Nejlepší průvodce aplikacemi kuličkových ložisek

Nejlepší průvodce aplikacemi kuličkových ložisek

Kuličková ložiska se používají v mnoha strojích s rotačním pohybem, od ventilátorů a motorů automobilů až po velká lékařská přesná zařízení, zajišťující hladký a efektivní provoz. Kuličková ložiska jsou valivá ložiska, která slouží třem primárním funkcím a zároveň usnadňují pohyb: přenášení zatížení, snižování tření a polohování pohyblivých částí stroje. Dobré porozumění aplikacím kuličkových ložisek nám může pomoci pochopit jejich důležitou roli při efektivním fungování mnoha mechanických systémů.

Konstrukce kuličkového ložiska

Kuličková ložiska sestává ze čtyř hlavních součástí: vnitřního kroužku, vnějšího kroužku, kuliček (valivých těles) a klece (oddělovač kuliček). Kuličková ložiska využívají valivý pohyb kuliček ke snížení povrchového kontaktu a tření mezi pohybujícími se rovinami. Rotace kuliček má za následek nižší koeficient tření ve srovnání s rovnými plochami, které se o sebe třou. Vzhledem k tomu, že mezi kuličkou a kroužkem je malý povrchový kontakt, je rozměrová únosnost kuličkových ložisek obecně nižší než u jiných valivých ložisek. Vnější kroužek kuličkového ložiska je upevněn a instalován do stroje. Funkce valivých těles je nést zatížení a rozkládat zatížení po oběžné dráze. Valivá tělesa se otáčejí jinou rychlostí než vnitřní kroužek, ale otáčejí se kolem vnitřního kroužku. Separátor funguje jako bariéra, která zabraňuje vzájemnému nárazu míčků. Oddělovač je umístěn mezi kuličkami.

Konstrukce kuličkového ložiska

Kuličková ložiska mohou obsahovat jednu nebo řadu kuliček v závislosti na požadavcích aplikace. Jednořadá ložiska nabízejí větší přesnost a přesnost, ale obvykle je třeba je instalovat ve dvojicích, aby se zatížení rovnoměrně rozložilo. Dvouřadá kuličková ložiska šetří místo, protože nevyžadují druhé ložisko a mohou poskytovat vyšší nosnost, ale při instalaci vyžadují lepší vyrovnání. Víceřadá kuličková ložiska se někdy používají v aplikacích s extrémně vysokými požadavky na zatížení. Kuličková ložiska mohou být také vybavena přírubou nebo pouzdrem, což je jednotka, která zajišťuje ložisko k montážní ploše. To zjednodušuje instalaci a axiální polohování a zvyšuje bezpečnost ložisek. V závislosti na umístění ložiska a rozměrech montážní plochy jsou k dispozici různé typy pouzdrových jednotek.

Role kuličkových ložisek

Jak všichni víme, kuličková ložiska jsou jednou z nejčastěji používaných mechanických částí a používají se v domácím i průmyslovém prostředí, jako jsou: automobily, domácí spotřebiče, jízdní kola, motocykly, vrtačky, motory, turbíny, kancelářské vybavení, lékařské vybavení, roboty atd. Jak již bylo zmíněno dříve Je to proto, že kuličková ložiska hrají tři klíčové role:

Přenášení nákladu

Každé kuličkové ložisko může nést odpovídající zatížení. Kuličková ložiska s dvojitými nebo více řadami proto zvládnou větší zatížení a zůstanou odolná. Ložiska mají statickou a dynamickou únosnost, která se odráží v mezích axiálního zadržení.

Snižte třecí odpor

Teoreticky pouze magnetická ložiska nevykazují tření, zatímco kuličková ložiska mohou výrazně snížit třecí odpor. Kuličková ložiska minimalizují tření mezi dvěma kroužky, ale určité tření je stále potřeba ke stabilizaci jednoho nebo druhého kroužku. Umožnění tohoto sníženého třecího odporu znamená, že se také sníží teploty, rychlost opotřebení a možnost selhání součástí.

Role kuličkových ložisek

Polohování pohyblivých mechanických částí

V mechanickém systému jsou ke spojení dílů vždy potřeba „spoje“. Například v případě rotující součásti, jako je vidlice jízdního kola a její kola, fungují kuličková ložiska jako kloub, který drží pohromadě dvě součásti mechanismu (někdy s různými osami).

Jak se továrny, zařízení a průmyslová výroba vyvíjejí, jsou zapotřebí různé aplikace ložisek, aby se zkrátil čas, prostor a prostoje. Kuličková ložiska mohou výrazně snížit opotřebení mezi díly, efektivně kombinovat pohyblivé a statické komponenty bez ručního ovládání a jsou schopna přenášet specifikovaná zatížení, čímž se výrazně snižuje možnost mechanického selhání.

Typy kuličkových ložisek

Kuličková ložiska fungují tak, že přenášejí zatížení z vnějšího kroužku na kuličky a poté na vnitřní kroužek. Vzhledem k tomu, že kulový tvar koule se dotýká vnitřního a vnějšího prstence pouze ve velmi malých bodech, je tření velmi malé. To se však může stát také velkým problémem, pokud jsou ložiska používána nesprávně. Protože kontaktní plocha pro dané zatížení je malá, může se kulička při přetížení deformovat a poškodit ložisko. Proto musíme rozumět různým typům kuličkových ložisek. Kuličková ložiska jsou k dispozici v mnoha různých provedeních a aplikacích a slouží pro specifické průmyslové aplikace a typy zatížení. Některé běžné typy kuličkových ložisek zahrnují:

Drážky oběžné dráhy kuličkových ložisek jsou velmi hluboké; oblouky jejich vnitřního a vnějšího prstence jsou o něco větší než průměr koule. Tato konstrukce je ideální pro vysokorychlostní aplikace a zvládne radiální i axiální zatížení. Kuličková ložiska mají nízké tření, nízkou teplotu a nízkou hlučnost při provozu, proto jsou vhodná pro různá průmyslová odvětví.

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Axiální kuličková ložiska jsou navrženy tak, aby vydržely tahové zatížení při vysokorychlostním provozu. Skládají se ze tří částí: sedlového kroužku, hřídelového kroužku a sestavy ocelové kuličkové klece. Hřídelový kroužek, který odpovídá hřídeli, se nazývá hřídelový kroužek a sedlový kroužek, který odpovídá pouzdru, se nazývá sedlový kroužek. Podle zátěžové situace se dělí na jednosměrná axiální kuličková ložiska a obousměrná axiální kuličková ložiska. Jednosměrná axiální kuličková ložiska vydrží jednosměrné axiální zatížení. Obousměrná axiální kuličková ložiska vydrží obousměrná axiální zatížení, ve kterých hřídelový kroužek lícuje s hřídelí. Montážní povrch sedlového kroužku je kulové ložisko, které má samonastavitelný výkon a může snížit dopad chyb při instalaci.

Dvousměrné axiální kuličkové ložisko

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem mají oběžné dráhy na vnitřním a vnějším kroužku a vnitřní a vnější kroužky se mohou vzájemně pohybovat podél osy ložiska. Tento typ ložisek je vhodný zejména pro uložení složeného zatížení, tedy zatížení působícího současně v radiálním i axiálním směru. Axiální únosnost kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem se zvyšuje s rostoucím stykovým úhlem α. Větší kontaktní úhly poskytují vyšší schopnosti axiálního zatížení, zatímco menší kontaktní úhly zvyšují rychlostní schopnosti. Kontaktní úhel je úhel mezi spojnicí kontaktních bodů koule a oběžné dráhy v radiální rovině a svislou linií osy ložiska. Vysoce přesná a rychloběžná ložiska mají obvykle kontaktní úhel 15 stupňů. Ložiska s kosoúhlým stykem jsou k dispozici v jedné řadě nebo ve dvou řadách. Jedna řada minimalizuje problémy s kolébáním a třením, zatímco dvouřadá zabraňuje problémům s více ložisky, jako je přizpůsobení průměru a přizpůsobení házivosti.

Jednořadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem

Tenkostěnná ložiska jsou ve skutečnosti typem kuličkových ložisek s hlubokou drážkou, navržených pro maximální hospodárnost v aplikacích s omezeným prostorem. Tenkostěnná ložiska jsou k dispozici v otevřeném a stíněném provedení s nejmenším možným rozdílem mezi vnějším a vnitřním průměrem, díky čemuž je sestava úzká a lehká. Použití tenkostěnných ložisek udržuje nízké tření, i když miniaturizace pouzdra snižuje nosnost ve srovnání se standardními kuličkovými ložisky.

Ekvivalentní tenkostěnná ložiska Kaydon

Čtyřbodová kontaktní kuličková ložiska

Vnitřní kroužek tohoto typu ložiska je rozdělen na dvě části, což dává kouli čtyři body kontaktu s oběžnou dráhou. Tato jedinečná konstrukce umožňuje těmto ložiskům odolávat axiálnímu zatížení v obou směrech, stejně jako radiálnímu a axiálnímu zatížení současně. Jsou navrženy pro drsnější podmínky a zvládnou vyšší nosnosti než ložiska s kosoúhlým stykem. Rovněž eliminují potřebu více ložisek a jsou prostorově úspornější než dvouřadá ložiska. Tato ložiska jsou nejvhodnější pro aplikace s nízkou až střední rychlostí s vysokým oscilačním pohybem.

Čtyřbodová kontaktní kuličková ložiska

Vyrovnávací kuličková ložiska se skládají ze dvou řad kuliček, vnitřního kroužku se dvěma hlubokými drážkami oběžné dráhy a vnějšího kroužku s kulovou oběžnou dráhou. I když je jejich nosnost omezená, jsou schopny korigovat nesouososti, ke kterým dochází během provozu. Díky tomu jsou ideální pro aplikace s dlouhou osou, jako jsou převodovky nebo textilní stroje. Používají se také v řadě dalších aplikací díky jejich nízkému koeficientu tření, nízkým nárokům na údržbu a vysokorychlostnímu výkonu.

Vyrovnání kuličkových ložisek

Přesnost miniaturní kuličková ložiska jsou konstruovány tak, aby poskytovaly výrazně lepší výkon pro náročné aplikace. Optimální materiály a konstrukce zvyšují výkonnost při vysokých rychlostech a náročných podmínkách. Obvykle se používají tam, kde je vyžadována vysoká přesnost, tuhost, snížení hluku, dlouhá životnost nebo snížené tření, jako je letecký průmysl, robotika nebo lékařství.

Miniaturní kuličková ložiska

Kuličková ložiska se vyrábí z různých materiálů, včetně oceli, keramiky nebo plastu. Tyto typy kuličkových ložisek se liší provozní rychlostí, teplotami, kterých mohou dosáhnout, a dalšími charakteristikami relevantními pro účel kuličkového ložiska. Pochopení výhod a nevýhod každého materiálu vám umožní učinit informované rozhodnutí, když potřebujete kuličková ložiska.

Ocelová ložiska

Ocelová ložiska používají součásti vyrobené výhradně z oceli nebo ocelových slitin, které ve svém složení obsahují stopová množství jiných prvků. Jsou ideální pro manipulaci s velmi velkými břemeny při dosahování vysokých otáček při otáčení. Ocelová kuličková ložiska vám mohou poskytnout velmi přesná měření, protože jsou vyráběna s vysokou přesností. Jejich vlastnosti lze využít u automobilů, motocyklů, jízdních kol, vibračních třídičů, dopravníků apod. Bohužel materiály ocelových ložisek mohou za přítomnosti vody nebo plynu způsobovat korozi, čímž se mění chemické složení samotné oceli. Když se tyto typy kuličkových ložisek používají ve výrobě a v jiných náročných prostředích, mohou být také velmi těžké a hlučné.

ocelová ložiska

Ocelová ložiska také vyžadují neustálé mazání ocelového kovu, aby byla zachována jejich efektivní funkce. Při nesprávné údržbě mohou ložiska selhat a nedosáhnou očekávané životnosti. Výrobci vyrábějí a prodávají ocelová kuličková ložiska v různých stylech. Můžete si koupit tyčová ložiska s vyšším obsahem uhlíku, která jsou tepelně zpracovaná nebo kalená jinými metodami. Rozdíly v obsahu uhlíku v ocelových ložiscích mohou ovlivnit jejich výkon.

Keramická kuličková ložiska

Keramická kuličková ložiska jsou často vyráběna jako „hybridní ložiska“, která využívají vnější kroužek, vnitřní kroužek a klec z oceli, zatímco samotná kulička je vyrobena z keramiky. Keramické vlastnosti jim umožňují pracovat při rychlých otáčkách za minutu při zachování nízkých provozních teplot a omezení hluku, který produkují. Tyto keramicko-ocelové hybridní konstrukce mohou být poškozeny korozí, ale samotné keramické kuličky jsou méně náchylné ke korozi než ocelové materiály a jsou odolné a lehčí než ocelová kuličková ložiska. Keramická kuličková ložiska lze použít v elektrických aplikacích, kde nelze použít ocelová kuličková ložiska, protože keramická kuličková ložiska nevedou elektrický proud, ale jsou také velmi drahá. Keramická kuličková ložiska odolávají vysokým teplotám, což jim umožňuje pracovat při vyšších rychlostech.

Keramická kuličková ložiska

Keramická kuličková ložiska jsou 40% lehčí než ocelová kuličková ložiska. Inženýři je obvykle vyrábějí z oxidu zirkoničitého, karbidu křemíku a nitridu křemíku, aby dosáhli těchto chemických a fyzikálních vlastností. Používají se v kosoúhlých ložiskách, axiálních ložiskách, ložiskových ložiskách, jehlových a válečkových ložiskách. Keramické materiály mohou být pevnější než ocel, ale obecně jsou tvrdší než materiály s kuličkovými ložisky.

Plastová kuličková ložiska

Nedávné inovace vytvořily plastová kuličková ložiska, která používají plastové kroužky a plastové klece a mohou mít formu kuliček vyrobených z plastu, skla nebo nerezové oceli. Nejběžnějším materiálem pro kuličková ložiska jsou kuličky z nerezové oceli nebo skleněné kuličky. Plastová kuličková ložiska se skleněnými kuličkami jsou dobrou volbou, když nemůžete použít kov. Mají vysokou chemickou odolnost a jsou lehčí než ocelové kuličky. Většina plastových kuličkových ložisek je samomazná, lehká, odolná proti korozi a má tichý provoz. Plastová kuličková ložiska bohužel nedokážou odolat vysokým teplotám jako jiná kuličková ložiska a někdy nezvládnou tak vysoké zatížení jako oni.

Plastová kuličková ložiska

Výměna kuličkového ložiska

Kuličková ložiska by měla být zkontrolována, když dosáhnou předpokládané životnosti nebo vykazují známky degradace materiálu. Některé příznaky špatných kuličkových ložisek mohou být nadměrný hluk nebo přehřívání. V případě otevřených ložisek nejprve posuďte stav maziva, poté vyjměte kuličky z kroužků a důkladně očistěte povrchy. Povrchy by měly být pečlivě vyčištěny a zkontrolovány na opotřebení nebo abnormality. V případě trvale prachotěsných nebo utěsněných kuličkových ložisek zajistěte počáteční točivý moment a sledujte, jak se ložisko volně otáčí. Poškozená ložiska vyměňte na základě výsledků příslušných kontrol.

Výměna kuličkového ložiska

Aplikace s kuličkovými ložisky

Kuličková ložiska jsou velmi důležitá při většině každodenních činností. Nejpoužívanější typ kuličkového ložiska se používá v běžném vybavení, na které se drtivá většina lidí ve svém každodenním životě velmi spoléhá.

Jedno z nejtypičtějších použití kuličkových ložisek je v oblasti dopravy, protože všechny způsoby dopravy jsou založeny na kolech nebo rotujících částech. Kuličková ložiska se běžně používají v kolech automobilů, motocyklů, jízdních kol a skateboardů. Stejně tak se nacházejí v elektrických vozidlech, invalidních vozících a jakýchkoli jiných aplikacích, které využívají rotaci kol. V autonomních vozidlech jsou kuličková ložiska naprosto nezbytná. Minimální počet ložisek v autě je 36, přičemž většina modelů má skutečně kuličková ložiska. Kuličková ložiska se používají v převodovkách, kolech, motorech, převodovkách, kompresorech klimatizací, závěsech atd. Jak si dokážete představit, jsou také životně důležitá pro výrobu letadel, stejně jako jakéhokoli jiného typu vozidla.

vlak

Domácí spotřebiče

Průměrný dům má nejméně 15 různých spotřebičů, které používají ložiska, a to je konzervativní odhad. Kuličková ložiska se běžně používají v ledničkách, klimatizacích, troubách, myčkách nádobí, generátorech, pračkách a sušičkách, mikrovlnných troubách, mixérech, stropních ventilátorech, vysavačích, kuchyňských robotech a dokonce i kuchyňských nebo koupelnových zásuvkách.

Domácí spotřebiče

Osobní zařízení

Kromě typických domácích spotřebičů obsahuje ložiska také mnoho osobních zařízení. To může zahrnovat počítačové ventilátory, herní konzole, fitness vybavení, skateboardy atd. I když s ložisky často nekomunikujete přímo, spoléháte se na ně při většině běžných úkolů. Pokud používáte nějaké elektrické zařízení, je pravděpodobné, že používá kuličková ložiska. Dokonce i v základních předmětech, jako jsou mobilní telefony, se pro usnadnění rotačního pohybu používají kuličková ložiska.

Osobní zařízení

Výroba a průmysl

Výroba je naprosto neoddělitelná od kuličkových ložisek. Kuličková ložiska jsou potřebná ve výrobních zařízeních při zpracování potravin, výrobě forem a výrobě papírových produktů, stejně jako téměř u každého spotřebního produktu, který si lze představit. Široká škála kuličkových ložisek se používá v zemědělských zařízeních používaných ve výrobě, balení a přepravě. Kuličková ložiska ve stavebních strojích se používají při stavbě všech domů a budov, kde žijeme a pracujeme.

Výroba a průmysl

Motor: Kuličková ložiska zlepšují chod motoru a zlepšují spotřebu paliva.
Kola: Nesou hmotnost vozidla a zajišťují plynulé otáčení kol.
Převodovka: V rámci převodovky usnadňují kuličková ložiska hladké převody.

Automobilové kuličkové ložisko

Letecký průmysl

Letecké motory: Ložiska umožňují konzistentní rotaci rotoru, což je zásadní pro bezpečnost letadla.
Přistávací zařízení: Zajišťují hladký pohyb při vzletu a přistání.
Řídící systémy: Kuličková ložiska jsou kritická pro přesné fungování mechanismů řízení letadla.

Letecký průmysl

Robotická ramena: Tenkostěnná ložiska zajišťují přesný a kontrolovaný pohyb během úkolů, jako je svařování.
Klouby: U robotů umožňují kuličková ložiska hladký a přirozený pohyb.

Robotický průmysl

Chirurgické nástroje: Ložiska v chirurgických nástrojích umožňují hladký a přesný pohyb během operace.
Lékařské skenery: MRI a CT skenery používají kuličková ložiska pro plynulé a přesné otáčení a zajišťují jasné diagnostické obrazy.
Protetika: Kuličková ložiska v protetice poskytují uživatelům plynulejší, přirozený pohyb a zlepšují jejich pohyblivost.

Zdravotnické zařízení

Tento blog se ponoří do otázky „Jaké jsou pokyny pro aplikace kuličkových ložisek?“ a představuje jejich širokou škálu aplikací v různých průmyslových odvětvích. Kuličková ložiska jsou kritickými součástmi v mnoha komerčních, průmyslových a vědeckých aplikacích a umožňují rotaci s extrémně nízkým třením a vysokou životností. Výběr správného ložiska pro vaši aplikaci vyžaduje pečlivé zvážení rychlosti, zatížení a teploty, aby se předešlo předčasnému selhání kuličkového ložiska. Kuličková ložiska vyráběná společností Aubeering jsou známá svou kvalitní konstrukcí a vynikajícími výkonnostními charakteristikami, díky čemuž jsou dodavatelem ložisek pro různá průmyslová odvětví ve více než 50 zemích po celém světě, od ručních zařízení po lékařská zařízení a vysoce výkonné motory.