Un albero lineare può funzionare in alcuni ambienti pressurizzati, ma un albero standard non deve essere trattato automaticamente come un componente resistente alla pressione.La prima domanda è se l'albero rimane completamente all'interno di una camera pressurizzata o si muove attraverso la parete della camera. Queste due soluzioni comportano requisiti ingegneristici molto diversi.
Se l'albero rimane all'interno della camera, la pressione ambientale può avere un effetto diretto limitato su un albero in acciaio solido, ma è ancora necessario valutare il mezzo di pressione, la corrosione, la lubrificazione e le guarnizioni dei cuscinetti lineari. Se l'albero attraversa un confine di pressione, il passaggio completo, compreso l'albero, la tenuta dinamica, il supporto del cuscinetto, l'alloggiamento e il recipiente a pressione, deve essere progettato e testato come un unico sistema.
Cosa significa "ambiente ad alta pressione"?
L'espressione "ambiente ad alta pressione" è troppo ampia per selezionare un albero lineare da solo. Può descrivere diverse condizioni operative:
- Un albero che funziona interamente all'interno di una camera riempita di gas pressurizzato.
- Un albero immerso in olio pressurizzato, acqua o altro liquido.
- Un albero alternativo che passa attraverso la parete di un recipiente a pressione.
- Un albero che trasporta un carico meccanico elevato ma non esposto a una pressione del fluido elevata.
L'ultima condizione è un'applicazione ad alto carico, non necessariamente un ambiente ad alta pressione. Il carico meccanico deve essere controllato attraverso la sollecitazione dell'albero, la deflessione, la spaziatura dei supporti e la capacità portante, mentre la pressione del fluido o del gas richiede un'ulteriore considerazione della tenuta, della compatibilità e della sicurezza del sistema.
Caso 1: L'albero funziona all'interno di una camera pressurizzata
Un albero lineare solido situato interamente all'interno di una camera uniformemente pressurizzata non è normalmente esposto a una grande differenza di pressione sulla sua superficie. In questa disposizione, le preoccupazioni principali sono solitamente il mezzo circostante e i componenti che interagiscono con l'albero.
È necessario verificare le seguenti condizioni:
- Compatibilità media:Determinare se la camera contiene aria, gas inerte, olio idraulico, acqua, vapore o un fluido chimico.
- Rischio di corrosione:Umidità, sale, sostanze chimiche e fluidi di processo possono attaccare la superficie dell'albero.
- Comportamento del lubrificante:Il lubrificante deve rimanere stabile e compatibile con il mezzo operativo, la temperatura e i materiali delle guarnizioni.
- Prestazioni di cuscinetti e tenute:Le guarnizioni e i fermi dei cuscinetti lineari possono comportarsi diversamente sotto pressione o esposizione chimica.
- Cicli di pressione:Pressurizzazione e depressurizzazione ripetute possono compromettere le guarnizioni, il gas intrappolato e la ritenzione del lubrificante.
In questo caso, la selezione del materiale dell'albero e del trattamento superficiale appropriati può essere sufficiente per l'albero stesso, ma è comunque necessario rivedere il cuscinetto lineare, le guarnizioni e il sistema di lubrificazione.
Caso 2: L'albero attraversa un limite di pressione
Una situazione più impegnativa si verifica quando un albero lineare alternativo passa attraverso la parete di una custodia pressurizzata. La differenza di pressione agisce quindi sulla superficie effettiva dell'albero e produce una forza assiale:
F = forza generata dalla pressione, ΔP = differenza di pressione e A = area effettiva dell'albero.
Per un albero circolare, l'area effettiva può essere stimata da:
Ad esempio, un albero di 20 mm esposto a una differenza di pressione di 1 MPa sviluppa una forza assiale di circa 314 N prima che vengano aggiunti attrito, accelerazione e carichi di lavoro esterni. Questo calcolo non dimostra che un assieme sia sicuro, ma mostra perché la pressione deve essere inclusa nella scelta dell'attuatore, della guarnizione e del supporto.
Un albero che attraversa un limite di pressione richiede anche un'appropriata disposizione di tenuta dinamica. A seconda del mezzo e delle condizioni operative, il sistema può utilizzare guarnizioni per stelo, baderne, soffietti, accoppiamenti magnetici o altri passanti appositamente progettati. Una guarnizione standard per cuscinetti lineari è progettata principalmente per trattenere il lubrificante e ridurre la contaminazione; non è automaticamente una guarnizione di mantenimento della pressione.
Quale materiale dell'albero dovrebbe essere considerato?
La scelta del materiale dipende più dal mezzo di pressione e dall'esposizione alla corrosione che dal solo numero di pressione.
| Opzione albero | Potenziale vantaggio | Limitazione principale |
|---|---|---|
| Acciaio al carbonio o per cuscinetti temprato | Elevata durezza superficiale e buona resistenza all'usura per cuscinetti lineari | Richiede protezione in mezzi umidi o corrosivi |
| Asta con cromatura dura | Maggiore durabilità della superficie e resistenza all'umidità o alla leggera corrosione | La cromatura non è una protezione completa contro prodotti chimici aggressivi o rivestimento danneggiato |
| Albero in acciaio inossidabile | Migliore resistenza alla corrosione in mezzi idonei | È necessario verificare il grado di acciaio inossidabile, la durezza e la compatibilità chimica |
Gli alberi lineari DLY possono essere prodotti in diversi materiali e con diversi trattamenti superficiali a seconda della tipologia di prodotto. Le superfici degli alberi lineari temprati standard sono comunemente controllate per durezza, rettilineità e finitura perché l'albero funge anche da pista di rotolamento per il cuscinetto lineare. Tali caratteristiche produttive non devono tuttavia essere interpretate come una pressione nominale certificata.
Per i mezzi chimicamente aggressivi è necessario fornire l'esatta concentrazione, temperatura e tempo di esposizione. La descrizione generale "acciaio inossidabile" non è sufficiente perché diversi gradi di acciaio inossidabile possono rispondere in modo diverso a cloruri, acidi e altri prodotti chimici.
Perché la finitura superficiale è importante per la tenuta
Quando un albero passa attraverso una tenuta dinamica, le sue condizioni superficiali influiscono sulle perdite, sull'attrito e sull'usura della tenuta. Una superficie troppo ruvida può danneggiare il labbro di tenuta, mentre graffi, ammaccature, ruggine o discontinuità in un rivestimento possono creare percorsi di perdita.
L'albero è quindi da valutare per:
- Diametro e tolleranza nella zona di tenuta.
- Rugosità superficiale richiesta dal produttore della guarnizione selezionato.
- Rettilineità e eccentricità durante il movimento alternativo.
- Durezza e resistenza all'usura.
- Assenza di graffi, cavità di corrosione e difetti di placcatura.
- Trattamento dei bordi per evitare di danneggiare la guarnizione durante il montaggio.
La finitura richiesta per un cuscinetto lineare volvente potrebbe non essere identica alla finitura richiesta da una tenuta a pressione. Entrambi i requisiti devono essere confermati quando la stessa superficie dell'albero svolge entrambe le funzioni.
Immagini di alberi lineari DLY esistenti
I prodotti mostrati di seguito sono esempi di alberi lineari di precisione. Le foto dimostrano il tipo di albero e le condizioni della superficie, ma non rappresentano una certificazione di pressione o un gruppo completo di tenuta a pressione.
Lubrificazione e compatibilità con i mezzi di pressione
La scelta del lubrificante non dovrebbe basarsi solo su un'etichetta come "grasso per alta pressione". Il lubrificante deve essere compatibile con il fluido o il gas circostante, la temperatura di esercizio, il materiale dei cuscinetti, il materiale di tenuta e il metodo di manutenzione.
I potenziali problemi includono:
- Lavaggio del lubrificante in un ambiente liquido.
- Il grasso si ispessisce, si separa o reagisce con il mezzo di processo.
- Rigonfiamento o indurimento delle guarnizioni in elastomero.
- Perdita di lubrificazione durante ripetuti cicli di pressione.
- Contaminazione di un processo pulito da parte di grasso o particelle soggette a usura.
I sistemi alimentari, medici, ricchi di ossigeno o chimicamente sensibili possono richiedere lubrificanti specifici per l'applicazione e un'ulteriore revisione della sicurezza. Un grasso industriale standard non deve essere considerato idoneo senza verificarne la compatibilità.
Cosa deve essere testato?
Se un albero fa parte di un assieme contenente pressione o che attraversa la pressione, le prove dovrebbero essere condotte sul sistema completo piuttosto che sul solo albero.
| Controllo | Scopo |
|---|---|
| Prova di pressione e tenuta | Confermare che la disposizione completa dell'alloggiamento e della tenuta trattiene il fluido |
| Prova di resistenza reciproca | Valutare le perdite, l'usura delle guarnizioni e le condizioni della superficie dell'albero nel corso di cicli ripetuti |
| Test di compatibilità dei materiali | Controllare la corrosione, il rigonfiamento, il degrado o la reazione del lubrificante |
| Cicli temperatura-pressione | Valutare il cambiamento dimensionale e la stabilità della tenuta in condizioni mutevoli |
| Ispezione dell'albero | Confermare diametro, rettilineità, durezza, finitura superficiale e condizioni del rivestimento |
La pressione di prova richiesta, il fattore di sicurezza e la certificazione dipendono dalla macchina, dalla giurisdizione, dal mezzo e dallo standard applicabile per le apparecchiature a pressione. Questi requisiti dovrebbero essere confermati dal progettista responsabile dell'attrezzatura completa.
Informazioni da fornire prima di selezionare un albero
Una domanda comune dei clienti è: "Può questo albero resistere a 5 MPa?" Questo valore di pressione da solo non è sufficiente per consigliare un albero. Dovrebbero essere fornite le seguenti informazioni:
- L'albero rimane all'interno della camera o passa attraverso la sua parete?
- Quali sono le differenze di pressione normale e massima?
- Il mezzo è aria, gas, olio, acqua, vapore o un fluido chimico?
- Quali sono le temperature di funzionamento e di pulizia?
- Quale diametro dell'albero, corsa, velocità e frequenza di ciclo sono richiesti?
- Quali carichi radiali, assiali e di momento agiscono sull'albero?
- Quale cuscinetto lineare e tenuta dinamica verranno utilizzati?
- Sono necessarie certificazioni per recipienti a pressione o di settore?
Per la selezione generale dell'albero, inclusi materiale, diametro, durezza, metodo di supporto e abbinamento dei cuscinetti, fare riferimento aguida alla scelta dell'albero lineare. Se l'umidità o la leggera corrosione sono il problema principale, confrontare aalbero cromato con albero lineare regolare. I tipi di alberi disponibili di DLY possono anche essere esaminati suPagina del prodotto albero lineare.
Conclusione
Un albero lineare può essere utilizzato all'interno di determinati ambienti pressurizzati quando il materiale, il trattamento superficiale, il cuscinetto, il lubrificante e il mezzo circostante sono compatibili. Tuttavia, quando l'albero attraversa un limite di pressione, diventa parte di un sistema di tenuta dinamica e non può essere selezionato solo dalle specifiche dell'albero.
Non descrivere un albero lineare standard come resistente alla pressione a meno che il gruppo completo non sia stato progettato e verificato per una pressione, una temperatura, un mezzo e un ciclo operativo definiti.
Hai bisogno di aiuto per confermare le specifiche di un albero lineare?
Inviare a DLY il diametro dell'albero, la lunghezza, il modello del cuscinetto, il disegno, il mezzo operativo e i requisiti ambientali per la selezione iniziale dell'albero. L'approvazione del sistema a pressione deve essere completata per l'intero assemblaggio dell'apparecchiatura.
E-mail:export@dlybearing.com
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