuando el orden de error de redondez es par, la variación de descentramiento del anillo interior alcanza su mínimo e incluso para la amplitud del error de redondez, la variación de descentramiento del anillo interior es inferior a 0,1 μm. El aumento en la variación de la desviación del aro interior es proporcional al aumento de la amplitud del error de redondez en los rodillos. El efecto de errores de redondez de órdenes pares en los rodillos sobre la variación de desviación del anillo interior es significativo, y el efecto de errores de redondez de órdenes impares en los rodillos sobre la variación de desviación del anillo interior es insignificante.

La figura 14 muestra el efecto de la amplitud del error de redondez en los rodillos sobre la variación del descentramiento del aro interior. La variación de desviación del aro interior aumenta linealmente a medida que aumenta la amplitud del error de redondez en los rodillos, y el efecto de la amplitud del error de redondez en la variación de desviación del anillo interior cambia con el número y el orden de los rodillos. del error de redondez. Cuando el orden del error de redondez es par, la variación de desviación del anillo interior aumenta bruscamente con la amplitud del error de redondez. Cuando el orden del error de redondez es par e igual a (Z − 1)/2 ± 1 (donde Z es un número impar) o Z/2 ± 1 (donde Z/2 es un número impar), la amplitud de la redondez el error en los rodillos tiene menos influencia en la variación del aro interior. Cuando el orden del error de redondez es par e igual a nZ (donde nZ es un número par), la amplitud del error de redondez en los rodillos tiene un efecto significativo en la variación del aro interior. Cuando el orden del error de redondez es impar, la variación de desviación del anillo interior aumenta ligeramente a medida que aumenta la amplitud del error de redondez, pero siempre es inferior a 0,07 μm. El efecto de la amplitud del error de redondez con órdenes pares sobre la variación del aro interior es significativo, y el efecto de la amplitud del error de redondez con órdenes impares sobre la variación del aro interior es insignificante. .

Efecto de la amplitud del error de redondez en los rodillos sobre la variación del descentramiento del aro interior.

La figura 15 muestra la influencia del número de rodillos en la variación del descentramiento del aro interior cuando existe un error de redondez en el camino de rodadura interior. El efecto del número de rodillos varía con el orden del error de redondez en el camino de rodadura interior. Cuando el orden del error de redondez es grande, la variación de descentramiento del aro interior muestra una banda de rodadura no lineal significativa con el aumento del número de rodillos debido al efecto de acoplamiento del número de rodillos y el orden del error de redondez hace que el punto extremo de la variación de desviación del aro interior aumenta significativamente con el orden creciente del error de redondez. El aumento del número de rodillos no siempre da como resultado una disminución de la variación de desviación en el aro interior cuando hay un error de redondez en la pista interior.

Efecto del número de rodillos sobre la variación del descentramiento del aro interior.

La figura 16 muestra la influencia del número de rodillos en la variación del descentramiento del aro interior cuando existe un error de redondez en el camino de rodadura exterior. El efecto del número de rodillos en la variación del aro interior cambia con el orden del error de redondez en el camino de rodadura exterior. Cuando el orden del error de redondez es grande, la variación del descentramiento del aro interior fluctúa más a medida que aumenta el número de rodillos debido al efecto de acoplamiento del número de rodillos y el orden del error de redondez en la pista de rodadura exterior se vuelve fuerte con el aumento del orden del error de redondez. Aumentar el número de rodillos no siempre disminuye la variación de desviación en el aro interior cuando hay un error de redondez en la pista de rodadura exterior.

Efecto del número de rodillos sobre la variación del descentramiento del aro interior.

La amplitud y el orden del error de redondez en el camino de rodadura interior y exterior tiene un impacto significativo en el error de movimiento de los rodamientos de rodillos cilíndricos. Cuando el orden del error de redondez en la pista interior es igual a (2n − 1)Z/2 (donde n es un número natural y Z es un número par) o a (Z ± 1)/2 + (n − 1 )Z (donde Z es un número impar) o el orden de error de redondez en la pista de rodadura exterior es igual a (2n + 1)Z/2 (donde Z es un número par) o a (Z ± 1)/2 + ( 2n − 1)Z (donde Z es un número impar), el error de redondez en los caminos de rodadura reduce significativamente el error de movimiento del rodamiento y mejora la precisión de rotación del rodamiento ensamblado. Cuando el orden del error de redondez en el camino de rodadura interior o exterior es igual a nZ, el error de redondez en los caminos de rodadura aumenta significativamente el error de movimiento del rodamiento y la precisión rotacional del rodamiento ensamblado disminuye significativamente. Es fundamental evitar la producción de componentes armónicos en los que el orden es un múltiplo entero del número de rodillos en el proceso de mecanizado de las pistas de rodadura interior y exterior para mejorar la precisión de rotación de los rodamientos de rodillos cilíndricos.

El efecto del error de redondez de orden par en los rodillos sobre el error de movimiento de los rodamientos de rodillos cilíndricos es significativo, mientras que el error de redondez de orden impar en los rodillos no afecta el error de movimiento. Los componentes armónicos de orden par en los rodillos deben controlarse estrictamente para mejorar la precisión de rotación del rodamiento ensamblado.

Aumentar el número de rodillos no siempre disminuye el error de movimiento de los rodamientos de rodillos cilíndricos debido al efecto de acoplamiento del número de rodillos y el error de redondez de los componentes del rodamiento. El número de rodillos debe coincidir con el orden armónico de los componentes del rodamiento para mejorar efectivamente la precisión de rotación del rodamiento ensamblado.

Entero positivo

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Los autores agradecen con gratitud al Proyecto Nacional de Investigación y Desarrollo Clave (No. 2018YFB2000501) por el apoyo financiero. Este trabajo también cuenta con el apoyo del Programa Principal de Ciencia y Técnica de la provincia de Henan (No. 191110213300).

Escuela de Ingeniería Mecatrónica, Universidad de Ciencia y Tecnología de Henan, Luoyang, 471003, China

Yongjian Yu, Jishun Li y Yujun Xue

Laboratorio clave de Henan para el diseño de maquinaria y sistemas de transmisión, Universidad de ciencia y tecnología de Henan, Luoyang, 471003, China

Yongjian Yu, Jishun Li y Yujun Xue

State Key Laboratory of Aviation Precision Bearings, Luoyang LYC Bearings Co., Ltd, Luoyang, 471039, China

yujun xue

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YY escribió el texto principal del manuscrito y JL e YX modificaron la parte de Introducción. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Yongjian Yu.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Yu, Y., Li, J. & Xue, Y. Influencia de los errores de redondez de los componentes del rodamiento en la precisión rotacional de los rodamientos de rodillos cilíndricos. Informe científico 12, 6794 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-07718-y

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Recibido: 22 agosto 2021

Aceptado: 21 de febrero de 2022

Publicado: 26 abril 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-07718-y

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