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Nov 12, 2023

El ingeniero

¿Por qué las coronas de orientación ligeras (cojinetes) se están convirtiendo rápidamente en las primeras

Por qué sonCoronas de orientación ligeras,(aspectos)convirtiéndose rápidamente en la primera opción para los ingenieros de diseño en aplicaciones exigentes de control de movimiento, por ejemplo, en las industrias aeroespacial y de defensa?

En pocas palabras, donde la precisión absoluta, el rendimiento mecánico óptimo y la buena resistencia a la corrosión son esenciales, las coronas de orientación ligeras se prueban en las aplicaciones más exigentes.Carlos Brundell, MD deespecialistas en rodamientosfabricación de carter,examina las razones por las cuales con más detalle.

A veces los números cuentan la historia. Por ejemplo, recientemente hemos visto uno de nuestros cojinetes de giro de aluminio livianos y de servicio pesado especificado para un montaje de torreta en una aplicación de defensa. El diámetro de la torreta mide más de 2 metros pero tiene un descentramiento medido en micras. En pocas palabras, una corona de orientación o un cojinete permite a los equipos de diseño reemplazar los cojinetes emparejados con un solo elemento, lo que reduce el número de piezas, el peso, la complejidad y el costo.

Las aplicaciones típicas en las que Carter ha estado involucrado incluyen; sistemas de propulsión y cojinetes de cardán de radar para naves espaciales, escáneres CT, máquinas cardiovasculares para aplicaciones médicas, montajes de asientos de helicópteros, sistemas de armas para la industria aeroespacial y otros sistemas militares de precisión, incluidos robots, torretas de armas y sistemas de vigilancia.

Si bien hay muchos anillos giratorios disponibles para aplicaciones de control de movimiento menos exigentes, las opciones para aplicaciones de alta tecnología son limitadas. Ejemplos de estos incluyen AFV (vehículos de combate blindados), satélites, entornos de vacío ultraalto o sistemas de seguimiento de especificación militar que requieren niveles significativamente más altos de precisión, ahorro de peso y resistencia a la corrosión. Con la corona giratoria de aluminio mencionada anteriormente, se ha logrado una precisión excepcional mediante el empleo de un revolucionario diseño de cojinete de sección delgada dividida.

Tiene un aro interior y otro exterior divididos que permiten determinar la precarga del rodamiento mediante los ajustes del eje y del alojamiento, de modo que los ajustes de juego o precarga se pueden establecer en la etapa de diseño de la aplicación. Esto significa una reducción sustancial de los costos al evitar la necesidad de solicitar precargas especiales para colocar en el rodamiento en el montaje de fábrica, mientras que los componentes de acero inoxidable en partes del diseño optimizan la resistencia a la corrosión.

Un cojinete de orientación está diseñado para que los elementos rodantes creen un movimiento reactivo dentro del cojinete cuando están bajo carga, esto se opone a las cargas de sobremarcha (o volcamiento) existentes que están presentes en la aplicación de control de movimiento.

Esto es fundamental para los diseñadores de equipos militares terrestres, marítimos y aéreos donde el tamaño más pequeño hace que las embarcaciones, vehículos y vehículos aéreos no tripulados sean más difíciles de ver o rastrear en uso operativo. Otra ventaja de usar cojinetes de giro livianos es en aplicaciones donde es necesario tener un sistema de transmisión asociado o una corona dentada en su lugar. Para estos proyectos, las coronas de orientación se pueden especificar con el mecanizado necesario (por ejemplo, incorporando una corona dentada) ya en su lugar.

Esta ingeniería adicional es posible en la mayoría de los rodamientos de orientación en la mayoría de los tamaños y capacidades de carga, lo que ayuda a lograr ahorros importantes en el costo inicial y también elimina la complejidad innecesaria. Los cojinetes de giro suministrados por Carter a los contratistas aeroespaciales y de defensa cuentan con anillos dentados, o dientes, que se pueden incorporar en la pista interna o externa (o incluso en ambas) según lo requiera el sistema de transmisión o captación seleccionado.

Los rodamientos de gran tamaño especificados con mayor frecuencia son lisos, con bridas o con engranajes, que se montan en las caras requeridas utilizando orificios tanto en el anillo interior como en el exterior para lograr una resistencia, precisión y durabilidad absolutas en el diseño. Estas son características de diseño importantes, especialmente para aplicaciones de alta precisión como radares, rastreadores de objetivos o torretas AFV. También se pueden utilizar métodos de montaje alternativos, según los parámetros de carga de diseño lateral o longitudinal que se hayan establecido.

La gama de cojinetes de giro disponibles para su uso en aplicaciones de alta tecnología en las industrias de defensa, aeroespacial, criogénica o nuclear ofrece diferentes estilos internos y externos. Una vez que se pronostican las fuerzas para cada aplicación, los ingenieros pueden elegir entre una variedad de opciones. Por ejemplo; un diseño de bola simple o doble, un diseño de rodillo (o rodillo doble según se requiera para uso en una sola dirección), rodillos cruzados (adecuados para usos en doble dirección), rodillos triples o combinaciones de bola/rodillo/aguja con diseño dividido o alambre -insertos de carrera. Esto permite a Carter adaptar una respuesta de cojinete de giro a una aplicación específica, ya sea que esté diseñado para transportar un escáner de 200 g que gira a 200 grados/seg o un telescopio de 12 toneladas que tarda 20 horas en completar la rotación completa.

Las opciones de materiales disponibles para aplicaciones de ultra alto vacío incluyen aluminio, que es ideal para aplicaciones de peso crítico que requieren la combinación de ser ultracompacto, pero requieren una resistencia significativa. Si bien los ingenieros de diseño pueden enfocarse en entregar dibujos que coincidan con las especificaciones requeridas, a veces se deja que otros consideren otro aspecto importante del rendimiento de los rodamientos que se aplica a los rodamientos de orientación, tanto como a cualquier otro tipo de rodamiento: el sellado y la lubricación. .

Los cojinetes de giro utilizados en entornos agresivos, en naves espaciales, aplicaciones de vacío ultraalto o temperaturas extremas necesitan sellos y lubricación especiales, mientras que para aplicaciones de fabricación generales hay muchas opciones estándar para elegir. Sin embargo, los proyectos científicos y de fabricación más fascinantes han dado como resultado el desarrollo de sellos a medida y lubricantes innovadores que han demostrado ser auténticos revolucionarios. Además, la amplia gama de aplicaciones aeroespaciales y de defensa en las que ahora se especifican coronas de orientación livianas ha resaltado los beneficios de las instalaciones CAD/CAM,FEA internas y bajo demanda de Carter.

La precisión, la longevidad, la ligereza y la resistencia a la corrosión son vitales y las instalaciones de Carters permiten a los diseñadores simular sus necesidades de rodamientos y capturar los datos esenciales necesarios para ayudarlos a elegir los mejores materiales y opciones de diseño de rodamientos antes de producir prototipos funcionales. Los parámetros esenciales son; velocidad de rotación, cargas de flexión, rigidez y rigidez de la plataforma, juego vertical, opciones de montaje, protección contra la corrosión, protección contra el ingreso y suavidad de rotación. Para satisfacer una gama tan diversa de aplicaciones, las coronas de orientación se pueden especificar con elementos rodantes fabricados con una variedad de materiales base, como cerámica, acero al cromo y acero inoxidable.

Más en: https://www.carterbearings.co.uk/bearings/lightweight-slewing-rings

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