Design a inženýrství

Jádrem Aubeeringu je naše schopnost spolupracovat se zákazníky na jedinečných designech a aplikacích a poskytovat inovativní a nákladově efektivní řešení. Na základě dlouholetých znalostí aplikací a přesného přístrojového vybavení mají naši technici desítky let praktických zkušeností pokrývajících stovky různých aplikací a průmyslových odvětví, včetně zdravotní, robotika, důlní zařízení, zemědělské vybavení, automobilový průmysl, motocykly, kola, strojírenství Stroje, zařízení pro zemní práce, lesnictví, balení, zařízení na úpravu vody, tiskařská zařízení a , což jim umožňuje přizpůsobit optimální konstrukci ložisek a technická řešení pro konkrétní aplikace.

Společně můžeme vyrobit to nejlepší ložisko pro vaše přesné specifikace, často s tolerancemi měřenými v miliontinách palce. Zveme vás k návštěvě našich zařízení a vítáme příležitost navštívit vaše zařízení ve snaze poskytnout řešení pro každou vaši potřebu.

Vlastní technologická laboratoř společnosti Aubeering

Naše technická laboratoř je vybavena pokročilými přesnými přístroji a pokročilým vyhodnocovacím softwarem (bez omezení na použití včetně Solid Works, AutoCAD), který dokáže rychle a efektivně vyhodnotit ložiskové aplikace. Unikátní „Aubearing Analysis System“ vyhodnocuje ložiska z více úhlů pohledu. Naši konstruktéři pečlivě optimalizují profily oběžných drah, aby maximalizovali únosnost, omezení rychlosti a únavovou životnost. Zvláštní pozornost byla věnována „Design for Manufacture“, aby bylo zajištěno optimální zbytkové napětí oběžné dráhy pro vynikající výkon. Zároveň je mnoho aplikací v prašných a kontaminovaných podmínkách, takže se uvažuje také o těsnění ložisek, aby se zabránilo kontaminaci.

Ušetřete výrobní náklady

Přibližně 70 % výrobních nákladů ložisek (náklady na materiál, náklady na nástroje a náklady na montáž) je určeno rozhodnutími o návrhu, zatímco zbývajících 30 % nákladů tvoří výrobní rozhodnutí, jako je plánování procesu nebo výběr obráběcího stroje. Naším cílem je optimalizovat zakázková ložiska tak, aby byla nákladově efektivní při výrobě, montáži a údržbě při zachování vysoké kvality. Společnost Aubearing může doporučit velikost ložisek, valivá tělesa, tvrdost, konfiguraci ozubení atd. a vyrábí velikosti ložisek v rozmezí od 200 mm vnitřního průměru do 6,000 XNUMX mm vnějšího průměru, aby vyhovovala vašim požadavkům na zatížení, velikost, rotaci a životní cyklus.

Termíny a výpočty ložisek by měl znát každý konstruktér

Ložiska se nacházejí prakticky v každé rotační sestavě zařízení a aplikací pro přenos energie. Vytvářejí hladký rotační pohyb a snižují tření a opotřebení. Při správné velikosti a používání bude většina ložisek fungovat mnoho let bez nutnosti výměny.

Rotační ložisko je široký pojem, který zahrnuje kluzná ložiska, hydrostatická a hydrodynamická ložiska, magnetická ložiska a valivá ložiska. Valivá ložiska lze dále rozdělit podle typu valivých prvků – kuličkové, válečkové a jehlové. Každý strojní konstruktér, který do své sestavy zahrnuje kuličková nebo válečková ložiska, by měl být obeznámen s výpočty životnosti a zatížení ložiska. Znalost těchto základních vzorců pomůže zajistit robustní konstrukci optimalizovanou pro dlouhou životnost.

Životnost ložiska

Životnost ložiska (L) je definována jako počet hodin, po které může ložisko běžet při dané konstantní rychlosti, než se projeví první známky únavy v materiálu buď ložiskového kroužku nebo některého z valivých těles.

Jmenovitá životnost ložisek (L10) je životnost v hodinách při konkrétní konstantní rychlosti, kterou dokončí nebo překročí 90 % skupiny zdánlivě identických ložisek. Jmenovitá životnost také odkazuje na životnost jednoho ložiska spojenou s 90% spolehlivostí. Jmenovitá životnost ložisek pro ložiska, která pracují při konstantní rychlosti, může být také vyjádřena v hodinách a označuje se jako L10h. Jednotky pro životnost jsou v milionech otáček (106 ot.).

Nosnost ložisek

Zatížení ložiska je vyjádřeno různými pojmy, z nichž každý má jedinečnou definici. Statická zatížení se týkají zatížení nerotujícího ložiska.

Základní únosnost (CB) je vypočtené konstantní zatížení pro radiální ložiska a ložiska s kosoúhlým stykem. Je to zatížení, které může skupina zdánlivě identických ložisek vydržet po dobu jednoho milionu otáček vnitřního kroužku, když je vnější kroužek držen v klidu. Jednotkami základního zatížení jsou libry (lb) nebo newtony (N).

Základní statická únosnost (Co) je radiální zatížení nerotujícího ložiska odpovídající vypočtenému kontaktnímu napětí v nejvíce zatíženém bodě kontaktu mezi valivým tělesem a oběžnou dráhou, které způsobí celkovou trvalou deformaci valivého tělesa a oběžné dráhy. 0.0001 průměru valivého tělesa. Jednotky pro základní statickou únosnost jsou libry (lb) nebo newtony (N).

Statické ekvivalentní zatížení (Po) je vypočtené statické, radiální zatížení. Je definováno jako zatížení, které by způsobilo stejnou celkovou trvalou deformaci na nejvíce namáhaném kontaktu valivého tělesa a oběžné dráhy, jako ta, ke které dochází při skutečném zatížení. Jednotky pro statické ekvivalentní zatížení jsou libry (lb) nebo newtony (N).

Základní dynamická únosnost (C) je vypočtené konstantní radiální zatížení, které skupina zdánlivě identických ložisek se stacionárním vnějším kroužkem může statisticky vydržet jeden milion otáček vnitřního kroužku. Jednotky pro základní dynamickou únosnost jsou libry (lb) nebo newtony (N).

Dynamické ekvivalentní zatížení (P) je jedním z faktorů používaných v rovnicích životnosti ložisek. Jedná se o konstantní, hypotetické radiální zatížení, které má stejný dopad na životnost ložiska jako to, ke kterému dochází při skutečném zatížení. Jednotky pro dynamické ekvivalentní zatížení jsou libry (lb) nebo newtony (N).

Výpočty

Životnost ložiska (L10) lze vypočítat podle následujícího vzorce. Požadované proměnné jsou základní dynamická únosnost (C) a dynamické ekvivalentní zatížení ložiska (P).

L₁₀ = (C/P)³

L₁₀ = životnost hodnocení (10⁶rev); C = základní dynamická únosnost (lb nebo N); P = dynamické ekvivalentní zatížení (lb nebo N)

Pro převod z otáček na hodiny vydělte rychlostí (ot/min).

L_10hrs = (C/P)³ x [(10⁶otáčky) / (N ot./min x 60 min/h)] = 16667/N x (C/P)³

N = rychlost (ot./min)

1. P = VF_r

2. P = XVF_r + YF_a

P = dynamické ekvivalentní zatížení; V = rotační faktor; X = radiální faktor; Y = faktor tahu; Fr = radiální zatížení; Fa = axiální zatížení

Když je vnější průměr ložiska (OD) roven nebo menší než 0.625 palce, lze použít následující hodnoty: X = 0.56, Y = 2.10 a e = 0.16. Pro ložiska s průměrem větším než 0.625 palce viz níže uvedená tabulka. Faktor „e“, uvedený v posledním sloupci tabulky níže, představuje poměr Fa/VFr. Jestliže Fa/VFr < e, pak se použije vzorec (1); pokud Fa/VFr > e, použije se vzorec (2).

I když tyto vzorce nabízejí dobrý výchozí bod, efektivní životnost ložisek a únosnost mohou ovlivnit i jiné faktory.

V některých aplikacích se může zatížení a rychlost během provozu lišit. To lze zohlednit při výpočtech zatížení ložisek, pokud jsou změny zatížení a rychlosti známé proměnné.
Mazání je dalším faktorem, který může mít významný vliv na životnost ložiska. U zapouzdřených ložisek často o životnosti ložiska rozhoduje životnost maziva.
Životnost ložisek mohou nepříznivě ovlivnit také podmínky prostředí a znečištění.
Materiál ložisek může také ovlivnit výkon. Například nosnost nerezové oceli 440C by měla být snížena přibližně o 20 % ve srovnání s ložiskovou ocelí 52100. Životnost ložisek není kvůli těmto a dalším faktorům exaktní vědou, nicméně použití těchto vzorců pomůže inženýrům vyvinout bezpečný a spolehlivý návrh jejich sestav.

Konstrukce kuličkového ložiska

Vynikající vlastnosti kuličkových ložisek jsou výsledkem technicky náročných kvalitativních charakteristik, které dosahují maximálních výkonnostních limitů. Různá opatření v konstrukci, jako je předpětí nebo vícenásobné uspořádání ložisek, působí proti výkonnostním omezením a zvyšují výkonnost ložisek.

PŘEDÍŽENÍ LOŽISEK

Předpětí je definováno jako trvale působící axiální síla na kuličkové ložisko, která vytváří pružnou deformaci v oblasti styku kuliček a oběžných drah.

OPTIMALIZACE VÝKONU PROSTŘEDNICTVÍM PŘEDNAČTENÍ

Instalace kuličkových ložisek s tuhým nebo pružinovým předpětím optimalizuje mnoho výkonnostních charakteristik pro provoz ložisek.

Snížené odpružení zajišťuje generování definovatelné radiální a axiální tuhosti (viz obrázek)
Vysoká přesnost chodu a zpracovatelnost i při měnícím se zatížení
Snížené vibrace a hluk
Zabraňte prokluzování a tření v kontaktu s valivými tělísky při vysokých rychlostech a vysokém zrychlení
Snížené kluzné třecí části při vysokých rychlostech (snížená změna kontaktního úhlu mezi vnitřním a vnějším kroužkem)
Zvýšená nosnost (v důsledku vnějšího zatížení a rychlosti otáčení) s dlouhou životností

TUHOST

Tuhost definuje velikost působení axiální síly [N] na kuličkové ložisko, která způsobí posun v kroužku ložiska o 1 μm.

Vhodné předpětí zvyšuje tuhost ložiska a podporuje únosnost ložiska vůči provozním silám.

ZDVIHACÍ SÍLA

Zvedací síla je síla, při které se ložisko stane bez zatížení prostřednictvím centrálního axiálního zatížení sady ložisek.
Pokud vnější axiální zatížení překročí zvedací sílu, …
… kuličky a oběžné dráhy nezatíženého kuličkového ložiska již nejsou v neustálém kontaktu.
… opotřebení se zvyšuje zvýšením kluzného tření.

PRUHOVÉ PŘEDZATĚŽENÍ

CHARAKTERISTIKY DESIGNU:

Ložisko 1 (pracovní strana) je axiálně upevněno ve skříni, ložisko 2 je uspořádáno axiálně pohyblivě (pevné uložení vnitřních kroužků na hřídeli)
Síla pružiny na vnějším kroužku ložiska 2 zajišťuje konstantní předpětí pro obě ložiska
Požadované předpětí pružiny se nastavuje pomocí dráhy pružiny (funkce dráha-síla podle charakteristiky pružiny)
Pro dokonalé výsledky předpětí je nutná dostatečná, axiální pohyblivost nastaveného vnějšího kroužku na plovoucím ložisku
Přestavování stavěcí pružiny probíhá ve směru působení vnějšího axiálního zatížení
Při použití jednotlivých ložisek: <~> lze použít nevyladěná ložiska
Při použití ložisek v tandemu (<< ~ >>) zajišťují ložiska stejného typu (L, M nebo S) rovnoměrné rozložení zatížení

CHARAKTERISTIKA:

Předpětí – nezávislé na rychlosti a teplotě – je výsledkem výhradně síly pružiny
Síla pružiny má za následek stejné předpětí ložiska a axiálního ložiska
Tepelná roztažnost hřídele a skříně nemá žádný vliv na předpětí
Systémy odpružených ložisek mohou mít nejvyšší otáčky

SOUPRAVY PEVNÝCH LOŽISEK PŘED PŘEPÍNÁNÍ

Uspořádání více ložisek v tzv. ložiskových sadách zvyšuje nosnost, tuhost a zvedací sílu.

Radiální tuhost pro všechna uspořádání je tedy:
při α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
při α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Referenční hodnoty pro páry ložisek v uspořádání O nebo X (viz údaje ložisek).
Vlivy související s provozem (jako jsou otáčky za minutu, zatížení) se neberou v úvahu.

VÍCENÁSOBNÉ USPOŘÁDÁNÍ SE 2 LOŽISKY (PÁR LOŽISEK)

S předpětím tuhého ložiska nabízejí specifikované páry ložisek v O, X nebo tandemovém uspořádání efektivní, nákladově efektivní a technické řešení pro mnoho aplikací.

O USPOŘÁDÁNÍ (DB)

>Tlakové čáry se rozbíhají ve směru osy ložiska

>Velká nosná základna (H) a vysoká tuhost proti klopným momentům
Absorpce axiální síly v obou směrech

Dvojice ložisek v uspořádání O

USPOŘÁDÁNÍ X (DF)
Tlakové čáry se sbíhají ve směru osy ložiska

>Necitlivé na únikové chyby
>Snížená velikost podpěrné základny a tuhost naklánění
>Absorpce axiální síly v obou směrech

Dvojice ložisek v uspořádání X

TANDEMOVÉ USPOŘÁDÁNÍ (DT)
Paralelní uspořádání ke směru zatížení

>Vyšší axiální únosnost (faktor 2) než jednoduché ložisko
>Obě ložiska mají stejný kontaktní úhel a jsou umístěna proti třetímu ložisku

Páry ložisek v tandemu

VÍCENÁSOBNÉ USPOŘÁDÁNÍ SE 3 NEBO LOŽISKY (SADA LOŽISEK)

S maximálními požadavky na tuhost systému nebo vysoké zatížení poskytují X, O nebo tandemová uspořádání se 3 nebo ložisky vynikající výkonnostní charakteristiky.

USPOŘÁDÁNÍ SE 3 LOŽISKY

USPOŘÁDÁNÍ SE 4 LOŽISKY

MEDZIPRROUŽKY

OPTIMALIZACE VÝKONU PROSTŘEDNICTVÍM MEZIPRROUŽKŮ
Instalací mezikroužků (distančních kroužků) lze dosáhnout diferencované optimalizace jednotlivých kvalitativních charakteristik párových ložisek. Šířka mezikroužku je alespoň šířka jednotlivého ložiska.

CHARAKTERISTIKA:
>Zvětšení podpěrné základny (H) a zvýšení radiální tuhosti
>Optimalizace odvodu tepla
>Vylepšené mazání ložisek díky optimalizovanému přívodu a výtlaku oleje

Šířka mezikroužku ≥ Šířka jednoho ložiska

CHARAKTERISTIKY DESIGNU:

>Materiál: 100 Cr6 nebo podobný, kalený (nejméně 45 HRC)
>Je třeba dbát na dobrou rovinnou rovnoběžnost mezi mezikroužky (viz také přesnost součástí).
>Požadovaná rovnoběžnost vnějšího a vnitřního mezikroužku je zajištěna rovinným broušením obou kroužků v jedné upínací operaci.
>U ložiskových sad s mezikroužky (např. <||<||>||>) se distanční kroužek mezi ložisky obrousí s různými trajektoriemi tlakového vedení a tím se koordinuje předpětí.

Distanční kroužek mezi různými cestami tlakového potrubí

ZMĚNA PŘEDZATĚŽENÍ POMOCÍ MEDZIPROROUŽKŮ

Mezikroužky umožňují změnu předpětí u již sladěných kuličkových ložisek.

Pokud je šířka mezikroužku hřídele menší než šířka pouzdra…

… zvyšuje se předpětí v O-uspořádání

… předpětí v poli X je sníženo

KONTAKTNÍ ÚHEL A PŘESNOST KOORDINACE

KONTAKTNÍ ÚHEL ⍺0

Úhel přímek mezi kontaktními body: Oběžná dráha vnitřního kroužku – koule – oběžná dráha vnějšího kroužku a radiální rovina definuje kontaktní úhel.

Kontaktní úhel je určen v závislosti na radiální vůli ložiska (vůli ložiska) a oskulaci oběžných drah.

Přenosy zatížení mezi oběma ložiskovými kroužky se provádějí přes kontaktní body oběžných drah s kuličkami.

Rovnoměrné rozložení zatížení na jednotlivá ložiska v uspořádání ložisek nastavuje stejný kontaktní úhel na všech zatížených ložiskách.

Standardní kontaktní úhel C (15°) a E (25°) )

KONTAKTNÍ ÚHEL SE ZMĚNÍ V ZÁVISLOSTI NA PROVOZU PROSTŘEDNICTVÍM…

… vnější síly
… vnitřní síly
(Odstředivá síla vnitřního kroužku a kuliček při vysokých rychlostech)
… vnitřní kroužek pasuje
… teplotní rozdíly mezi vnitřním kroužkem a vnějším kroužkem.
Odchylky kontaktního úhlu způsobují změny vlastností ložiska,
které ovlivňují chod ložiska.

Další kontaktní úhly jsou k dispozici na vyžádání.

PŘESNOST KONVERZNÍCH DÍLŮ

Orientační hodnoty pro seřízení hřídele a tolerance tvaru a polohy (DIN EN ISO 1101)

OPTIMALIZACE VLASTNOSTI VYSOKÝMI OTÁČKAMI

S rostoucími otáčkami (od cca n · Dm = 1.5 . 106 mm / min.) může progresivně rostoucí odstředivá síla způsobit rozšíření vnitřního kroužku a vést k funkčním nárazům. Například:

>Prokluzování vnitřního kroužku na kontaktu s hřídelí a na kontaktních plochách
>Třecí koroze
> Vibrace

Aby se zabránilo nadzvednutí vnitřního kroužku, doporučuje se pevnější uložení.

Korekční faktory pro předimenzovanou konstrukci ložisek a řadu ložisek:

SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15

Platí pro plné hřídele. Pro duté hřídele (50 %): Korekční faktor = 0.8

SOUPRAVY NAPÍNACÍCH LOŽISEK

OPTIMALIZACE VÝKONU PROSTŘEDNICTVÍM PŘESNÝCH OŘECHŮ

Použití přesných matic k upnutí ložisek (sad) podporuje optimální využití výkonnostní kapacity vysoce přesných kuličkových ložisek GMN.

.:

Pečlivá instalace s přesnými maticemi zabraňuje (přerušení, případně doplnění pomlčkou: mikropohyby);
mikropohyby způsobují kontaktní korozi.

>Boky matice obrouste v pravém úhlu k závitu matice a hřídele, aby nedošlo k naklonění ložiska nebo prohnutí hřídele (max. tolerance házení 2 μm)
>Připevněte přesnou matici na hřídel (proti povolení)
>Mezilehlé podložky a pouzdra musí být vyrobeny rovnoběžně s rovinami (max. 2 μm)

Dostatečně vysoká axiální upínací síla fixuje ložiska v určené poloze a zajišťuje požadované předpětí, přesnost a tuhost ložiska.

INSTALACE:

>Závit lehce namažte
>Přesné matice zašroubujte 2 až 3 násobkem utahovacího momentu TARGET, poté je opět povolte a utáhněte požadovaným utahovacím momentem (kompenzace teplotně závislých rozměrových změn vnitřních kroužků a sedel)
>Potřebné lisování několika ložisek (axiálních) a nutné překonání třecího odporu při nalisování ložisek na hřídel (radiální) je zajištěno 2 až 3násobným primárním (vylamovacím) utahovacím momentem

Hodnoty upínacích sil a utahovacích momentů jsou orientační hodnoty založené na zkušenostech a mohou se lišit v závislosti na aplikaci.