Ръководство за натоварвания на лагери

Ръководство за натоварвания на лагери

Носещи товари капацитетът е от решаващо значение за неговия експлоатационен живот и производителност. Недостатъчната носеща способност може да доведе до преждевременно износване, прегряване и катастрофална повреда, така че е изключително важно да се вземе предвид натоварването на лагера, когато проектирате нови приложения или модифицирате съществуващи приложения, особено след повреда на лагера. Този блог има за цел да представи информация за натоварванията на лагерите и да предостави конструктивни предложения за избор на подходящи лагери.

Какво е носещо натоварване?

Натоварването на лагера е количеството сила или натиск, упражнявано върху лагера. В детайли, силата се прехвърля от единия лагерен пръстен към другия чрез някои или всички търкалящи елементи. Обикновено приложеното натоварване се прехвърля към вала, след това към вътрешния пръстен на лагера и накрая към външния пръстен. Лагерите могат да издържат на различни натоварвания, като радиално натоварване, аксиално натоварване, центробежно натоварване и др. Големината и посоката на натоварванията на лагерите зависят от различни фактори, включително тегло на оборудването, работна скорост, ускорение, забавяне, удар, вибрации, температура и смазване. Неправилното подравняване, монтаж или поддръжка също могат да повлияят на натоварването на лагерите.

Натоварвания на лагери

Форма на натоварване на лагера

Носещи товари в традиционния смисъл включват аксиално натоварване, радиално натоварване и момент на преобръщане. Лагерите понасят много видове натоварвания. Независимо дали работят или не, те ще поемат работни натоварвания, натоварвания от собствено тегло, натоварвания от наклон, натоварвания от сблъсък, температурни натоварвания и т.н. По-долу представяме подробно проявленията на натоварването на лагера.

Носещо радиално натоварване

Радиалните натоварвания на лагера са перпендикулярни на оста на вала и действат върху външния пръстен на лагера. Те се причиняват от теглото на оборудването или силите на въртящите се части. За да изчислите радиалния капацитет, определете теглото на поддържаните компоненти и силите, действащи върху тях, разпределете натоварването между лагерите и се уверете, че натоварването, изчислено с помощта на спецификациите на производителя, е в рамките на максималния капацитет на избрания лагер. Ако вашето приложение изисква лагери за справяне с радиални натоварвания, радиалните сачмени лагери или ъгловите лагери с нисък контактен ъгъл биха били добър избор.

Носещо радиално натоварване

Носещо аксиално натоварване

Аксиалните натоварвания, наричани още натоварвания на натиск, действат успоредно на оста на вала и действат върху вътрешните или външните пръстени на лагера. Те се причиняват от тласък или напрежение и могат да бъдат еднопосочни или двупосочни. Те предават силата равномерно, за да осигурят балансирано разпределение на натоварването. Лагерите с ъглов контакт с по-високи контактни ъгли (приблизително 25°) са добър избор за приложения с аксиално натоварване, но при изместени аксиални натоварвания моментите действат върху вътрешния пръстен, което води до неравномерно разпределение на натоварването върху търкалящите елементи на лагера. За да изчислите капацитета на аксиално натоварване, вземете предвид размера на лагера, материала и геометрията, както и посоката и големината на натоварването. Производителите оценяват лагерите въз основа на стандартизирани формули и тестове, а приложенията с високи аксиални натоварвания включват помпи, автомобилни трансмисии и компресори.

Капацитетът на натоварване на лагерите може да се изчисли с помощта на различни формули и софтуерни програми, включително каталози на производителя на лагери, онлайн калкулатори и симулации за анализ на крайни елементи (FEA). Най-често използваните формули за радиални и аксиални натоварвания са: 

Радиална товароносимост = (C/P)^(1/3)x Fr, аксиална товароносимост = (C0/P)^(1/2)x Fa.

Сред тях C е основният динамичен товар, P е еквивалентният динамичен товар на лагера, C0 е основният статично натоварване рейтинг, Fr е радиалното натоварване, а Fa е аксиалното натоварване. За да получите точни резултати при изчисляване на товароподемността на лагера, моля, потърсете препоръки от експерти или използвайте софтуерна програма, предоставена от производителя на лагера.

Поемане на центробежно натоварване

Носещите центробежни натоварвания се генерират от скоростта на въртене на приложението, особено високоскоростни приложения като турбини и центрофуги. Тъй като вътрешният пръстен върти търкалящите се елементи, те се движат тангенциално по права траектория, но външният пръстен трябва да ги принуди да следват дъгата на лагера. Това взаимодействие създава центробежни радиални натоварвания и максималната скорост на приложението понякога е ограничена от силата, която създава. Ограничения на центробежното натоварване.

Поемане на центробежно натоварване

Статично натоварване

Статичното натоварване на лагера се отнася до максималната сила или максималния момент, на който е подложен лагерът в радиална, аксиална и други посоки, когато лагерът не се върти. Статичното натоварване е важен параметър при проектирането на лагери. Това е част от основната товароносимост на лагера и също така е една от важните референтни данни за определяне на експлоатационния живот на лагера.

Динамично натоварване

Динамичното натоварване на лагера се отнася до максималното натоварване, което лагерът понася по време на въртене. Обикновено се изчислява с помощта на формулата за изчисляване на динамичния еквивалентен товар. Големината на динамичното натоварване на лагера пряко влияе върху експлоатационния живот и работата на лагера. Следователно, производителите на лагери трябва да вземат предвид въздействието на динамичното натоварване, когато проектират и произвеждат лагери. Методът за изчисляване на динамичните натоварвания на лагерите зависи от вид лагер и условията за ползване. Обикновено се използва формулата за изчисляване на динамичното еквивалентно натоварване и методът на изчисление е както следва:

P = (Fr^2 + Fa^2)^0.5

Сред тях P е динамичното еквивалентно натоварване; Fr е радиалното натоварване; Fa е аксиалното натоварване. Стойностите на радиалното натоварване и аксиалното натоварване трябва да се изчислят според специфичните условия на употреба, докато динамичното еквивалентно натоварване се изчислява изчерпателно въз основа на фактори като геометрия на лагера, материал, отклонение и брой лагери.

Статично натоварване на лагера

Основното статично натоварване на търкалящ лагер (радиално Cor, аксиално Coa) се отнася до еквивалентното фантомно радиално натоварване или централно аксиално статично натоварване, когато определено контактно напрежение е причинено в центъра на контакт между търкалящите елементи на лагера и пистовото платно под прилагане на максимално натоварване. . Статичното натоварване се определя при предполагаеми условия на натоварване. За радиалните лагери статичното натоварване се отнася за радиалното натоварване. За радиални аксиални лагери (съчмени лагери с ъглов контакт), това се отнася до радиалния компонент на натоварването, което натоварва полукръглата пистов път в лагера. За аксиални лагери се отнася до централното аксиално натоварване. Това означава, че радиалното основно статично натоварване и аксиалното основно статично натоварване на лагера се отнасят до максималното натоварване, което лагерът може да понесе, когато е статичен или се върти. Товароносимостта на сачмените лагери с дълбок канал, когато са неподвижни или бавно се въртят (скорост n≤10r/min), е номиналното статично натоварване.

Динамично натоварване на лагера

Номиналното динамично натоварване на лагера е постоянното радиално натоварване (постоянно аксиално натоварване), което търкалящият лагер теоретично може да издържи. Основният номинален живот при това натоварване е 100 W оборота. Основното динамично натоварване на лагера отразява способността на лагера да издържа на умора при търкаляне. . Основните стойности на динамично натоварване на радиалните лагери и опорните лагери се наричат ​​съответно радиално основно динамично натоварване и аксиално основно динамично натоварване, представени от Cr и Ca. Товароносимостта на сачмените лагери с дълбоки канали при въртене (скорост n>10r/mim) е основният динамичен товар.

Фиксиран товар

Резултантното радиално натоварване, действащо върху лагерния пръстен, се поема от локалната зона на каналите на пръстена и се предава към противоположната зона на вала или лагерното гнездо. Това натоварване се нарича фиксирано натоварване. Характеристиката на фиксиран товар е, че резултантният вектор на радиалното натоварване е относително неподвижен спрямо втулката. Нито втулката, нито резултантното радиално натоварване се въртят или се въртят с еднаква скорост и се считат за фиксирани товари. Накрайниците, които носят фиксирани натоварвания, могат да използват по-свободно прилягане.

Въртящ се товар

Синтетичното радиално натоварване, действащо върху лагерния пръстен, се върти по протежение на периферната посока на коловоза и натоварването, понесено от всяка част последователно, се нарича ротационно натоварване. Ротационното натоварване се характеризира с въртенето на резултантния вектор на радиалното натоварване спрямо втулката. Има три ситуации на въртящ се товар:
а. Посоката на натоварване е фиксирана и втулката се върти;
b. Векторът на натоварването се върти и втулката е неподвижна;
° С. Векторът на натоварване и втулката се въртят с различни скорости.

Осцилиращи товари и неопределени товари

Понякога посоката и големината на товара не могат да се определят точно. Например, при високоскоростни въртящи се машини, в допълнение към натоварването с фиксирана посока на тежестта на ротора, има и въртящо се натоварване, причинено от небалансирана маса. Ако това въртящо се натоварване е по-голямо от фиксираното натоварване, ако е много по-голямо, полученото натоварване все още ще бъде ротационно натоварване. И ако въртящият се товар е много по-малък от фиксирания товар, резултантният товар е осцилиращ товар. Независимо от въртящия се товар или люлеещия се товар, неговият размер и посока се променят постоянно. При променливи работни условия натоварването върху някои накрайници може да бъде въртящи се товари, фиксирани товари или люлеещи се товари. Този тип натоварване се нарича неопределено натоварване.

Осцилиращите натоварвания и неопределените натоварвания трябва да се третират по същия начин като ротационните натоварвания по отношение на прилягането. Твърде хлабавата кройка ще причиняват щети към свързващата повърхност. Накрайникът и валът или отворът на седлото, които се въртят спрямо посоката на натоварване, трябва да изберат преходно прилягане или прилепване с намеса. Размерът на намесата се основава на принципа, че когато лагерът работи под натоварване, пръстенът няма да „пълзи“ по свързващата повърхност на вала или в отвора на седалката. За приложения с голямо натоварване прилягането обикновено трябва да е по-плътно, отколкото за приложения с леко натоварване и нормално натоварване. Колкото по-тежък е товарът, толкова по-голяма трябва да бъде намесата при прилягане.

Работно натоварване

Когато лагерът работи, той поема сумата от теглото на самата машина и теглото на тежкия предмет и бавно прехвърля общото тегло върху лагера.

Температурно натоварване

Механичното оборудване ще генерира определена температура по време на работа и тези температури трябва да се абсорбират от лагерите, така че лагерите да могат да издържат на всякакви температури.

устойчивост на вятър

Когато машината работи на открито, трябва да се има предвид влиянието на натоварването от вятъра, включително посоката на вятъра, дъжд, гръмотевични бури и т.н. Горепосочените са само някои от натоварванията, поемани от устройството на въртящия се лагер. Всъщност въртящият се лагерен възел трябва да понесе натоварване, за да се справи с цялото тегло и натоварвания на машината в експлоатация. При нормални обстоятелства самият лагер на въртящата се плоча има монтажни отвори, смазочно масло и уплътнителни устройства, които могат да отговорят на различните нужди на различни видове хостове, работещи при различни работни условия.

Рисково натоварване

Неочаквано и непредсказуемо натоварване, понесено от въртящия се лагер, странична сила, рискова сила, случайно насилие и т.н. Следователно изборът на лагери трябва да има коефициент на безопасност, за да се гарантира, че е надежден.

Понасяне на минимално натоварване

Търкалящите лагери се използват за намаляване на триенето във въртящи се машини чрез премахване на възможно най-много триене при плъзгане от системата чрез използване на триене при търкаляне с по-нисък коефициент на триене. Въпреки това, въпреки че лагерите с търкалящи елементи се опитват да намалят общото триене в системата, отделните търкалящи елементи в лагера все още изискват определено количество триене, за да се търкалят, а не да се плъзгат. Това вътрешно триене се създава чрез прилагане на натоварване върху лагера. Това натоварване може да бъде генерирано вътрешно чрез предварително натоварване или чрез външно приложено натоварване.

При много радиални лагери обикновено се осигурява известно пространство между търкалящите се тела и коловоза, за да се позволи термично разширение и да се предотврати блокиране на лагера. „Това вътрешно разчистване създава така наречените зони за товарене и разтоварване в лагера. Докато валът се върти, търкалящите се елементи се движат навътре и извън носещата зона на външния пръстен. Тъй като търкалящите се елементи се движат навътре и извън зоната на натоварване, скоростта на търкалящите се елементи се променя. Ако няма минимално натоварване на търкалящите се елементи и ускорението в и извън зоната на натоварване може да бъде много пагубно.

Защо натоварването е важно за лагерите?

Ако търкалящият лагер не отговаря на минималното натоварване, могат да възникнат редица условия, които значително съкращават експлоатационния живот на лагера. Плъзгането, което се плъзга между търкалящите се елементи и каналите, може да разруши смазочния филм и да причини размазване. Размазването не само ще повреди търкалящата се повърхност, но и ще доведе до повишаване на температурата. Товарът се поставя върху клетка вътре в лагера. Обикновено клетките са проектирани да предотвратят контакта на търкалящите се елементи един с друг. Въпреки това, когато минималното натоварване не е постигнато, т.е. когато няма теглителна сила, клетката сега трябва да задвижва търкалящите се елементи вместо теглителната сила на пистата. Това създава необясними натоварвания върху клетката и може да доведе до преждевременна повреда на клетката.

Фактори, влияещи върху натоварването на лагера

Материали, структура, производствен процес, работно натоварване, скорост на въртене, температура и условия на смазване са основните фактори, влияещи върху вътрешното разпределение на натоварването на лагера. По време на употребата и поддръжката на лагерите е необходимо да се обърне внимание на промените в тези фактори и тяхното влияние върху живота и стабилността на лагерите, за да се осигури нормална работа на лагерите.

Структурни фактори

Конструкцията на лагера също оказва известно влияние върху неговата носеща способност. Конструкцията на лагера включва главно вътрешни и външни пръстени и търкалящи се елементи. Лагерите със сферични търкалящи тела имат по-голяма радиална товароносимост от лагерите с ролкови търкалящи тела.

Производствен процес

Производственият процес е един от важните фактори, влияещи върху носещата способност. Производствените процеси включват топлинна обработка, прецизна машинна обработка, сглобяване и т.н. Те пряко влияят върху качеството на външния вид и присъщото качество на лагера, а след това влияят върху капацитета на лагера.

Натоварване

Работното натоварване на лагера се отнася до силата и момента, които лагерът понася. Това е един от най-важните фактори, влияещи върху разпределението на натоварването вътре в лагера. Размерът и посоката на работното натоварване директно определят напрежението и разпределението на натоварването на различните части вътре в лагера. Когато работното натоварване на лагера е неравномерно, разпределението на натоварването вътре в лагера ще бъде съответно неравномерно, което ще причини локална повреда и счупване на лагера от умора.

Скорост на въртене

Скоростта на въртене на лагера се отнася до скоростта на въртене на търкалящите елементи вътре в лагера. Това е един от важните фактори, който влияе върху разпределението на натоварването вътре в лагера. Увеличаването на скоростта на въртене ще увеличи инерционната сила на търкалящите елементи вътре в лагера, което води до по-голямо натоварване на лагерния възел. Освен това, когато скоростта на въртене е твърде висока, материалът на лагера е склонен към умора и прегряване, което също ще повлияе на разпределението на натоварването вътре в лагера.

температура

Температурата е друг важен фактор, влияещ върху разпределението на натоварването вътре в лагера. Когато лагерът работи, температурата вътре в лагера ще се повиши поради генерирането на триене и топлина. Когато температурата се повиши, свойствата на материала на различните части вътре в лагера ще се променят, като по този начин ще се отрази на разпределението на натоварването вътре в лагера. Ако температурата е сравнително висока, полимерната клетка вътре в лагера, термично стабилната температура на стоманата, уплътненията и т.н. Вътрешната хлабина на лагера и нейната промяна с температура може да окаже значително влияние върху размера на зоната на натоварване в лагера. Когато има голяма температурна разлика между двата края на лагера (т.е. горещия вал и студения корпус), вътрешната хлабина на лагера ще намалее. Това ще създаде по-големи натоварвания и по-голямо триене при търкаляне в лагерите.

Условия на смазване

Условията на смазване са друг ключов фактор, влияещ върху разпределението на натоварването в лагера. Когато лагерът работи, той се нуждае от смазочно масло или грес, за да поддържа състоянието на смазване, като по този начин намалява триенето и износването вътре в лагера. Когато условията на смазване са лоши, вътре в лагера ще възникне локално сухо триене и натрупване на топлина, което ще доведе до неравномерно разпределение на натоварването вътре в лагера и ще направи вероятна повреда на лагера.

Лагери и посока на натоварване

При нормални обстоятелства, за изисквания за чисто радиално натоварване, могат да бъдат избрани сачмени лагери с дълбок канал или цилиндрични ролкови лагери. И ако е а тягов сачмен лагер, той е подходящ само за носене на умерено количество чист аксиален товар. повече, еднопосочните аксиални сачмени лагери могат да поемат натоварване на лагера само от една посока. Ако това е двупосочен аксиален сачмен лагер или двупосочен аксиален ъглов контактен лагер, той може да понесе аксиални натоварвания и в двете посоки. Например, ако лагерът е подложен на комбинирани радиални и аксиални натоварвания, тогава ъглови контактни сачмени лагери или обикновено се използват конусно-ролкови лагери. И ако това е сачмен лагер с четири точков контакт и сачмен лагер с двупосочен ъглов контакт, той може да издържи комбинираното натоварване в двете посоки.

Ако товарът действа встрани от центъра на лагера, може да възникне момент на преобръщане. Според производителите на лагери от неръждаема стомана двуредните сачмени лагери могат да издържат на моменти на преобръщане, но се препоръчва да изберете сдвоени сачми с ъглов контакт или сдвоени конусно-ролкови лагери. Предлагат се типове лице в лице, а типовете гръб до гръб са по-добри. Разбира се, можете също да изберете кръстосани конусни ролкови лагери и т.н.,

Заключение

При избора на лагери трябва да се имат предвид изискванията за приложение, вида на натоварването, скоростта, околната среда и температурата. Сачмените лагери са подходящи за ниски до средни натоварвания, докато ролковите са подходящи за по-високи натоварвания. Плъзгащите лагери са подходящи за машини с ниска скорост и голямо натоварване. Като редовно поддържате лагерите, като ги проверявате, почиствате и смазвате, за да осигурите оптимална работа и експлоатационен живот. Aubearing предлага широка гама от лагери за различни условия и приложения, предоставяйки висококачествени продукти и експертни съвети. За информация се свържете с нас.