Кіраўніцтва па апорных нагрузках

Кіраўніцтва па апорных нагрузках

Нагрузка на падшыпнік цесна звязана з тэрмінам службы і працаздольнасцю падшыпніка. Разуменне нагрузак на падшыпнікі мае вырашальнае значэнне, калі вы распрацоўваеце новыя прыкладанні, адаптуеце існуючыя і асабліва пры аналізе прычын няспраўнасці і няспраўнасці падшыпнікаў. Выбар падшыпніка з недастатковай грузападымальнасцю можа прывесці да заўчаснага зносу, перагрэву і катастрафічных наступстваў.

Што такое апорная нагрузка?

Прасцей кажучы, нагрузка на падшыпнік - гэта колькасць сілы або ціску, якое аказваецца на падшыпнік. Нагрузка на падшыпнік вызначаецца як сіла, якая перадаецца ад аднаго кольца падшыпніка да іншага праз некаторыя або ўсе элементы качэння. Прыкладзеныя нагрузкі звычайна перадаюцца на вал, потым на ўнутранае кольца падшыпніка і, нарэшце, на знешняе кольца падшыпніка. Велічыня і кірунак нагрузак на падшыпнікі залежаць ад розных фактараў, уключаючы вагу машыны, рабочую хуткасць, паскарэнне, запаволенне, удары, вібрацыю, тэмпературу і змазка. Няправільнае выраўноўванне, ўстаноўка або абслугоўванне таксама могуць паўплываць на нагрузку на падшыпнік. Апорныя нагрузкі падтрымліваюць мноства розных камбінацый, але большасць тыпаў прыкладзеных нагрузак можна звесці да наступных чатырох асноўных тыпаў:

  • Радыяльная нагрузка

  • Нагрузка па восі

  • Папярэдне загружана

  • Цэнтрабежная нагрузка

апорная нагрузка

У гэтым артыкуле будуць разгледжаны гэтыя чатыры тыпы прыкладзеных нагрузак, як яны ўплываюць на тэрмін службы падшыпнікаў і выбар падшыпніка, які лепш за ўсё вытрымлівае адпаведную прыкладзеную нагрузку.

Апорная радыяльная нагрузка

Радыяльная нагрузка на падшыпнік - гэта сіла, якая дзейнічае на вонкавае кольца падшыпніка перпендыкулярна восі вала. Тыповымі прыкладамі радыяльных нагрузак на падшыпнікі з'яўляюцца вага гарызантальных вузлоў вала, зубчастых колаў, шківаў або рэжучых інструментаў. Пры працы вузел вала радыяльна штурхае ўнутранае кольца падшыпніка і перадае нагрузку на знешняе кольца падшыпніка праз цела качэння. Радыяльныя нагрузкі звычайна не аднолькава і раўнамерна перадаюць сілы на целы качэння. Вось чаму, калі вы глядзіце на нагрузку, вы бачыце размеркаванне сілы ў форме званы. Цела качэння, якое непасрэдна падвяргаецца прыкладаемай нагрузцы, вытрымлівае найбольшыя сілы. Затым кожны наступны элемент качэння перадае ўсё меншыя і меншыя нагрузкі ў адным кірунку ў другі. Каб разлічыць радыяльную грузападымальнасць падшыпніка, неабходна вызначыць вагу, які падтрымліваецца, і сілы, якія дзейнічаюць на яго. Каб размеркаваць нагрузку паміж падшыпнікамі, пераканайцеся, што разлічаныя нагрузкі знаходзяцца ў межах максімальнай грузападымальнасці падшыпніка, абранага ў адпаведнасці са спецыфікацыямі вытворцы. Калі прымяненне стварае радыяльныя нагрузкі на падшыпнікі, добрым варыянтам будуць радыяльныя шарыкападшыпнікі або радыяльна-упорныя падшыпнікі.

Радыяльная нагрузка падшыпніка

Апорная восевая нагрузка

Восевая нагрузка падшыпніка - гэта сіла, паралельная восі вала, якая дзейнічае на ўнутранае або знешняе кольца падшыпніка, якую часам называюць цягавай нагрузкай. Як правіла, восевыя нагрузкі супадаюць з валам, як і свердзел. Восевыя нагрузкі выклікаюцца цягай або расцяжэннем і могуць быць аднанакіраванымі і двухнакіраванымі. Іншы раз восевыя нагрузкі могуць быць рэакцыйнымі нагрузкамі, зрушанымі ад восі вала, як у выпадку з канічнымі зубчастымі перадачамі. Восевыя нагрузкі аднолькава і раўнамерна перадаюць сілы на целы качэння, што прыводзіць да збалансаванага размеркавання нагрузкі. Як правіла, вы бачыце, што сіла на кожны шар размяркоўваецца раўнамерна. Паколькі мяч датыкаецца з дарожкай качэння пад вуглом, выніковая сіла будзе выпраменьвацца вонкі і ў адпаведнасці з воссю падшыпніка. Калі ваша прымяненне стварае восевыя нагрузкі на падшыпнік, радыяльна-упорны падшыпнік з большым вуглом кантакту (прыкладна 25°) будзе добрым варыянтам. Аднак пры восевых нагрузках са зрушэннем момантныя сілы дзейнічаюць на ўнутранае кольца, што прыводзіць да нераўнамернага размеркавання нагрузкі на тэлі качэння падшыпніка. Каб разлічыць восевую грузападымальнасць, улічвайце памер падшыпніка, матэрыял і геаметрыю, а таксама кірунак і велічыню нагрузкі. Вытворцы ацэньваюць падшыпнікі на аснове стандартызаваных формул і тэстаў. Прыкладанні з высокімі восевымі нагрузкамі ўключаюць помпы, аўтамабільныя трансмісіі і кампрэсары.

Апорная восевая нагрузка

Папярэдні нацяг падшыпніка

Папярэдні нацяг падшыпніка - гэта асаблівы тып восевай нагрузкі на падшыпнік (або цягавай нагрузкі). Папярэдняя нагрузка падшыпніка - гэта загадзя вызначаная нагрузка, прыкладзеная да падшыпніка, і павінна быць аддзелена ад прыкладзенай нагрузкі. Даданне папярэдняй нагрузкі падшыпнікаў стварае аптымальную сінэргію паміж элементамі качэння і качэннямі падшыпнікаў. Роля сілы папярэдняй нагрузкі падшыпніка:

  • Прадухіляць празмернае слізгаценне

  • Павялічваюць калянасць, памяншаюць вібрацыю і трэнне слізгацення

  • Высокая дакладнасць працы - нават пры зменлівых умовах нагрузкі

  • Павялічыць грузападымальнасць

Увогуле, калі вы распрацоўваеце высакахуткаснае прымяненне, разгледзьце магчымасць выкарыстання лёгкай папярэдняй нагрузкі на радыяльна-упорных падшыпніках. Aubearing рэкамендуе нашы радыяльна-упорныя падшыпнікі SM або радыяльна-упорныя падшыпнікі KH. З іншага боку, калі вы распрацоўваеце прымяненне, якое патрабуе строгай цвёрдасці і дакладнасці, вы можаце разгледзець магчымасць прымянення сярэдняй або вялікай папярэдняй нагрузкі на радыяльна-упорны падшыпнік. Ауберынг рэкамендуе нашу серыю радыяльна-упорных падшыпнікаў S.

Падшыпнік цэнтрабежнай нагрузкі

Цэнтрабежныя нагрузкі на падшыпнікі ўзнікаюць з-за хуткасці кручэння (а/хв) прымянення, асабліва высокахуткасных прымянення, такіх як турбіны і цэнтрыфугі. Высокахуткасныя прыкладанні ствараюць моцныя цэнтрабежныя нагрузкі, якія з'яўляюцца адным з фактараў, якія ўплываюць на здольнасць прыкладання дасягнуць максімальнай хуткасці. Калі ўнутраныя кальцавыя элементы качэння круцяцца, яны хочуць рухацца па датычнай па прамой траекторыі, але вонкавае кольца павінна прымусіць іх ісці па дузе падшыпніка. Гэта ўзаемадзеянне стварае цэнтрабежныя радыяльныя нагрузкі. Цэнтрабежная сіла - гэта сіла, якую адчувае аб'ект, які рухаецца па крывой траекторыі, у бок ад цэнтра кручэння. Падчас кручэння падшыпніка ўзаемадзеянне паміж тэламі качэння і вонкавым кольцам стварае цэнтрабежныя радыяльныя нагрузкі:

  • Ўнутранае кольца круціць цела качэння

  • Цела качэння, якое ідзе за рухам, хоча працягваць рух прама па траекторыі, датычнай да дугі кручэння

  • Знешняе кольца павінна прымушаць цела качэння працягваць рух па дузе падшыпніка

Цэнтрабежная нагрузка вельмі важная пры выбары адпаведных падшыпнікаў, паколькі яна ўплывае на тэрмін службы падшыпнікаў. Калі прымяненне патрабуе высокай хуткасці, разгледзьце магчымасць выкарыстання радыяльна-упорных падшыпнікаў з меншымі шарыкамі, такіх як серыя KH ад Aubearing. Іншы варыянт - перайсці са сталёвых шарыкаў з падшыпнікамі на керамічныя. Меншыя і/або больш лёгкія шарыкі памяншаюць круцільную масу і, такім чынам, прыкладзеную цэнтрабежную нагрузку.

Дадаткова: кантактны ціск Герца

Як было сказана вышэй, усе нагрузкі, якія мы абмяркоўвалі, узнікаюць ад кантактных сіл, якія перадаюцца ад аднаго кольцы падшыпніка да іншага праз целы качэння. Але мы не згадалі, што гэтая кантактная сіла стварае ціск у месцах, дзе элементы качэння націскаюць на дарожку качэння; гэта называецца кантактным ціскам Герца або стрэсам Герца. Кантактны ціск Герца з'яўляецца важным эталонным фактарам пры вызначэнні колькасці і тыпу нагрузкі, якую можа вытрымаць падшыпнік. Здольнасць падшыпніка вытрымліваць нагрузку залежыць ад таго, наколькі блізка кантактны ціск Герца да мяжы напружання падшыпніка. Чым бліжэй падшыпнік да мяжы напружання, тым карацейшы час патрабуецца для пластычнай дэфармацыі падшыпніка.

Напрыклад, для сталі AISI 52100 шарыкавыя падшыпнікі, агульнапрыняты мяжа напружання складае 4,200 Мпа. Aubearing лічыць, што кантактны ціск Герца сталёвых шарыкаў перавышае 1,500 МПа, а керамічных шарыкаў перавышае 1,800 МПа, чаго дастаткова, каб наблізіцца да мяжы напружання і, такім чынам, значна паўплываць на агульны тэрмін службы прымянення. Калі праграма мае высокую нагрузку ў герцах, магчыма, спатрэбіцца ўнесці змены ў праграму, каб паменшыць нагрузку. Некаторыя рашэнні могуць быць змяненнем памераў падшыпнікаў, выкарыстаннем керамічных шарыкаў або даданнем падшыпнікаў у сістэму, каб дапамагчы размеркаваць нагрузку.

Шарыкавыя падшыпнікі AISI 52100

Разлік апорных нагрузак

Грузападымальнасць падшыпніка можа быць разлічана з дапамогай розных формул і праграм, у тым ліку праграм вытворцы падшыпнікаў. Змест, онлайн-калькулятары і аналіз канечных элементаў (FEA) мадэляванне. Найбольш часта выкарыстоўваюцца формулы радыяльнай і восевай нагрузкі:

Радыяльная грузападымальнасць = (C/P)^(1/3) x Fr
Восевая грузападымальнасць = (C0/P)^(1/2) x Fa

У формуле C - базавая дынамічная нагрузка, P - эквівалентная дынамічная нагрузка падшыпніка, C0 - базавая статычная нагрузка, Fr - радыяльная нагрузка, Fa - восевая нагрузка. Каб атрымаць дакладныя вынікі пры разліку грузападымальнасці падшыпнікаў, звярніцеся па кансультацыю да спецыяліста або скарыстайцеся праграмным забеспячэннем, прадастаўленым вытворцам падшыпнікаў.

Выбар падшыпнікаў з дастатковай цэнтрабежнай грузападымальнасцю мае вырашальнае значэнне для высакахуткасных прыкладанняў, каб прадухіліць заўчасны выхад з ладу. Цэнтрабежныя нагрузкі могуць выклікаць дэфармацыю падшыпнікаў, вібрацыю і стомленасць. Каб разлічыць цэнтрабежную грузападымальнасць, выкарыстоўвайце формулы і праграмнае забеспячэнне, напрыклад, прадастаўленае вытворцам. Змест, онлайн-калькулятары і мадэляванне FEA. Самая распаўсюджаная формула: цэнтрабежная грузападымальнасць = (C0/P) x V^2 x 10^-9. дзе C0 - базавая статычная нагрузка, P - эквівалентная дынамічная нагрузка на падшыпнік, а V - хуткасць падшыпніка ў абаротах у хвіліну.

Намінальная нагрузка на падшыпнік

Мы заўсёды выражаем грузападымальнасць падшыпніка ў кгс (сіла ў кілаграмах). Гэта сіла, з якой дзейнічае кілаграм масы на паверхню Зямлі. У іншым месцы вы можаце ўбачыць сілы, выражаныя ў ньютанах. Ньютан вызначаецца як сіла, якая паскарае кілаграм масы з хуткасцю адзін метр у секунду (або 1 м/с²). Паколькі гравітацыя на паверхні Зямлі роўная 9.80665 м/с², 1 кгс = 9.80665 Ньютанаў, але для прастаты дапусцім, што 1 кгс = 10 Ньютанаў.

Намінальная дынамічная радыяльная нагрузка

Афіцыйнае вызначэнне дынамічнай радыяльнай нагрузкі: «пастаянная статычная радыяльная нагрузка, пры якой 90% набору ідэнтычных падшыпнікаў з храмістай сталі (з верціцца толькі ўнутраным кольцам) могуць вытрымаць адзін мільён абаротаў, перш чым паказаць прыкметы стомленасці». Адзін мільён абаротаў у хвіліну гучыць як вялікая лічба, але давайце праверым яшчэ раз. Пры працы з хуткасцю каля 10,000 100 абаротаў у хвіліну (абаротаў у хвіліну) з максімальнай дынамічнай нагрузкай падшыпнікі праслужаць толькі паўтары гадзіны (прыкладна 6 хвілін). Гэтыя лічбы выкарыстоўваюцца для разліку намінальнага тэрміну службы, але падшыпнікі не павінны падвяргацца такім нагрузкам у звычайных умовах, калі вы не чакаеце, што яны праслужаць вельмі доўга. Калі патрабуецца працяглы тэрмін службы, лепш за ўсё абмежаваць фактычную нагрузку паміж 12% і 440% ад дынамічнай нагрузкі падшыпніка. Можа вытрымаць большыя нагрузкі, але тэрмін службы будзе скарочаны. AISI440C/KSXNUMX падшыпнікі з нержавеючай сталі будзе вытрымліваць прыблізна 80% - 85% нагрузкі на падшыпнік з храмістай сталі. Намінальная нагрузка ўпорнага падшыпніка заснавана на пастаяннай восевай нагрузцы на працягу аднаго мільёна абаротаў. Каманда экспертаў Aubearing можа дапамагчы прадаставіць даныя аб тэрміне службы розных падшыпнікаў.

папярочны ролікавы падшыпнік

Намінальная статычная радыяльная нагрузка

Статычная радыяльная нагрузка - гэта чыстая радыяльная нагрузка (або восевая нагрузка для ўпорных падшыпнікаў), якая выклікае поўную дэфармацыю шара або дарожкі качэння. Статычныя нагрузкі, блізкія да гэтага ліку, могуць быць выноснымі для некаторых прыкладанняў, але не там, дзе патрабуецца плыўнасць або дакладнасць. Статычная нагрузка падшыпнікаў з нержавеючай сталі складае прыблізна ад 75% да 80% нагрузкі падшыпнікаў з храмістай сталі. Грузападымальнасць падшыпнікаў можа быць абмежавана змазкай. Некаторыя змазачныя матэрыялы падыходзяць толькі для невялікіх нагрузак, а іншыя прызначаны для вялікіх нагрузак. Поўнакамплектныя падшыпнікі маюць больш высокую грузападымальнасць. Восевая грузападымальнасць радыяльных шарыкападшыпнікаў можа быць павялічана, задаўшы свабодны радыяльны зазор.

Намінальная восевая нагрузка

Тыпы звышмоцных падшыпнікаў, такія як серыі 6200 або 6300, могуць вытрымліваць восевыя нагрузкі да 50% ад намінальнай статычнай радыяльнай нагрузкі. З-за неглыбокіх дарожак качэння радыяльныя шарыкападшыпнікі з тонкім перасекам могуць вытрымліваць толькі восевыя нагрузкі ад 10% да 30% ад намінальнай статычнай радыяльнай нагрузкі падшыпніка. Звярніце ўвагу, што гэтыя лічбы заснаваны на выключна восевых нагрузках. Дадатковыя радыяльныя нагрузкі або моманты (нагрузкі зрушэння) будуць уплываць на восевую грузападымальнасць. Перавышэнне агульных рэкамендаваных межаў для камбінаваных нагрузак негатыўна паўплывае на тэрмін службы падшыпнікаў. Поўнакамплектныя шарыкападшыпнікі маюць канаўкі для напаўнення, апрацаваныя на ўнутраным і знешнім кольцах. Гэтая канаўка перашкаджае кручэнню шара пры восевых нагрузках, таму выкарыстанне поўных падшыпнікаў пры восевых нагрузках не рэкамендуецца.

Ўплыў апорнай нагрузкі на жыццё

Выбар правільных падшыпнікаў з адпаведнай грузападымальнасцю мае вырашальнае значэнне для эфектыўнай працы і даўгавечнасці машын. Занадта малая магутнасць можа прывесці да заўчаснага выхаду з ладу, прастою, рамонту і рызыкі бяспекі, у той час як занадта вялікая нагрузка можа прывесці да перагрэву, зносу і павялічанага спажывання энергіі. Няправільная грузападымальнасць можа прывесці да катастрафічных збояў, пагроз бяспецы і дарагіх прастояў. Пракансультуйцеся з экспертам або вытворцам падшыпнікаў, каб пераканацца ў належнай магутнасці для вашага прымянення.
Базавая трываласць, вядомая як L10, разлічваецца як колькасць абаротаў, пры якой 90% усіх падшыпнікаў у пэўнай групе дасягаюць або перавышаюць разлічаны час да адмовы (імавернасць адмовы: 10%). Паглядзіце дынамічную здольнасць падшыпніка ў каталогу, ацаніце радыяльную нагрузку і хуткасць кручэння, і вы можаце разлічыць сваю ўласную Тэрмін службы падшыпніка L10. Разлік тэрміну службы L10 паказвае тэрмін службы падшыпніка ў вашых умовах працы з дакладнасцю 90%.

Такім чынам, нагрузкі звычайна атрымліваюць шляхам множання тэарэтычных значэнняў на розныя каэфіцыенты ў часе. Тут шмат матэматыкі, але вы можаце знайсці інфармацыю на вэб-сайце Aubearing.

Выбірайце правільны падшыпнік

Пры выбары падшыпнікаў улічвайце патрабаванні прымянення, тып нагрузкі, хуткасць, навакольнае асяроддзе і тэмпературу. Шарыкавыя падшыпнікі падыходзяць для нізкіх і сярэдніх нагрузак, а ролікавыя - для больш высокіх нагрузак. Падшыпнікі слізгацення падыходзяць для нізкахуткасных машын з высокай нагрузкай. Абслугоўвайце падшыпнікі з рэгулярным аглядам, ачысткай і змазкай, каб забяспечыць аптымальную прадукцыйнасць і тэрмін службы. Ёсць шэраг рэчаў, якія вытворцы могуць зрабіць, каб забяспечыць працяглы і паспяховы тэрмін службы падшыпнікаў. Першым крокам з'яўляецца абмежаванне радыяльных нагрузак паміж 6% і 12% ад намінальнай дынамічнай нагрузкі падшыпніка. Хоць падшыпнікі могуць вытрымліваць больш высокія нагрузкі, тэрмін іх службы скарачаецца.

Наступны крок - выбар патрэбнага матэрыялу. Вопыт Aubearing у якасці спецыяліста ў галіне тонкіх, устойлівых да карозіі мініяцюрных падшыпнікаў і керамічных падшыпнікаў Выбар правільнага тыпу падшыпніка таксама можа мець значэнне. Нягледзячы на ​​тое, што ўсе радыяльныя шарыкападшыпнікі маюць некаторую здольнасць да напорнай нагрузкі, калі прысутнічаюць большыя напорныя нагрузкі, звычайна лепш выкарыстоўваць звышмоцныя падшыпнікі з глыбокімі дарожкамі качэння, паколькі гэтыя падшыпнікі могуць вытрымліваць восевыя нагрузкі да 50% ад статычнай радыяльнай нагрузкі. Намінальная нагрузка.

Хоць танкасценныя падшыпнікі (дзе розніца паміж унутраным і вонкавым дыяметрам падшыпніка невялікая) выдатна падыходзяць для кампактнасці і эканоміі вагі. Паколькі дарожкі качэння неглыбокія, яны могуць вытрымліваць толькі восевыя нагрузкі ад 10% да 30% ад намінальнай статычнай радыяльнай нагрузкі падшыпніка. Дадатковыя радыяльныя нагрузкі або момантныя нагрузкі яшчэ больш паменшаць магчымасці цягавай нагрузкі. Празмерныя цягавыя нагрузкі на танкасценныя падшыпнікі могуць прывесці да таго, што шарыкі небяспечна набліжаюцца да верхняй часткі дарожкі качэння. Выбіраючы правільны тып падшыпніка і ўлічваючы ключавыя фактары, якія кантралююць радыяльныя і цягавыя нагрузкі, інжынеры могуць гарантаваць, што яны працягваюць укараняць інавацыі, забяспечваючы пры гэтым самы высокі ўзровень дакладнасці, плаўнасці і тэрмін службы падшыпнікаў.

падшыпнікі тонкага профілю

заключэнне

Каб выбраць правільны падшыпнік для прымянення, вельмі важна разумець нагрузкі на падшыпнік. Радыяльныя, восевыя і цэнтрабежныя нагрузкі вызначаюць адпаведную грузападымальнасць. Aubearing прапануе шырокі спектр падшыпнікаў, прыдатных для розных умоў і прымянення, а таксама высакаякасную прадукцыю і парады экспертаў. Aubearing у асноўным вырабляе шарыкападшыпнікі і ролікавыя падшыпнікі для выкарыстання ў розных галінах прамысловасці ў Злучаных Штатах і ва ўсім свеце.

Нашы падшыпнікі прамысловага класа павінны не толькі забяспечваць працяглы тэрмін службы ў адпаведнасці са стандартамі стомленасці пры качэнні, але яны таксама павінны канструктыўна ўтрымлівацца разам, каб абараніць ад удараў, перагрузак і выпадковых скокаў на высокай хуткасці. З гэтай мэтай канструкцыя кожнага падшыпніка аптымізавана, у тым ліку нашых падшыпнікаў з вялікім адтулінай.