Vše, co byste měli vědět o kuličkových ložiscích

Vše, co byste měli vědět o kuličkových ložiscích

Ložiska jsou jednou z nejdůležitějších součástí všech průmyslových strojů. Tyto vysoce přesné součásti jsou rozhodující pro snížení tření a přenášení zatížení během rotačního pohybu. Na trhu jsou tisíce typů ložisek, včetně kuličková ložiska, válečková ložiska, kuželíková ložiska, jehlová ložiska a ložiskové jednotky. Zatímco kuličková ložiska jsou nejčastější typ ložiska, každý typ má své vlastní charakteristiky a výhody, díky kterým je vhodný pro určitá použití a aplikace a nikoli pro jiná v operačních prostředích.

Nyní společnost AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. shrnuje všechny informace o kuličkových ložiscích na základě let zkušenosti s výrobou ložisek. Kuličková ložiska jsou valivá ložiska, která používají valivé kuličky držené mezi vnitřní a vnější oběžnou dráhou k podpoře radiálního a axiálního zatížení působícího na rotující a vratně se pohybující hřídele. Tato kuličková ložiska se používají k zajištění hladkého pohybu s nízkým třením v rotačních aplikacích. Poskytují vysoký výkon a dlouhou životnost, přenášejí zatížení z kuliček na vnitřní kroužek. V tomto článku budeme diskutovat o různé typy kuličkových ložisek.

kuličková ložiska 1

Obsah

Konstrukce kuličkových ložisek

Kuličková ložiska se skládají ze čtyř hlavních částí, kterými jsou: 2 kroužky/dráhy, kuličky (valivá tělesa) a držáky (oddělovače kuliček).
Vnější kroužek je upevněn a namontován v pouzdře. Vnější kroužek také pomáhá při přenosu radiálního zatížení z ložiska na pouzdro. Vnitřní kroužek podpírá a vede hřídel během otáčení a je namontován na rotující hřídeli. Funkcí valivých těles je přenášet zatížení a rozkládat je po oběžné dráze.

Valivá tělesa se otáčejí jinou rychlostí než vnitřní kroužek, ale otáčejí se kolem vnitřního kroužku. Brankář funguje jako bariéra, která zabraňuje vzájemné kolizi míčků. Axiální ložiska jsou vystavena zatížením rovnoběžným s osou otáčení, nazývaným axiální zatížení. Axiální kuličková ložiska se skládají ze dvou stejně velkých kroužků.

kuličková ložiska-díly

Typy kuličkových ložisek

Podle konstrukce a struktury lze kuličkové ložisko rozdělit do několika typů. Běžná provedení kuličkových ložisek jsou popsána níže. Čtěte dále a dozvíte se o různé typy kuličkových ložisek a jejich použití.

Typy kuličkových ložisek

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou navrženy tak, aby ložisko svíralo kontaktní úhel mezi kroužky a kuličkami, když je ložisko používáno. Hlavním konstrukčním znakem tohoto typu kuličkového ložiska je, že osazení jednoho nebo obou kroužků je vyšší než druhé. Aby tato ložiska správně fungovala, je třeba při montáži vyvinout axiální zatížení. Toto zatížení (nebo předpětí) vytváří kontaktní linii (nebo kontaktní úhel) mezi vnitřním kroužkem, kuličkami a vnějším kroužkem. Předpětí může být zabudováno do ložiska nebo může být vytvořeno při zasunutí ložiska do sestavy. Kontaktní úhly se pohybují od 15° do 40° a měří se vzhledem k přímce kolmé k ose ložiska. Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem mají oběžné dráhy vnitřního a vnějšího kroužku, které jsou vůči sobě posunuty ve směru osy ložiska. To znamená, že tato ložiska jsou navržena tak, aby přenášela kombinovaná zatížení, tj. radiální a axiální zatížení působící současně. Tyto typy kuličkových ložisek jsou k dispozici v různých designových stylech, s těsněními nebo štíty. Nejen, že zabraňují kontaminaci, ale také fungují jako zadržovač pro maziva. Tato ložiska mohou být vyrobena z nerezové oceli, hybridní keramiky nebo plastu a mohou být chromovaná, kadmiová nebo jinak pokovená. Kromě toho mohou být předmazány, přemazány nebo mají pevné mazací schopnosti. Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem se dále dělí na následující podtypy:

Jednořadé kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem

Jednořadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem

Tato ložiska používají velký počet kuliček k zajištění relativně vysoké únosnosti, mohou přenášet axiální zatížení pouze v jednom směru, jsou obvykle upravena pro druhé ložisko a mají neoddělitelné ložiskové kroužky.

Mezi výhody jednořadých kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem patří:

  • Vysoká nosnost

  • Dobrý běžecký výkon

  • Snadno instalovatelná univerzálně spárovatelná ložiska

Dvouřadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem

S konstrukcí odpovídající dvěma jednořadým ložiskům uspořádaným zády k sobě, ale kde dvě jednořadá ložiska zabírají příliš mnoho axiálního prostoru, mohou přenášet radiální a axiální zatížení v obou směrech a klopné momenty. Mezi výhody dvouřadých kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem patří:

  • Menší osový prostor

  • Přijímá radiální a axiální zatížení v obou směrech

  • Zvládá klopné momenty

  • Pevné uspořádání ložisek

Dvouřadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem

Čtyřbodová kuličková ložiska s kosoúhlým stykem

Čtyřbodová kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou navržena pro nesení axiálních zatížení ve dvou směrech a mají vysokou únosnost, mohou nést omezená radiální zatížení pro dané axiální zatížení, využívají méně axiálního prostoru než dvouřadá ložiska a jsou oddělitelná.

Mezi výhody čtyřbodových kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem patří:

  • Vhodné pro axiální zatížení v obou směrech

  • Menší osový prostor

  • Vysoká nosnost

  • Samostatný design

  • Zlepšený průtok oleje

  • Omezená deformace vnitřního kroužku při působení vysokých upínacích sil

Čtyřbodová kuličková ložiska s kosoúhlým stykem

Nejběžnější jsou kuličková ložiska s hlubokou drážkou typ kuličkového ložiska a lze je zakoupit v konfiguracích utěsněných, stíněných a pojistných kroužků. Rozměry kroužků v těchto typech ložisek přesně odpovídají rozměrům obsažených kuliček. Jsou také skvělé pro podporu těžkých nákladů. Ložiska s hlubokou drážkou poskytují radiální a axiální podporu. Neexistuje však způsob, jak upravit kontaktní úhel, aby se změnila relativní úroveň takového zatížení. Kuličková ložiska se dále dělí na následující podtypy:

Jednořadá kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Jednořadá kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou nejběžnějším typem kuličkových ložisek. Používají se velmi široce. Drážky oběžné dráhy vnitřního a vnějšího kroužku jsou kruhové oblouky s poloměrem mírně větším než je poloměr kuliček. Kromě radiálních zatížení lze v obou směrech použít také axiální zatížení. Díky nízkému točivému momentu jsou ideální pro aplikace vyžadující vysokou rychlost a nízkou ztrátu výkonu. U otevřených ložisek jsou tato obvykle opatřena ocelovými štíty nebo pryžovými těsněními na jedné nebo obou stranách a jsou předem namazána mazivem.

Jednořadá kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Dvouřadá kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Dvouřadá kuličková ložiska svou konstrukcí odpovídají jednořadým kuličkovým ložiskům. Jejich hluboké a souvislé drážky oběžné dráhy jsou těsně integrovány s kuličkami, což umožňuje ložiskům odolávat radiálnímu i axiálnímu zatížení v obou směrech. Tyto typy kuličkových ložisek jsou vhodné pro uložení, kde je únosnost jednořadých ložisek nedostatečná. Pro stejnou díru a vnější průměr jsou dvouřadá ložiska o něco širší než jednořadá ložiska řady 62 a 63, ale mají mnohem vyšší únosnost. Dvouřadá kuličková ložiska lze použít pouze jako otevřená ložiska (bez těsnění nebo štítů).

Dvouřadá kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Axiální kuličková ložiska jsou určeny pro čistě axiální zatížení. Tato ložiska mohou přenášet malé nebo žádné radiální zatížení. Valivými prvky mohou být kuličky, jehly nebo válečky. Otočné kroužky nebo ložiska točny mohou přenášet axiální, radiální a momentová zatížení. Nemontují se na pouzdro nebo hřídel, ale přímo na povrch základny. Vnitřní i vnější kroužek mají montážní otvory. Vnitřní kroužek, vnější kroužek nebo oba mohou mít integrální ozubená kola. Tato ložiska jsou známá jako stolní ložiska, ložiska točny a otočné kroužky. Axiální kuličková ložiska nabízejí nízkou hlučnost, hladký chod a schopnost pro vysokorychlostní aplikace. Lze je použít jako jednosměrná nebo obousměrná ložiska, výběr závisí na tom, zda je zatížení jednosměrné nebo obousměrné.

Jednosměrná axiální kuličková ložiska sestávají z podložkového ložiskového kroužku s drážkami oběžných drah. Kroužek spojený s hřídelí se nazývá hřídelový kroužek (nebo vnitřní kroužek) a kroužek spojený s pouzdrem ložiska se nazývá sedlový kroužek (nebo vnější kroužek).

Ve dvousměrném axiálním kuličkovém ložisku jsou tři kroužky a prostřední kroužek (střední kroužek) je připevněn k hřídeli. Existují také axiální kuličková ložiska s vyrovnávací sedlovou podložkou pod podložkou pouzdra pro kompenzaci nesouososti hřídele nebo montážních chyb. Lisované ocelové klece se obvykle používají pro menší ložiska, zatímco opracované klece se používají pro větší ložiska.

Dvousměrné axiální kuličkové ložisko

Duplexní kuličkové ložisko

Kombinace dvou kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem tvoří duplexní ložisko. Možné kombinace zahrnují čela k sobě, které mají vnější čela kroužku k sobě (typ DF), zády k sobě (typ DB) nebo obě přední čela ve stejném směru (typ DT). Duplexní ložiska DF a DB jsou schopna přenášet radiální a axiální zatížení v obou směrech. Typ DT se používá tam, kde je silné axiální zatížení v jednom směru a je nutné vyvinout zatížení rovnoměrně na každé ložisko.

Nyní, když jste se seznámili s běžnými konstrukcemi kuličkových ložisek, pojďme se seznámit s konstrukčními typy kuličkových ložisek.

Kuličkové ložisko Conrad

Tyto typy kuličkových ložisek se montují umístěním vnitřního kroužku do excentrické polohy vzhledem k vnějšímu kroužku, přičemž dva kroužky jsou v kontaktu v jednom bodě, což má za následek velkou mezeru naproti bodu kontaktu. Kuličky jsou vloženy skrz mezeru a poté rovnoměrně rozmístěny kolem sestavy ložiska, což způsobí, že se kroužky stanou soustřednými. Montáž je dokončena namontováním klece na kuličky, aby byla zachována jejich vzájemná poloha.

Ložiska Conrad vydrží radiální i axiální zatížení, ale mají nevýhodu nižší únosnosti kvůli omezenému počtu kuliček, které lze zatížit do sestavy ložiska. Pravděpodobně nejznámější průmyslové kuličkové ložisko je ve stylu Conrad s hlubokou drážkou. Ložisko se používá ve většině strojírenských odvětví.

Kuličkové ložisko s výplní drážky

V radiálním ložisku s výplní drážky jsou vnitřní a vnější kroužky na jedné ploše opatřeny zářezy, takže když jsou zářezy vyrovnány, mohou být kuličky vsunuty do výsledné drážky a sestavit ložisko. Štěrbinové ložisko má tu výhodu, že lze sestavit kuličky, což má za následek vyšší radiální únosnost než ložisko Conrad stejných rozměrů a typu materiálu. Ložisko s výplní drážky však nemůže přenášet významné axiální zatížení a drážky způsobují nespojitost v kroužcích, což může mít malý, ale nepříznivý vliv na pevnost.

Naklápěcí kuličkové ložisko

Naklápěcí kuličková ložiska mají dvě řady kuliček, běžně kulovou oběžnou dráhu ve vnějším kroužku a dvě hluboké nepřerušované drážky oběžné dráhy ve vnitřním kroužku. Jsou k dispozici otevřené nebo uzavřené. Tyto typy kuličkových ložisek jsou necitlivé na úhlovou nesouosost hřídele vůči tělesu, která může být způsobena např. vychýlením hřídele.

Mezi výhody samonaklápěcích kuličkových ložisek patří:

  • Přizpůsobte statické a dynamické nesouososti

  • Vynikající vysokorychlostní výkon

  • Minimální údržba

  • Nízké tření

  • Vynikající výkon při nízké zátěži

  • Samonaklápěcí kuličková ložiska mohou snížit hladinu hluku a vibrací, například u ventilátorů.

Naklápěcí kuličkové ložisko

Lineární kuličková ložiska

Lineární kuličková ložiska jsou navržena tak, aby poskytovala volný pohyb v jednom směru. Jsou nejrozšířenější řadou lineárních saní a zajišťují hladký a přesný pohyb podél lineárního designu s jednou osou. Tato kuličková ložiska se samomaznou technologií umožňují optimální výkon a spolehlivost. Skládají se ze dvou řad lineárních kuličkových ložisek integrovaných do čtyř tyčí na střídavých stranách základny.

Lineární kuličková ložiska

Radiální kuličkové ložisko

Radiální kuličková ložiska jsou vhodná pro širokou škálu účelů a nabízejí výjimečnou úroveň výkonu. Tyto typy kuličkových ložisek mají kapacitu pro radiální nebo axiální zatížení působící na hřídel. Kombinovaná aplikace takových zatížení však vyžaduje axiální úhlový kontakt. Nastavení úhlu axiálního radiálního ložiska umožňuje rovnoměrné rozložení axiálního a radiálního zatížení spolu s kuličkovými ložisky s kosoúhlým stykem.

Odlehčené závodní kuličkové ložisko

Odlehčená závodní kuličková ložiska jsou „odlehčená“, jak název napovídá, tím, že mají buď zmenšený vnější průměr vnitřního kroužku na jedné straně vnitřního průměru vnějšího kroužku, zvětšeného na jedné straně. To umožňuje sestavení většího počtu kuliček buď do vnitřního nebo vnějšího kroužku a poté nalisování přes reliéf. Někdy se vnější kroužek zahřeje, aby se usnadnila montáž. Stejně jako konstrukce s výplní štěrbin, odlehčená závodní konstrukce umožňuje větší počet kuliček než konstrukce Conrad, a to až do plného doplnění a další počet kuliček poskytuje extra nosnost. Odlehčené kroužkové ložisko však může nést významná axiální zatížení pouze v jednom směru.

Zlomené závodní kuličkové ložisko

Dalším způsobem montáže kuliček do radiálního kuličkového ložiska je radiální „zlomení“ jednoho z kroužků po celé délce, vložení kuliček dovnitř, opětovné sestavení zlomené části a následné použití dvojice ocelových pásků k přidržení zlomeného kroužku. sekce spolu v zarovnání. Opět to umožňuje koule, včetně plného doplnění kuliček, ale na rozdíl od konstrukce s výplní štěrbiny nebo odlehčené drážky může podporovat významné axiální zatížení v obou směrech.

Ložiska s přírubou na vnějším kroužku zjednodušují axiální umístění. Pouzdro pro takové typy kuličkových ložisek může sestávat z průchozího otvoru jednotného průměru, ale vstupní plocha pouzdra musí být opracována skutečně kolmo k ose otvoru. Výroba takových přírub je však velmi nákladná. Cenově výhodné uspořádání vnějšího kroužku ložiska s podobnými výhodami je drážka pojistného kroužku na jednom nebo obou koncích vnějšího průměru. Pojistný kroužek přebírá funkci příruby.

Kuličkové ložisko s přírubou

Kuličkové ložisko v kleci

Klece se obvykle používají k zajištění kuliček v kuličkovém ložisku typu Conrad. U jiných konstrukčních typů kuličkových ložisek mohou snižovat počet kuliček v závislosti na konkrétním tvaru klece a tím snižovat nosnost. Bez klecí je tangenciální poloha stabilizována klouzáním dvou konvexních ploch po sobě. U klece je tangenciální poloha stabilizována klouzáním konvexního povrchu v přizpůsobeném konkávním povrchu, který zabraňuje promáčknutí kuliček a má nižší tření.

Hybridní kuličkové ložisko

Keramické ložiskové kuličky mohou vážit až o 40 % méně než ocelové, v závislosti na velikosti a materiálu. To snižuje odstředivé zatížení a smyk, takže hybridní keramická ložiska mohou pracovat o 20 % až 40 % rychleji než konvenční ložiska. To znamená, že drážka vnějšího kroužku vyvíjí menší sílu dovnitř proti kouli, když se ložisko točí. Toto snížení síly snižuje tření a valivý odpor. Lehčí kuličky umožňují, aby se ložisko točilo rychleji a spotřebovalo méně energie na udržení rychlosti.

Tato ložiska používejte jak keramické kuličky, tak rasu. Tato ložiska jsou odolná vůči korozi a zřídka vyžadují mazání, pokud vůbec. Vzhledem k tuhosti a tvrdosti kuliček a oběžného kola jsou tato ložiska při vysokých otáčkách hlučná. Tuhost keramiky činí tato ložiska křehkými a náchylnými k praskání při zatížení nebo nárazu. Vzhledem k tomu, že koule i kroužek mají podobnou tvrdost, opotřebení může vést k odštípnutí při vysokých rychlostech kuliček i kroužku, což může způsobit jiskření.

Keramické ložisko

Materiály používané v kuličkových ložiskách

Projekt materiály používané k výrobě kuličkových ložisek se značně liší, ale vždy byl kladen velký důraz na materiál prstenů. To zajišťuje koordinovanou interakci klece, vnějších a vnitřních kroužků. To je často důležité, když aplikace zahrnuje ohřev nebo chlazení ložiska. Provozní výkon kuličkových ložisek je důležitý; musí být dobré. Níže je uveden seznam nejběžnějších materiálů používaných k výrobě kuličkových ložisek a jejich vztah k materiálům kroužků:

  • Vyšší tvrdost, tím delší životnost

  • Nižší cena

  • Dobré pro teploty 120 °C konstantní až do 150 °C přerušovaně

  • Špatná odolnost proti korozi

Toto je standardní ocel pro většinu kuličkových ložisek. Je tvrdší než nerezová ocel, což znamená vyšší životnost. Má také vynikající nízkou hlučnost než standardní nerezová ocel třídy 440. Chromová ocel má ve skutečnosti nízký obsah chrómu a není odolná proti korozi. Chromová ocel snese trvalé teploty až 120 °C. Nad touto teplotou dochází k větší rozměrové změně a je ovlivněna tvrdost, čímž se snižuje nosnost. Může přerušovaně odolávat až 150 °C, ale nad touto teplotou se životnost ložiska výrazně snižuje.

Martenzitická nerezová ocel třídy 440 (předpona "S")

  • Dobrá odolnost proti korozi vůči vodě a mnoha slabým chemikáliím

  • Vhodné pro konstantní teplotu -70 °C až 250 °C nebo přerušovanou teplotu 300 °C

  • Mírně měkčí než chromová ocel, a proto nižší nosnost

  • Koroze ve slané vodě nebo solné mlze, špatná odolnost vůči kyselinám a zásadám

  • dražší než chromová ocel

nerezová ocel třídy 440, odolná vůči korozi díky vyššímu obsahu chrómu a přídavku niklu, se nejčastěji používá pro kuličková ložiska odolná proti korozi. Chróm reaguje se vzdušným kyslíkem a vytváří na povrchu oceli vrstvu oxidu chrómu, která se nazývá pasivační film. Je vytvrzený tepelným zpracováním a má dobrou kombinaci pevnosti a odolnosti proti korozi. Na rozdíl od austenitické oceli třídy 300 je tato ocel magnetická.

Nosnost třídy AISI440 je asi o 20 % nižší než u chromové oceli, takže životnost bude mírně snížena. Tato třída vykazuje dobrou odolnost proti korozi při vystavení sladké vodě a některým slabším chemikáliím, ale bude korodovat v prostředí s mořskou vodou nebo při kontaktu s mnoha agresivními chemikáliemi.

Nerezová ocel třídy KS440/ACD34/X65Cr13 s nižším obsahem uhlíku ve srovnání se standardní jakostí AISI440C má vyšší odolnost proti korozi, větší nosnost (cca o 10 % nižší než u chromové oceli) a vynikající nízkou hlučnost. Nerezová ocel třídy 440 také odolá vyšším teplotám než chromová ocel, až do 250 °C konstantní a až 300 °C přerušovaně, ale se sníženou nosností. Nad 300 °C se životnost ložisek výrazně snižuje.

  • Vynikající odolnost proti korozi vůči vodě, slané vodě a mnoha chemikáliím

  • Vhodné pro teploty plného zatížení až do 500 °C

  • Vhodné pro kryogenní aplikace až do -250°C

  • Zanedbatelná odezva na magnetická pole

  • Drahší než jakost 440 kvůli nižšímu výnosu.

  • Vhodné pouze pro velmi nízké zatížení a nízké rychlosti

  • Nevhodné pro aplikace s nízkou hlučností

Ložiska z nerezové oceli třídy 316 se používají pro lepší odolnost proti korozi vůči mořské vodě, slané vodě a určitým kyselinám/zásadám. Jsou vhodné pro aplikace při velmi vysokých teplotách, protože ocel lze použít při teplotách až 500 °C. Mohou být také použity v kryogenních aplikacích, protože ocel zůstává tažná až do -250 °C. Na rozdíl od ložisek třídy 440 jsou ložiska z nerezové oceli 316 klasifikována jako nemagnetická kvůli jejich zanedbatelné odezvě na magnetická pole, ačkoli nerezová ocel 316 se může stát magnetickou po zpracování za studena.

Nerezová ocel třídy 316 nemůže být vytvrzena tepelným zpracováním a snese pouze nízké zatížení a rychlosti. Kuličková ložiska z nerezové oceli 316 mají výrazně nižší zatížení a rychlost než ekvivalentní ložiska třídy 440. Nerezová ocel třídy 316 vykazuje dobrou odolnost proti korozi v mořském prostředí při použití nad vodoryskou nebo při dočasném ponoření, když se opláchne čistou vodou. Není vhodné pro trvalé ponoření, pokud na ložisku nedochází k pravidelnému vysokorychlostnímu proudění vody. Je to proto, že pasivační film na povrchu nerezové oceli závisí na přítomnosti kyslíku, aby se sám regeneroval. V podmořských prostředích s nízkým obsahem kyslíku, jako je stojatá mořská voda nebo pod bahnem/bahnem, může být ocel náchylná k důlkové nebo štěrbinové korozi. Nerezová ocel 316 je méně odolná vůči teplé mořské vodě. Důlková koroze je rizikem v mořské vodě nad 30 °C, zatímco štěrbinová koroze se může objevit při 10-15 °C. Třída 316 je stále odolná vůči korozi než 440. Ložiska vyrobená z nerezové oceli třídy 316 lze používat při vysokých teplotách za předpokladu použití vhodného materiálu klece nebo plného zaplnění ložiska. Polyethylen, PEEK nebo PTFE se běžně používají pro klece v ložiskách z nerezové oceli 316.

Strojírenský plast

Acetalová pryskyřice / POM-C (AC)

  • Vynikající odolnost proti korozi vůči vodě, slané vodě a slabým chemikáliím

  • Nemagnetické

  • Je možná pouze polopřesná třída

  • Teplotní rozsah -40°C až +110°C

  • Vhodné pouze pro velmi nízké zatížení a nízkou rychlost

PEEK (PK)

  • Vynikající odolnost proti korozi vůči vodě, slané vodě a většině chemikálií

  • Dobrý výkon při vysokých teplotách

  • Nemagnetické

  • Široký teplotní rozsah od -70°C do +250°C 

  • Pouze polopřesné, ale větší pevnost, takže vhodné pro vyšší zatížení a rychlost než jiné plasty

Polyethylen (PE)

  • Vynikající odolnost proti korozi vůči vodě, slané vodě a mnoha chemikáliím

  • Extrémně nízká absorpce vlhkosti

    Nemagnetické

  • Teplotní rozsah od -40°C do +80°C

  • Vhodné pouze pro nízké zatížení a nízkou rychlost a polopřesnost

PTFE (PT)

  • Vynikající odolnost proti korozi vůči vodě, slané vodě a většině chemikálií

  • Extrémně nízká absorpce vlhkosti

  • Dobrý výkon při vysokých teplotách

  • Nemagnetické

  • Velmi široký teplotní rozsah od -190°C do +200°C

  • Vhodné pro nižší zatížení a rychlosti než jiné plasty a pouze polopřesné

PVDF (PV)

  • Vynikající odolnost proti korozi vůči vodě, slané vodě a většině chemikálií

  • Extrémně nízká absorpce vlhkosti

  • Odolává vyšším teplotám než acetal a polypropylen

  • Nemagnetické

  • Poměrně široký teplotní rozsah od -50°C do +150°C

  • Vhodné pouze pro nízké zatížení a nízkou rychlost a polopřesnost

Standardní polymerová ložiska AUB odolná proti korozi mají kroužky z polyoxymethylenové pryskyřice (POM-C), nylonové (PA66) klece a kuličky vyrobené z nerezové oceli 316 nebo skla. Jsou vhodné i pro potravinářské aplikace. V přítomnosti určitých chemikálií však korodují a klece PA66 po delší expozici absorbují vodu, což má za následek ztrátu pevnosti v tahu. Existuje mnoho alternativních materiálů pro kroužky, klece a kuličky, jako je polypropylen, PTFE, PEEK nebo PVDF.

Všechna plastová ložiska jsou polopřesná ložiska a stejně jako ložiska z nerezové oceli 316 by se neměla používat v přesných aplikacích. Vzhledem k měkčímu materiálu mají PEEK sice lepší nosnost, ale na nic jiného než na nízké zatížení a nízké otáčky se nehodí. Materiály PTFE, PEEK a PVDF se liší v odolnosti proti korozi, aby poskytovaly nejlepší celkovou chemickou odolnost.

Při použití plastových ložisek při vysokých teplotách je třeba dbát na výběr správného materiálu. Acetalová ložiska by se neměla používat při teplotách nad 110°C, polypropylen pouze do 80°C, ale i jiné materiály mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám, zejména PTFE a PEEK, které jsou i přes nižší zatížení vhodné pro teploty do 250°C hodnocení PTFE. Obecně se plastová ložiska pro vakuové aplikace nedoporučují. Výjimkou je PEEK, který má velmi dobré odplyňovací vlastnosti.

Keramika

Zirkonie / ZrO2 (předpona "CCZR")

  • Vysoká odolnost proti korozi vůči kyselinám a zásadám, ale může degradovat po delším vystavení horké vodě nebo páře. Byly také provedeny studie nízkoteplotní degradace oxidu zirkoničitého v přítomnosti vlhkosti nebo vody. Existují důkazy o určitém zeslabení povrchu, ale vliv na výkon ložiska je neprůkazný a nepředpokládá se, že by vážně ovlivnil ložiska zirkonia při nízkých teplotách nebo pokojové teplotě.

  • Široký teplotní rozsah od -190°C do 400°C bez klece

  • Nemagnetické a elektricky izolující

  • Nižší otáčky a zatížení než u ocelových ložisek

  • Nevhodné pro aplikace s nízkou hlučností

  • 75 % hustoty oceli

  • Vyšší pevnost v ohybu a nižší modul pružnosti než jiná keramika, takže je lepší pro malá rázová zatížení a přesahy

  • Roztažnost podobná chromové oceli a stejná jako u nerezové oceli 440, takže není problém použít s ocelovou hřídelí při vysoké teplotě

  • Velmi dobrá korozní odolnost vůči vodě, slané vodě, kyselinám a zásadám

  • Velmi široký teplotní rozsah od -210°C do 800°C bez klece

  • Nemagnetické, elektricky izolující a vhodné pro použití v aplikacích s vysokým vakuem

  • Nižší rychlost a zatížení než u přesných ocelových ložisek, ale u vysokorychlostních hybridních ložisek se používají kuličky Si3N4

  • Nevhodné pro aplikace s nízkou hlučností

  • 40 % hustoty oceli

  • Velmi nízká tepelná roztažnost, proto zvažte vhodné uložení hřídele/pouzdra pro vysokoteplotní aplikace

  • Nedoporučuje se pro rázové zatížení nebo uložení s přesahem

  • Nejlepší odolnost keramiky proti korozi

  • Nejlepší výkon při vysokých teplotách až do 1600 °C bez klece

  • Nemagnetické

  • Elektricky vodivé

  • 40 % hustoty oceli

  • Velmi nízká tepelná roztažnost, proto zvažte vhodné uložení hřídele/pouzdra pro vysokoteplotní aplikace

  • Nejkřehčí, takže nesnese rázové zatížení

  • Nedodáváno ze skladu

Plně keramická ložiska jsou mnohem dražší než ocelová ložiska, a proto se často používají v prostředích, která jsou pro ocelová ložiska příliš drsná. Mají dobrou až vynikající odolnost proti korozi v závislosti na použitém materiálu a chemikáliích a obvykle se dodávají bez mazání. Jsou nemagnetické a na rozdíl od karbidu křemíku jsou elektricky izolující. Celokeramická ložiska mohou mít klece z PTFE nebo PEEK nebo mohou být dodávána jako typy s plným počtem, tj. bez klecí. Pokud jsou dodávány jako kompletní doplněk, lze je používat při velmi vysokých teplotách.

Protože je keramika mnohem tvrdší než ocel, je křehká. Ocel snese velké nárazy prostřednictvím plastické deformace, zatímco keramika je náchylná k praskání. Proto se celokeramická ložiska, zejména nitrid křemíku a karbid křemíku, nedoporučují používat tam, kde je pravděpodobné velké rázové zatížení. Díky větší křehkosti unesou celokeramická ložiska přibližně 65 % až 75 % zatížení ocelových ložisek. Limitní rychlost celokeramických ložisek je jen asi 25 % rychlosti stejného ocelového ložiska, protože kroužky jsou méně kulaté a je zde větší riziko náhlého selhání v důsledku nižší pevnosti v ohybu oproti oceli.

Použití ložisek z nitridu křemíku nebo karbidu křemíku s ocelovými hřídeli nebo pouzdry ve vysokoteplotních aplikacích může způsobit problémy s montáží kvůli velkým rozdílům v koeficientu roztažnosti. Pokud se nepočítá s větší roztažností ocelového hřídele v keramickém vnitřním kroužku při vysokých teplotách, může dojít k poškození ložiska. Oxid zirkoničitý je méně problematický, protože koeficient roztažnosti je podobný oceli. Podrobnosti naleznete v části uložení hřídele/pouzdra.

Hybridní ložiska (předpona „CB“ nebo „SCB“):  Nitrid křemíku je nejoblíbenější pro kuličky v hybridních ložiskách, protože má pouze 40 % hustoty ložiskové oceli, ale je mnohem tvrdší a poskytuje větší odolnost proti opotřebení. Hybridní ložiska jsou také schopna vyšších otáček díky nižší odstředivé síle generované keramickými kuličkami. V důsledku nižší elasticity kuliček je však kontaktní plocha mezi kuličkami a oběžnou dráhou menší, což způsobuje vyšší kontaktní tlak. To může způsobit rychlejší opotřebení oběžných drah. Nárůst otáček u hybridních ložisek je při dostatečném mazání přibližně 30-40 %. Hybridní ložiska mohou také pracovat lépe s omezeným mazáním, ale rychlost chodu by měla být snížena. Méně také podléhají smyku koule při velkém zrychlení s nízkou zátěží.

Držáky ložisek

Ložiskové držáky rozdělují kuličky rovnoměrně kolem oběžných drah, aby se zabránilo kontaktu kuličky s kuličkou a umožnily vyšší rychlosti. Pomáhají také zadržovat mastnotu kolem kuliček a oběžných drah. Pro větší přesnost a zabránění dodatečnému tření je důležité nedovolit příliš velký radiální pohyb držáku. K tomu je klec vedena kuličkami nebo jedním z kroužků.

Kovová korunka / stuha

držáky korunkové klece

Tyto standardní držáky jsou vyrobeny z uhlíkové oceli pro chromová ložiska a nerezové oceli třídy AISI304 nebo AISI420 pro nerezová ložiska. Ty byly často vyrobeny z mosazi, která také nabízela schopnost vysoké teploty, ale to je mnohem méně běžné kvůli vyšším nákladům na mosaz a pokrokům v technologii oceli.

držáky klecí

Pro vyšší teploty se obvykle doporučuje nerezová ocel. Korunní klec a pásková klec plní stejnou funkci, ale korunová klec se používá především u menších miniaturních ložisek a tenkostěnných ložisek, kde je omezený prostor. Ocelové klece jsou preferovány pro náročné provozní podmínky a tam, kde dochází k vysokým úrovním vibrací. Klece z nerezové oceli 316 lze osadit do celokeramických ložisek od vrtání 8 mm výše.

  • Vhodné pro střední a nízkou rychlost

  • Snese vyšší teploty v závislosti na typu oceli

  • Typ korunky – vedený vnitřním kroužkem

  • Typ stuhy – převážně kuličkové vedení

Zesílená nylonová koruna (TW)

nylonový držák

Tato lisovaná syntetická klec vyztužená skelnými vlákny má lepší kluzné vlastnosti než ocelové klece a vytváří nižší kolísání točivého momentu. Dokáže zvýšit maximální rychlost až o 60 %, takže se často používá ve vysokorychlostních aplikacích a má dobré nízkohlučné vlastnosti. Tento držák není vhodný pro kryogenní aplikace, protože ztrácí svou elasticitu pod přibližně 30 °C. Ve vakuových aplikacích může zkřehnout.

  • Vysoká rychlost a nízká hlučnost

  • Teplotní rozsah cca -30 až + 120 ° C

  • Kuličkové vedení

Polyetylenová korunka (PE)

PE_retainer

Tento nízkorychlostní držák je vyroben z vysokohustotního polyethylenu (HDPE) a používá se v ložiskách z nerezové oceli 316. Má velmi dobrou odolnost proti korozi, takže může být použit v přítomnosti mořské vody a mnoha chemikálií.

  • Velmi odolný proti korozi

  • Teplotní rozsah -40 až +80°C 

  • Vnitřní kroužek vedený

PEEK Crown (PK)

držák PEEK

Klece PEEK se běžně používají v keramických ložiskách, ložiscích z nerezové oceli 316 a ložiskách PEEK. Jsou vysoce odolné proti korozi, mají široký teplotní rozsah a jsou vhodné pro použití ve vakuovém prostředí.

  • Velmi odolný proti korozi

  • Nízké odplynění, takže vhodné pro vakuové použití

  • Teplotní rozsah -70 až + 250 ° C 

  • Vnitřní kroužek vedený

PTFE koruna (PT)

PTFE držák

Tato klec se používá pro keramická ložiska, ložiska z nerezové oceli 316 a ložiska z PTFE. Je vysoce odolný vůči korozi a má velmi široký teplotní rozsah.

  • Velmi odolný proti korozi

  • Teplotní rozsah -190 až + 200 ° C 

  • Vnitřní kroužek vedený

Nylonová korunka (PA)

PA66_retainer

To se používá hlavně v našich ložiskách z acetalového plastu. Na rozdíl od klece TW se nejedná o zesílenou klec, takže není vhodná pro vysoké rychlosti. Je odolný proti korozi, ale při trvalém používání ve vodě nebo trvale vlhkém prostředí může po několika měsících bobtnat.

  • Odolná proti korozi

  • Teplotní rozsah -30 až +100°C 

  • Vnitřní kroužek vedený

Úplný doplněk (F/B)

plný komplementbrg

Plnohodnotné (nebo celokuličkové) ložisko obsahuje kuličky navíc a nemá žádný držák. Používá se pro svou větší radiální únosnost, i když axiální únosnost je velmi malá. Tato ložiska lze používat pouze při nízkých otáčkách a krouticí moment ložiska se zvyšuje v důsledku tření kuličky o kuličku. Vylepšená ocel a techniky kalení zvýšily únosnost ložisek s klecí a ložisko s plným počtem je nyní mnohem méně běžné.

  • Vyšší radiální únosnost

  • Mnohem nižší rychlosti než v kleci

  • Nízké axiální zatížení 

  • Zvýšený moment ložiska

Řešení běžných problémů s držáky

Od selhání mazání až po nesouosost ložisek dochází z celé řady důvodů. Držáky však mohou podlehnout dvěma běžným problémům:

Hooping

Jev, kdy se držák kolébá jako hula-obruč, což způsobuje špičky točivého momentu v rotující sestavě. Držák by měl sledovat ve skutečné obvodové rovině soustředné s průměrem rozteče kuliček.

Zavěsit (navinout)

Když je aplikováno axiální zatížení na statická ložiska, která mají osu svého hřídele v horizontálním režimu, kuličky padají dolů do polohy, kde jsou před působením zatížení nerovnoměrně rozmístěny. Když je aplikováno axiální zatížení, stlačuje kuličky mezi vnitřní a vnější oběžné dráhy. Nyní, když jsou koule bezpečně drženy v nestejnoměrně rozmístěných pozicích, způsobí zablokování držáku. Tato vazba se nazývá „zavěšení držáku“. Jakmile se ložisko začne otáčet, je držák namáhán a některé kuličky mohou sklouznout a způsobit poškození, které způsobí předčasné selhání ložiska.

Ložiskové kryty a těsnění

Ložiska mají různé typy štíty a těsnění, často nazývané uzávěry. Tyto uzávěry nejsou vždy nutné; avšak stíněná a utěsněná ložiska poskytují lepší ochranu před znečištěním a pomáhají zadržovat maziva ložisek.

Štít (ZZ)

Ložiskový štít (ZZ)

Většina našich ložisek má kovové štíty. Kryt je navržen tak, aby zabránil vniknutí větších částic do ložiska a zároveň udržoval mazivo uvnitř ložiska. Mohou být zalisovány do vnějšího kroužku ložiska (nevyjímatelné) nebo zajištěny pojistnými kroužky (odnímatelné). Vzhledem k tomu, že se kryt nedotýká vnitřního kroužku, nedochází k žádnému zvýšení rozběhového nebo provozního momentu. Kryty na nerezových ložiskách jsou obvykle vyrobeny z nerezové oceli AISI 304.

  • Zabraňte kontaminaci většími částicemi

  • Snižte únik maziva

  • Nezvyšujte točivý moment

  • Široký teplotní rozsah, zejména pro nerezovou ocel

Kontaktní těsnění (2RS)

ložisko 2RS

Standardní těsnění ložisek se skládají z nitrilové/BUNA-N pryže spojené s kovovou podložkou. Podložky jsou vyrobeny z oceli SPCC válcované za studena pro ložiska z chromové oceli nebo z nerezové oceli 304 pro ložiska z nerezové oceli. Některé velikosti jsou k dispozici s těsněním z PTFE pro vysoké teploty (do 250 °C) nebo těsněním z Vitonu (do 230 °C). Vnitřní břit těsnění se otírá o vnitřní kroužek ložiska, aby poskytoval účinné těsnění proti menším částicím, jako je prach a vlhkost, a zároveň zabraňuje úniku maziva. Kontaktní těsnění vytvářejí mnohem vyšší úrovně třecího momentu než těsnění a snižují maximální rychlost ložiska. Nitril a viton pod -40°C tvrdnou a poskytují špatné utěsnění, takže pro velmi nízké teploty by se mělo uvažovat s těsněním PTFE nebo kovovým štítem.

  • Dobrá ochrana proti znečištění

  • Výrazně snižuje únik maziva

  • Maximální rychlost snížena přibližně o 40 %

  • Výrazně zvýšený moment ložiska

  • Teplota. Rozsah –40°C/+110°C pro NBR

  • Teplota. Rozsah PE –50°C/+110°C

  • Teplota. Rozsah Vitonu –40°C/+230°C

  • Teplota. Rozsah PEEK –70°C/+250°C

  • teplota. Rozsah PTFE –190°C/+250°C

Bezkontaktní těsnění (2RU)

ložisko 2RU

Tato těsnění jsou také vyrobena z nitrilové pryže vázané na kovové podložky, ale neodírají se o vnitřní kroužek ložiska, a proto mají menší vliv na točivý moment ložiska a maximální rychlost než kontaktní těsnění, a lze je proto použít v aplikacích s nízkým točivým momentem a vysokou rychlostí. . Poskytují lepší ochranu než kovové stínění, ale netěsní tak dobře jako kontakt.

  • Dobrá ochrana proti znečištění

  • Snižte únik maziva

  • Žádné zvýšení točivého momentu

  • Neovlivňuje maximální rychlost

  • Teplota. Rozsah –40°C/+110°C pro NBR

  • Teplota. Rozsah PE –50°C/+110°C

  • Teplota. Rozsah PEEK –70°C/+250°C

  • Teplota. Rozsah PTFE –190°C/+250°C

Potřebujete ložiska chráněná před vysokou kontaminací?

Pro aplikace v potravinářském a nápojovém nebo farmaceutickém průmyslu musí zařízení splňovat přísné hygienické a bezpečnostní normy. V těchto prostředích je ochrana před kontaminací kritická, proto je výhodné zvolit kontaktní těsnění, které zajistí, že se do ložiska nedostane nečistota. U zařízení, které zvládá běžné mytí, kontaktní těsnění také poskytne účinnou voděodolnost. Zabráníte tak vyplavení maziva z ložiska, prokluzu válečku nebo kuličky nebo přehřátí. Mnoho ocelových ložisek v tomto odvětví vyžaduje dodávku netoxických maziv, která splňují normy NSF H1 nebo H2.

Bude ložisko fungovat za extrémních teplotních podmínek?

Kovová ložiska se stíněním obecně snesou vyšší teploty než ložiska s těsněním. Pro vysokoteplotní aplikace lze použít ložiska z nerezové oceli třídy 440 při teplotách až 300 °C. Při vystavení extrémním podmínkám se může pryž nebo plast roztavit, a pokud se nečistoty roztaví a vniknou do oběžných drah, může to způsobit selhání ložiska. V těchto případech se doporučují stíněná ložiska.

Jakou rychlostí bude ložisko běžet?

Pro vysokorychlostní aplikace, jako je cyklistika a skateboarding, jsou preferovanou volbou bezkontaktní těsnění. Nabízí lepší ochranu před znečištěním než kryty a bezkontaktní těsnění neovlivňují maximální otáčky ani moment ložiska.

Projekt nosnost je vodítko pro zatížení, které ložisko vydrží v aplikaci a používá se při výpočtech životnosti. Nosnost ložiska vždy vyjadřujeme v kgf (kilogramová síla). To je síla, kterou působí kilogram hmoty na zemský povrch. Jinde můžete vidět síly vyjádřené v Newtonech. Newton je definován jako síla, která zrychluje hmotnost jednoho kilogramu rychlostí jeden metr za sekundu (neboli 1 m/s²). Protože gravitace na zemském povrchu je 9.80665 m/s², 1 Kgf = 9.80665 Newtonů, ale pro jednoduchost řekněme 1 Kgf = 10 Newtonů.

Dynamické radiální zatížení

Dynamická radiální únosnost je oficiálně definována jako: „90% konstantní radiální zatížení v sadě identických ložisek z chromové oceli, s rotujícím pouze vnitřním kroužkem, po dobu jednoho milionu otáček, než se projeví známky únavy.“

Jeden milion otáček za minutu zní jako hodně, ale pojďme se na to podívat blíže. Pokud budete běžet na cca 10,000 100 otáček za minutu (ot./min) a budete maximálně dynamicky zatěžovat, ložisko vydrží jen něco málo přes hodinu a půl (XNUMX minut).

Tato čísla se používají k výpočtu jmenovité životnosti, ale v normálních aplikacích by ložiska neměla být vystavena nikde blízko takovému zatížení, pokud neočekáváte, že budou trvat velmi dlouho.

Je-li požadována dlouhá životnost, je nejlepší omezit skutečné zatížení na 6 % až 12 % dynamické únosnosti ložiska. Vydrží větší zátěž, ale zkrátí se životnost.

Ložiska z nerezové oceli AISI440C/KS440 udrží přibližně 80 % – 85 % hodnot zatížení ložisek z chromové oceli. Nosnosti axiálního ložiska jsou založeny na konstantním axiálním zatížení jednoho milionu otáček. Tým odborníků AUB Bearings může pomoci poskytnout údaje o jmenovité životnosti pro širokou škálu různých ložisek.

Jmenovité statické radiální zatížení

Statické radiální zatížení jsou čistě radiální zatížení (nebo axiální zatížení u axiálních ložisek), které způsobují úplnou trvalou deformaci kuliček nebo oběžných drah.

Statické zatížení blízké tomuto číslu může být přijatelné pro některé aplikace, ale ne tam, kde je vyžadována hladkost nebo přesnost. Statická únosnost ložisek z nerezové oceli je přibližně 75 % až 80 % únosnosti ložisek z chromové oceli.

Nosnost ložiska může být omezena mazivem. Některá maziva jsou vhodná pouze pro malé zatížení, zatímco jiná jsou určena pro aplikace s vysokým zatížením. Plně doplněná ložiska mají vyšší únosnost. Axiální únosnost radiálních kuličkových ložisek lze zvýšit zadáním volné radiální vůle.

Jmenovité axiální zatížení

Těžké typy ložisek, jako je řada 6200 nebo 6300, mohou přenášet axiální zatížení až do 50 % jmenovitého statického radiálního zatížení. Vzhledem k mělkým oběžným drahám mohou tenkostěnná kuličková ložiska s hlubokou drážkou přenášet axiální zatížení pouze mezi 10 % a 30 % jmenovité statické radiální únosnosti ložiska.

Všimněte si, že tyto údaje jsou založeny na čistě axiálním zatížení. Dodatečná radiální zatížení nebo momenty (zatížení nesouosostí) ovlivní axiální únosnost. Překročení celkových doporučených limitů pro kombinovaná zatížení bude mít nepříznivý vliv na životnost ložisek.

Kuličková ložiska s plným počtem mají na vnitřním a vnějším kroužku obrobenou plnicí drážku. Při axiálním zatížení drážka narušuje rotaci kuličky, proto se ložiska s plným počtem nedoporučují pro axiální zatížení.

Život ložiska

Vypočítané životnost ložiska vychází z jeho zatížení, provozní rychlosti a faktorů prostředí. Průmyslové normy obvykle vyžadují, aby 90 % ložisek bylo provozuschopných po 1 milionu otáček a 50 % ložisek bylo provozuschopných po 5 milionech otáček. Toto je známé jako únavová životnost ložiska. Životnost ložisek je často podceňována (z bezpečnostních důvodů) a pro výpočet takové životnosti se používají příslušné proměnné.

To lze také provést pomocí následujícího vzorce:

Životnost ložisek
1705926580193

Vnitřní vůle kuličkového ložiska

Vnitřní vůle nebo radiální vůle je velikost vůle mezi kuličkami a oběžnými dráhami ložiska.
Radiální vůle je vůle měřená kolmo k ose ložiska, nebo konkrétně: průměrný průměr oběžné dráhy vnějšího kroužku mínus průměrný průměr oběžné dráhy vnitřního kroužku mínus (2 x průměr koule).
Axiální vůle je vůle měřená podél osy ložiska, nazývaná axiální vůle. Axiální vůle je přibližně 10násobkem hodnoty radiální vůle.

Radiální vůle v ložisku před montáží může být označována jako „počáteční“ radiální vůle. „Zbytková“ nebo „běžná“ radiální vůle je to, co zůstane po montáži ložiska. V ideálním případě by zbytková radiální vůle v ložisku měla být nulová, aby se minimalizoval prokluz kuličky a snížila se axiální vůle (koncová vůle), proto je velmi důležité správně zvolit počáteční radiální vůli.
Během instalace existuje mnoho faktorů, které mohou změnit radiální vůli. Těsné uložení hřídele (běžně nazývané uložení s přesahem nebo lisované uložení), ve kterém je hřídel o něco větší než vnitřní kroužek ložiska, natáhne vnitřní kroužek a zvětší jej. To snižuje radiální vůli přesahového uložení až o 80 %. Podobná situace může nastat, pokud vnější kroužek těsně dosedá na pouzdro. Problémem může být i rozdíl mezi teplotou hřídele a pouzdra. Pokud je vnitřní kroužek ložiska teplejší než vnější kroužek, roztáhne se a zmenší radiální vůli. To lze vypočítat následovně:

Chromová ocel: 0.0000125 x (teplota vnitřního kroužku – teplota vnějšího kroužku °C) x průměr oběžné dráhy vnějšího kroužku* v mm.

440 nerezová ocel: 0.0000103 x (teplota vnitřního kroužku – teplota vnějšího kroužku °C) x průměr oběžné dráhy vnějšího kroužku * (mm).
* Průměr oběžné dráhy vnějšího kroužku lze zhruba vypočítat jako: 0.2 x (d + 4D), kde d je vrtání v mm a D je vnější průměr v mm.

Mohou nastat i problémy, např. hřídel je vyrobena z jiného materiálu než ložiska a pouzdro a roztahuje se v důsledku jiného koeficientu roztažnosti. V tomto případě mohou být vyžadována ložiska s volnější radiální vůlí.

Obvykle je vhodná standardní radiální vůle a tato ložiska jsou snadno dostupná, ale někdy se doporučuje nestandardní vůle. Pokud je zatížení čistě radiální, malá radiální vůle přispívá k nízké hlučnosti, vyšší tuhosti a přesnosti chodu. Pro velká axiální zatížení je žádoucí volnější radiální vůle, protože zvyšuje axiální únosnost ložiska. Také lépe vyrovnává nesouosost mezi hřídelí a pouzdrem.

Těsná radiální vůle (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Uvažováno pro čistě radiální zatížení a aplikace s nízkou hlučností a nízkými vibracemi. Dejte si pozor na axiální zatížení, vysokorychlostní aplikace, silné vibrace a aplikace s velmi nízkým točivým momentem. Nemělo by být použito uložení s přesahem.
Střední radiální vůle (MC3/MC4, P24/P35, CN): Nejčastěji používané a dostupné jako standard, kromě celokeramických ložisek s C3 jako standard.

Volná radiální vůle (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Vzhledem k větší nosnosti tahu uvažujte vyšší axiální zatížení. Lze tolerovat větší přesahy a nesouososti hřídele. Vhodné také pro velké zatížení nebo rázové zatížení. Nedoporučuje se pro aplikace s nízkou hlučností, pokud nejsou vhodné těsnější radiální vůle.

Střední radiální vůle (MC3/MC4, P24/P35, CN): Nejčastěji používané a dostupné jako standard, kromě celokeramických ložisek s C3 jako standard.

Volná radiální vůle (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Vzhledem k větší nosnosti tahu počítejte s vyššími axiálními zatíženími. Lze tolerovat větší přesahy a nesouososti hřídele. Vhodné také pro velké zatížení nebo rázové zatížení. Nedoporučuje se pro aplikace s nízkou hlučností, pokud nejsou vhodné těsnější radiální vůle.

Radiální vůle nemá nic společného s třídou přesnosti nebo tolerancí. Uvolněné ložisko nemusí nutně znamenat nízkou přesnost ložiska. Můžete použít ložiska třídy P4 (Abec7) s volnější radiální vůlí, stejně jako můžete použít ložiska P0 (Abec1) s užší radiální vůlí, příliš velká vůle naznačuje potřebu těsnější radiální vůle nebo axiálního předpětí.

V nízkohlučných nebo vysokorychlostních aplikacích je žádoucí nulová zbytková radiální vůle. To poskytuje větší tuhost, snižuje hluk, poskytuje větší přesnost chodu a eliminuje prokluzování míče při zrychlení. Toho je dosaženo aplikací předpětí na ložisko. Jedná se o axiální zatížení působící na vnitřní nebo vnější kroužek, které působí proti účinku vnějšího kroužku na vnitřní kroužek a eliminuje radiální vůli.

Předběžně načíst

Předběžně načíst se obvykle aplikuje pomocí vlnových podložek nebo pružných podložek a obvykle se aplikuje na stacionární kroužek, který má mít kluzné uložení s hřídelí nebo pouzdrem, aby umožnil axiální pohyb. Pokud je ložisko přilepeno k hřídeli nebo skříni, můžete použít závaží, které udrží ložisko předepnuté, zatímco lepidlo vytvrdne. Velikost předpětí by měla být co nejmenší. Nadměrné předpětí bude mít za následek vysoký třecí moment a rychlé selhání.

Předpětí vedení

Kategorie předpětí

Částka předběžného načtení

Miniaturní a malé ložisko

(Cr = základní dynamická nosnost)

Částka předběžného načtení

Standardní ložisko

(Cr = základní dynamická nosnost)

Funkce

Mírné předpětí0.50 % x Cr0.15 % x CrTuhost ložiska není vyžadována. Důraz na nízký točivý moment.
Lehké předpětí1.25 % x Cr0.58 % x CrVyžaduje se tuhost ložisek a nízký točivý moment.
Střední předpětí1.75 % x Cr1.28 % x CrDůraz na tuhost ložisek. Relativně vysoký točivý moment.
Silné předpětí2.50 % x Cr2.64 % x CrDůraz na tuhost ložisek. Vysoký točivý moment.

Maximální rychlost kuličkového ložiska

Omezení rychlosti kuličkového ložiska ovlivňuje řada faktorů, jako je teplota, zatížení, vibrace, radiální vůle, držák, mazivo, materiál kuličky a uzávěry.

Otáčky uvedené v našich technických výkresech jsou pouze přibližné a platné pro ložiska používaná na horizontální hřídeli s kovovou klecí, standardním stupněm tolerance a radiální vůlí, středním zatížením, rotujícím vnitřním kroužkem a vhodným mazivem (viz níže). Aplikace s vertikální hřídelí budou vyžadovat maximální snížení rychlosti přibližně o 20 procent kvůli sníženému vedení klece a méně účinnému zadržování maziva.

Nadměrné teploty a vyšší zatížení budou také vyžadovat nižší rychlost. Ložiska vybavená kontaktními těsněními nemohou dosáhnout stejné rychlosti v důsledku zvýšeného tření mezi těsnicím břitem a vnitřním kroužkem ložiska. Výběr maziva může mít také významný vliv na jmenovitou rychlost. Maximální rychlost, při které může mazivo efektivně fungovat, se liší podle typu.

Následující koeficienty nastavení jsou přibližné a založené na ložiskách s kovovými korunkami nebo páskovými klecemi. Při použití vhodného maziva lze maximální otáčky ložiska zvýšit použitím nylonových nebo fenolických klecí. Použití keramických kuliček může zvýšit rychlost ložiska až o 40 %, ale keramické kuličky také snižují nosnost ložiska v důsledku zvýšeného namáhání kroužků ložisek způsobených tvrdšími keramickými kuličkami.

Tabulka snížení rychlosti:

 

Otočný vnitřní kroužek

Otočný vnější kroužek

Otevřít/ZZ

2RS

Otevřít/ZZ

2RS

Ropný olej

Snížení nuly

Snížení 40 %.

Snížení 20 %.

Snížení 40 %.

Syntetický olej

Snížení nuly

Snížení 40 %.

Snížení 20 %.

Snížení 40 %.

Křemíkový olej

Snížení 30 %.

Snížení 40 %.

Snížení 50 %.

Snížení 50 %.

Standardní mazivo

Snížení 30 %.

Snížení 40 %.

Snížení 50 %.

Snížení 50 %.

Vysokorychlostní mazivo

Snížení nuly

Snížení 40 %.

Snížení 20 %.

Snížení 40 %.

Křemíkový tuk

Snížení 30 %.

Snížení 40 %.

Snížení 50 %.

Snížení 50 %.

Třecí moment kuličkového ložiska

Třecí moment ovlivňuje volný chod ložiska. Ložiska, která obsahují tuhé mazivo, se budou obtížně protáčet. To znamená, že má relativně vysoký třecí moment. Ložisko, které není mazáno, se bude volně otáčet, což znamená, že má nízký třecí moment. Síla potřebná k roztočení ložiska závisí do značné míry na kulatosti ložiska, aplikovaném zatížení, mazání a uzavření. Lepší kulatost a povrchová úprava kuliček a oběžných drah znamená, že k otáčení ložiska je potřeba menší síla. Čím větší je zatížení, tím větší je deformace součástí ložiska, což má za následek zvýšený odpor.

Pokud jde o mazání, měrné oleje obecně produkují nižší úrovně točivého momentu, zejména při velmi nízkých otáčkách, ale rozdíl mezi těmito oleji a mnoha mazivy s nízkým kroutícím momentem může být velmi malý, zvláště pokud se používají nízké náplně maziva. Maziva s vysokou viskozitou mohou výrazně zvýšit točivý moment ložiska díky větší odolnosti vůči mazivu. U ložisek maziva dochází ke krátkým špičkám v úrovních točivého momentu, protože mazivu trvá krátkou dobu, než se „vnikne“ nebo se rozloží uvnitř ložiska. Kontaktní těsnění výrazně zvýší hodnoty točivého momentu. Síla potřebná k otočení ložiska z klidu (počáteční moment) je o něco větší než síla potřebná k udržení rotace (točivý moment).

Přibližné hodnoty třecího momentu můžete vypočítat pomocí tohoto jednoduchého vzorce:

Radiální kuličková ložiska:  0.5 x 0.0015 x radiální zatížení v Newtonech* x vrtání ložiska (mm)
Axiální kuličková ložiska:  0.5 x 0.0013 x axiální zatížení v Newtonech* x vrtání ložiska (mm)

To platí pouze v případě, že ložisko má standardní náplň mazání s nízkým kroutícím momentem, nemá kontaktní těsnění a je vystaveno nízkým otáčkám a nízkému zatížení. U radiálních kuličkových ložisek by axiální zatížení mělo být menší než 20 procent radiálního zatížení, zatímco u axiálních ložisek by mělo být zatížení čistě axiální. Kontaktujte nás, pokud potřebujete přesné údaje s ohledem na rychlost a viskozitu maziva.

Rozměry jsou v Newtonech (Nmm). Jedná se o složenou jednotku točivého momentu odpovídající točivému momentu ze síly jednoho newtonu (přibližně 0.1 kgf) působícího na distanční rameno o délce jednoho milimetru.

Hluk a vibrace kuličkových ložisek

Nadměrné vibrace zvyšují hluk ložiska a mohou výrazně snížit životnost ložiska. Ložiskové kroužky a kuličky nejsou dokonale kulaté a kuličky a oběžné dráhy nejsou ani po rozsáhlém jemném broušení a leštění dokonale hladké. Nedokonalosti obrábění ve formě drsných nebo nerovných povrchů mohou způsobit, že se jeden kroužek bude radiálně pohybovat nebo kývat vůči druhému, což způsobuje vibrace ložiska a hluk. Hladkost nebo tichost ložiska lze zkontrolovat pomocí akcelerometru, který měří vibrace ložiska ve vnějším kroužku, obvykle se vnitřní kroužek točí rychlostí 1800 ot./min. Abyste pochopili, jak měřit vibrace ložisek, je důležité porozumět tomu, jak vibrace fungují.

výtlak

Velikost kmitání ve vibrujícím předmětu se nazývá výtlak. Když vnější kroužek ložiska vibruje, vnější povrch se posune nahoru k hornímu limitu, pak dolů ke spodnímu limitu a pak zpět k počátečnímu bodu. Měření mezi horní a dolní mezí se nazývá posun mezi špičkami. Celý oscilační pohyb od počátečního bodu přes horní a dolní mez a zpět do počátečního bodu se nazývá a cyklus. Tento vibrační cyklus se bude opakovat, dokud se ložisko otáčí. Můžeme také měřit počet těchto cyklů za daný čas. Toto nám dává frekvence. Frekvence se nejčastěji vyjadřuje jako cykly za sekundu (CPS) nebo Hertz (Hz), což je totéž.

Vibrace mohou zvýšit míru únavy a zkrátit životnost ložisek. Měření posunutí nám neřeknou dost. Vibrace v ložisku nebo stroji se obvykle vyskytují na mnoha různých frekvencích a všechny přispívají k únavě, takže při měření vibrací musíme vzít v úvahu všechny tyto frekvence vibrací. Toho můžeme dosáhnout měřením rychlosti vibrací.

Rychlost vibrací (posun x frekvence) nám dává dobrou představu o závažnosti vibrací. Pokud se součást ložiska pohybuje o určitou vzdálenost (posun) určitou rychlostí (frekvencí), musí se pohybovat určitou rychlostí. Čím vyšší je měření rychlosti vibrací, tím je ložisko hlučnější. Rychlost vibrací se měří na Bearing Vibration Tester v mikronech za sekundu nebo Anderon Meter v Anderonech. Jeden Anderon se rovná 7.5 mikronu za sekundu. Údaje jsou rozděleny do tří frekvenčních pásem: nízké (50 až 300 Hz); střední (300 až 1800 Hz) a vysoké (1800 až 10000 Hz). Přestože rychlost vibrací ukazuje potenciál únavy, vibrační síla může způsobit deformaci kuliček a kroužků a může být velmi škodlivá při vysokých frekvencích, kde mohou být hodnoty rychlosti poměrně nízké. Z tohoto důvodu měříme také zrychlení vibrací.

Zrychlení vibrací je indikací vibrační síly (síla = hmotnost x zrychlení) a protože síla působí škodlivě při vyšších frekvencích, je zrychlení vibrací užitečné měření tam, kde bude ložisko vystaveno vibracím nad 2000 Hz. Zrychlení vibrací se měří v G (9.81 m/s²), ale často uvidíte tato měření převedená na decibely (dB).

Nízké hodnoty hluku/vibrací je dosaženo zvláštní pozorností věnovanou povrchové úpravě oběžných drah a kuliček, kulatosti kroužků a kuliček a správnému designu klece. Lze také použít jemně filtrovaná nízkohlučná maziva. Ty obsahují méně menších pevných částic, které při průchodu mezi kuličkami a oběžnou dráhou generují hluk.

Hluk ložiska mohou ovlivnit vnější faktory, jako jsou okolní vibrace. Dalším problémem, zejména u ložisek menších rozměrů a tenkého průřezu, je deformace kroužku způsobená špatným zaoblením hřídele nebo pouzdra. Nečistoty nebo znečištění prachem také zvýší hladinu hluku a vibrací. Špatná montáž nebo nesprávná manipulace je někdy na vině, což způsobuje rázové zatížení, které následně vytváří škrábance nebo promáčkliny v oběžné dráze.

Maziva na kuličková ložiska

Správné mazání je rozhodující pro výkon ložiska. Mazání vytváří tenký film mezi kontaktními plochami ložiska, který snižuje tření, odvádí teplo a zabraňuje korozi kuliček a oběžných drah. Maziva ovlivňují maximální provozní otáčky a teploty, úrovně točivého momentu, hladinu hluku a v konečném důsledku životnost ložisek. Nejčastěji se používají maziva na minerální nebo syntetické bázi. Existuje mnoho různých typů navržených pro obecné nebo vysokorychlostní použití, aplikace s nízkou hlučností, hydroizolace nebo extrémní teploty.

Silikonová maziva mají široký teplotní rozsah a vykazují menší změny viskozity s teplotou. Jsou také dobře voděodolné a bezpečné pro použití s ​​většinou plastů. Nejsou vhodné pro velké zatížení a vysoké rychlosti.

Perfluorovaná nebo PFPE maziva jsou nehořlavé, kompatibilní s kyslíkem a vysoce odolné vůči mnoha chemikáliím. Nereagují s plasty nebo elastomery. Mnohé z nich mají nízký tlak par a jsou vhodné pro aplikace ve vakuu nebo v čistých prostorách, zatímco některé vydrží teploty přesahující 300 °C.

Suchá maziva Pro použití tam, kde standardní maziva mohou způsobit kontaminaci, například ve vakuovém prostředí. Oblíbené materiály, jako je sulfid molybdenu nebo disulfid wolframu, mohou být leštěny nebo naprašovány na kuličky a oběžné dráhy, aby zajistily hladký chod a vyšší provozní rychlosti než nemazaná ložiska.

Tuhá polymerová maziva sestávají ze syntetického polymeru napuštěného mazacím olejem, který vyplňuje většinu vnitřního prostoru ložiska. Tento typ maziva se obvykle používá v prašných prostředích nebo utěsněných ložisek, kde nelze tolerovat únik maziva, jako jsou čistá prostředí a aplikace s vertikální hřídelí. Tuhá maziva mají vynikající odolnost proti vodě a snesou běžné mytí. Snesou také vysoké vibrace a odstředivé síly.

Vlhčící tuky jsou široce používány v automobilových součástech, aby se zabránilo chrastění a skřípání. Používají se také k dodání „kvalitního“ dojmu spínačům, šoupátkům, závitům a převodům. Ze stejného důvodu je lze použít v pomalu se otáčejících ložiskách například v potenciometrech.

Potravinářské maziva Potravinářský a nápojový průmysl musí splňovat přísné hygienické předpisy. Pro ložiska, kde může dojít k náhodnému kontaktu s potravinami, jsou vyžadována maziva schválená HI a tam, kde nedochází ke kontaktu, se používají maziva schválená H2. Tato maziva jsou také navržena tak, aby byla vysoce odolná proti vymytí čisticími procesy.

Viskozita maziva

Oleje a tuky s nízkou viskozitou se používají tam, kde je vyžadována nízká odolnost vůči mazivům, jako jsou citlivé nástroje. Maziva s vyšší viskozitou mohou být specifikována pro aplikace s vysokým zatížením, vysokou rychlostí nebo s vertikálními hřídeli. Pro vysokorychlostní aplikace jsou preferovány oleje s nízkou viskozitou (nebo tuky se základními oleji s nízkou viskozitou), protože generují méně tepla. Ačkoli plastická maziva často poskytují mnohem větší odolnost než oleje, mnoho moderních plastických maziv s nízkým kroutícím momentem může produkovat hodnoty točivého momentu podobné některým olejům, zejména tam, kde se používá malá náplň tuku.

Oleje

Většina olejů si dobře zachovává svou konzistenci v širokém teplotním rozsahu a snadno se nanáší. Pro aplikace s velmi nízkým točivým momentem by měl být specifikován lehký přístrojový olej. Vyšší rychlosti chodu jsou možné s olejem, ale protože má tendenci nezůstávat na místě, je třeba provádět nepřetržité mazání olejovým paprskem, olejovou lázní nebo olejovou mlhou, pokud nejsou otáčky nízké nebo rotace nejsou krátké. Olejem impregnovaný fenolický držák nebo syntetický držák vyrobený z materiálu s velmi nízkým koeficientem tření, jako je Torlon, nepotřebuje trvalé vnější mazání. Tyto typy držáků se často používají u vysokorychlostních dentálních ložisek s nízkým točivým momentem.

Tuky

Tuky jsou jednoduše oleje smíchané se zahušťovadlem tak, aby zůstaly uvnitř ložiska. Mazací tuky jsou obecně vhodné pro velké zatížení a mají zjevnou výhodu v tom, že poskytují konstantní mazání po dlouhou dobu bez údržby.

Překvapivě příliš mnoho maziva může být špatné pro ložisko. Velká náplň tuku bude znamenat větší valivý odpor (vyšší točivý moment), což nemusí být vhodné pro mnoho aplikací, ale ještě horší je riziko hromadění tepla. Volný prostor uvnitř ložiska je důležitý pro umožnění sálání tepla z kontaktní plochy mezi kuličkami a oběžnou dráhou. V důsledku toho může příliš mnoho maziva vést k předčasnému selhání, pokud nejsou otáčky nízké. Standardní výplň je 25 % – 35 % vnitřního prostoru, ale v případě potřeby se může změnit. Pro aplikaci s vysokou rychlostí a nízkým kroutícím momentem může být specifikováno menší procento, zatímco pro aplikaci s nízkou rychlostí a vysokým zatížením může být doporučeno mnohem vyšší plnění.

Hodnocení rychlosti maziva

Maziva mají rychlostní klasifikaci někdy nazývanou „DN“. Výpočet „DN“ aplikace je následující:

Otáčky v ot/min x (ID ložiska + vnější průměr ložiska) ÷ 2

Předpokládejme, že se ložisko točí rychlostí 20,000 8 ot./min. Vnitřní průměr ložiska je 22 mm a vnější průměr 300,000 mm. Výše uvedený vzorec poskytuje DN 1 XNUMX, takže mazivo by mělo být nad tímto číslem. Mnoho moderních plastických maziv je vhodných pro vysoké rychlosti, některé mají jmenovitou hodnotu XNUMX milion DN nebo .

Výrobci mohou zvolit několik přístupů, aby zajistili dlouhou a úspěšnou životnost ložisek. Prvním krokem je omezení radiálního zatížení na 6 % až 12 % dynamické únosnosti ložiska. Ložisko sice snese vyšší zatížení, ale zkrátí se jeho životnost.

Dalším krokem je výběr správného materiálu. Výběr správného typu ložiska může také hrát důležitou roli na základě zkušeností AUB Bearings jako specialistů na tenkostěnná, korozivzdorná, miniaturní ložiska a keramická ložiska. Zatímco všechna radiální kuličková ložiska mají určitou schopnost axiálního zatížení, pokud jsou přítomna větší axiální zatížení, je obvykle nejlepší použít těžká ložiska s hlubokými oběžnými drahami, protože mohou odolat až 50 % jmenovitého statického radiálního zatížení v axiálním směru.

Tenkostěnná ložiska (rozdíl mezi vnitřním a vnějším průměrem ložiska je malý) jsou sice velmi vhodná pro kompaktnost a snížení hmotnosti. Vzhledem k mělkým oběžným drahám mohou přenášet axiální zatížení pouze mezi 10 % a 30 % jmenovité statické radiální únosnosti ložiska. Dodatečné radiální nebo momentové zatížení dále sníží kapacitu tahového zatížení. Nadměrné axiální zatížení tenkých ložisek může způsobit, že se kuličky nebezpečně přiblíží k horní části oběžné dráhy.

By výběr vhodného ložiska typu a s ohledem na klíčové faktory, kterými se řídí radiální a axiální zatížení, mohou inženýři zajistit, že budou pokračovat v inovacích a zároveň budou poskytovat nejvyšší úroveň přesnosti, hladkosti a životnosti ložisek.