Následuj mě na: 
Dokonalý průvodce tenkostěnnými ložisky
Tenkostěnná ložiska byla vyvinuta, když standardní kuličková ložiska nestačila pro určité aplikace. Tenkostěnná ložiska mají velmi malý průřez vzhledem ke svému průměru. Tento design určuje, že tenkostěnné ložisko má menší konstrukční objem a nižší hmotnost při dosažení vysoké tuhosti a provozní přesnosti.
Řada valivých ložisek normalizovaná podle DIN ISO, průřez tenkých ložisek se zvětšuje s rostoucím průměrem a všechny velikosti tenkých ložisek v řadě mají stejný průřez. „V průmyslu existuje několik definic tenkých ložisek, jedna z nejběžnějších je, že ložisko je považováno za tenké, když je průměr 4krát větší než radiální průřez. Rozměry průřezu se mohou lišit, ale obvykle se jedná o kuličky s dvojnásobným průměrem. Typické aplikace pro tenkostěnná ložiska jsou kritické aplikace, kde je omezený prostor, musí být minimalizována hmotnost, musí být zachována absolutní přesnost a požadavky na zatížení a krouticí moment stále vyžadují použití kuličkových ložisek. V takových aplikacích pomáhají ložiska s tenkým průřezem snížit náklady ve srovnání se standardními velikostmi kuličkových ložisek a mají výhodu použití pouze jednoho ložiska s malým dopadem na celkovou hmotnost.
Každá aplikace tenkých ložisek má specifické požadavky. Tyto potenciální rozdíly dělají z některých ložisek tenkého průřezu lepší možnosti než z jiných. Pokud jde o tenkostěnná ložiska, je třeba zvážit tři různé typy:
Typ tenkostěnného ložiska
Tenkostěnné ložisko typu C
Tenkostěnné ložisko typu X
Typ A – Tenkostěnná ložiska s kosoúhlým stykem
Tenkostěnná ložiska s kosoúhlým stykem se používají hlavně v náročných prostředích s vysokým axiálním zatížením. Obecně se nedoporučuje používat jedno tenké tenkořezné ložisko typu A s kosoúhlým stykem k podpoře momentového nebo obráceného axiálního zatížení, ale dvě ložiska typu A jako duplexní dvojice ložisek mohou taková zatížení snadno nést. Stabilita, nosnost a opakovatelnost párů tenkých dvojitých ložisek s kosoúhlým stykem typu A je lepší než u tenkých ložisek typu C.
Oba kroužky tenkých ložisek s kosoúhlým stykem typu A mají extra hluboké kuličkové drážky (hloubka drážky = 25 % průměru kuličky).
Tenkostěnná ložiska s kosoúhlým stykem typu A mají dostatečnou radiální vůli k vytvoření kontaktního úhlu 30° (α), který odolá axiálnímu zatížení.
Klec tenkostěnného kosoúhlého ložiska typu A je v kruhovém vaku, ve kterém počet kuliček tvoří asi 67 % všech kuliček.
TYP A Tenkostěnné ložisko ZÁTĚŽOVÝ STAV | ||||
Radiální | Axiální | Moment | Reverzace | Kombinovaný |
dobrý | vynikající | Použití v párech | Použití v párech | dobrý |
Poskytuje větší (jednosměrnou) axiální únosnost než ložiska typu C nebo X:
Vnější kroužek je obvykle zahloubený, aby se snížilo jedno rameno oběžné dráhy, a vnější kroužek je pro pohodlí namontován přes vnitřní kroužek, kuličky a klec (pomocí rozdílu teplot mezi dvěma kroužky).
Tenkostěnné ložisko s kosoúhlým stykem typu A je nerozebíratelné ložisko, které snese větší radiální zatížení a současně velké axiální zatížení v jednom směru.
Při přenášení axiálního zatížení jsou povrchy vnitřního a vnějšího kroužku tenkých ložisek s kosoúhlým stykem typu A přibližně v jedné rovině, čímž se minimalizují úpravy předpětí.
Tenkostěnná ložiska s kosoúhlým stykem typu A se obvykle instalují naproti jinému ložisku stejného typu, takže existuje axiální zatížení pro stanovení a udržení kontaktního úhlu a přizpůsobení reverzním axiálním zatížením s minimálním axiálním pohybem
Typ C – radiální kuličková ložiska
Tenkostěnná kuličková ložiska s radiálním kontaktem typu C mají konstrukci kuličky s hlubokou drážkou, jejíž drážky vydrží vysoké zatížení a jsou preferovaným řešením pro aplikace s radiálním zatížením. Jak byste očekávali, tenkostěnná ložiska typu C zvládnou také střední axiální zatížení, reverzní axiální zatížení a momentová zatížení.
Oba kroužky tenkostěnných radiálních kontaktních kuličkových ložisek typu C mají extra hluboké kuličkové drážky (hloubka drážky = 25 % průměru kuličky).
Vnitřní kroužek má excentrický posun uvnitř vnějšího kroužku, přibližně v polovině vzdálenosti od koule.
Kroužky jsou umístěny soustředně a klec/separátor odděluje kuličky rovnoměrně po celém obvodu.
Tenkostěnná kuličková ložiska s radiálním stykem typu C fungují nejlépe, když je mezi kuličkou a kroužkem malá vůle (radiální vůle, kterou lze zvětšit nebo zmenšit, aby vyhovovala provozním podmínkám).
TYP C Tenkostěnné ložisko ZÁTĚŽOVÝ STAV | ||||
Radiální | Axiální | Moment | Reverzace | Kombinovaný |
vynikající | dobrý | dobrý | dobrý | dobrý |
Tenkostěnná kuličková ložiska s radiálním kontaktem typu C jsou navržena tak, aby se kulička a kroužek dotýkaly ve střední rovině kuličky, když působí pouze radiální zatížení. Přestože jsou ložiska typu C primárně navržena pro aplikace s radiálním zatížením, nemají žádné vyplněné drážky a dokážou zvládnout určitá axiální zatížení v obou směrech. Schopnost odolat axiálnímu zatížení závisí na velikosti vůle v ložisku po instalaci. Zvětšením radiální vůle nad standardní hodnotu mohou mít ložiska typu C větší kontaktní úhel při axiálním zatížení, což má za následek větší axiální únosnost. V tomto případě se doporučuje seřídit ložisko proti jinému ložisku podobné konstrukce, aby se snížil axiální pohyb při zpětném axiálním zatížení. Při použití tímto způsobem jsou ložiska v podstatě kuličková ložiska s kosoúhlým stykem spíše než kuličková ložiska s radiálním stykem.
Typ X - čtyřbodové stykové tenkostěnné ložisko
Na rozdíl od konstrukcí tenkých ložisek typu A a typu C jsou ložiska tenkého průřezu se čtyřbodovým stykem typu X vyrobena s gotickými oblouky, které vytvářejí čtyři body kontaktu mezi kuličkami a oběžnými drahami v ložisku. Díky této konstrukci jsou čtyřbodová ložiska tenkého průřezu nejlepší volbou pro aplikace vyžadující dostatečný krouticí moment nebo reverzní axiální zatížení v malém balení. Čtyřbodová ložiska tenkého průřezu se čtyřbodovým stykem však mají nižší schopnost přenášet široký rozsah radiálního zatížení než ložiska tenkého průřezu typu X. Čtyřbodová styková tenkostěnná ložiska typu X se nedoporučují jako náhrada za tenkostěnná ložiska typu C nebo typu A v prostředích určených pro čistě radiální zatížení. Je třeba poznamenat, že otáčky (ot./min.) čtyřbodových kontaktních tenkých ložisek typu X vyvolávají zvláštní obavy v kombinaci s radiálním zatížením při použití s axiálním nebo momentovým zatížením.
TYP X ZÁTĚŽOVÝ STAV | ||||
Radiální | Axiální | Moment | Reverzace | Kombinovaný |
chudý | dobrý | vynikající | vynikající | chudý |
Ložiska typu X se liší od ložisek typu A a typu C v geometrii drážek oběžné dráhy:
Typ C: Středy poloměrů jsou umístěny ve středové rovině míče.
Typ A: Objímka a kulička jsou v úhlovém kontaktu a střed poloměru drážky je posunut o stejnou hodnotu na obou stranách středové roviny kuličky.
X-typ: Drážky v každém kroužku mají dva poloměry s jejich středy odsazenými od středové roviny koule.
Hloubka drážky u ložisek typu X je stejná jako u ložisek typu A a typu C (25 % průměru kuličky).
Specifické rysy „gotického oblouku“ jsou:
Umožňuje jedinému ložisku typu X nést tři typy zatížení (radiální, axiální a momentové) současně (zatímco ložiska standardní velikosti jsou obvykle navržena tak, aby nesla pouze radiální a axiální zatížení).
Díky tomu je ideálním ložiskem pro mnoho aplikací, protože jediné kuličkové ložisko se čtyřbodovým stykem může často nahradit dvě ložiska, jako je sada dvou ložisek rámu A uspořádaných zády k sobě, což poskytuje zjednodušenou konstrukci.
Axiální zatížení působící na vnitřní kroužek zprava doleva se přenáší z vnitřního kroužku na kouli v bodě B.
Zatížení je pak přenášeno přes kouli do bodu D, kde je přenášeno na vnější prstenec a nosnou konstrukci.
Akční linie BD svírá jmenovitý kontaktní úhel 30° (α) s radiální středovou osou ložiska.
V důsledku elastické deformace koule a oběžné dráhy podél linie přenosu zatížení se zatížení koule uvolní v bodech A a C, což umožňuje plynulou rotaci kolem osy kolmé k linii BD.
Když je na vnitřní kroužek aplikováno axiální zatížení zleva doprava, dochází k podobnému přenosu zatížení mezi bodem C a bodem A.
Stejně jako ložiska typu C mají ložiska typu X obvykle radiální vůli. Jmenovitý stykový úhel a axiální únosnost ložisek typu X však nezávisí na vůli. Když je axiální nebo momentové zatížení značné, měla by být mezera minimalizována, aby se zabránilo příliš velkému kontaktnímu úhlu. Hlavní věc, kterou je třeba poznamenat, je, že se doporučuje používat X-ložisko samostatně. Nedoporučuje se používat dvě X-ložiska na společné hřídeli, protože to může vést k nepřijatelným třecím momentům.
Zatížení tenkých ložisek
Ložiska podpírají hřídele nebo pouzdra a umožňují jim volný chod pod zatížením. Výše jsme analyzovali řadu tenkých ložisek, která dokážou odolat radiálnímu, axiálnímu a momentovému zatížení. Zatížení lze aplikovat na tenkostěnná ložiska v jednom ze dvou hlavních směrů, přičemž výsledné momentové zatížení (M) lze vypočítat jako:
M = Fa Sa + Fr Sr
M | = | momentové zatížení [N·m] |
Fa | = | axiální zatížení [kN] |
Sa | = | vzdálenost odsazení od osy ložiska [m] |
Fr | = | radiální zatížení [kN] |
Sr | = | vzdálenost odsazení od radiální roviny [m] |
Axiální zatížení (Fa) jsou rovnoběžná s hřídelí (osa otáčení ložiska), zatímco radiální zatížení (F r ) jsou v pravém úhlu k ose otáčení. Když se tato zatížení odchýlí od osy ložiska (vzdálenost Sa) nebo od radiální roviny (vzdálenost Sr< /span>), vytvoří se konečné momentové zatížení (M). Použití počítačového softwaru učinilo metodu určování životnosti ložiska složitější a přesnější než předchozí ruční výpočty. Na ložisko působí skutečné zatížení a určí se výsledné zatížení každé kuličky v tomto ložisku. Z tohoto výpočtu lze určit součinitel statické bezpečnosti a základní jmenovitou životnost L10.
Hlavní radiální zatížení
Čím větší je vůle ložiska, tím méně kuliček přenáší zatížení, což má za následek kratší dynamickou životnost.
Velké předpětí ložiska může před zatížením ložisko přetížit.
Hlavní axiální zatížení a momentová zatížení
Větší mezera umožní větší kontaktní úhel než koule s oběžnou dráhou, a proto se lépe přizpůsobí aplikovanému zatížení.
Avšak eliptická oblast kontaktu koule s oběžnou dráhou může být zkrácena nad okrajem oběžné dráhy, což způsobuje další problémy.
Větší předpětí může ložisko před zatížením znovu přetížit.
Výpočet statického bezpečnostního faktoru nebo dynamické životnosti vyžaduje pomoc počítačového softwaru pro určení jednotlivých zatížení kuličky v celém ložisku – pomocí Reali-Design (např. Ložiska Reali-Slim palce) nebo Reali-Design MM (pro Metrická ložiska Reali-Slim) software. Jakmile jsou tyto vypočteny, použije se pro stanovení maximální úrovně napětí a tím i statického součinitele zatížení sféra maximálního zatížení. Všechna zatížení koulí se používají ve vážené analýze k určení základní jmenovité životnosti L10.
Mezní otáčky tenkých ložisek
Obecně řečeno, určení maximální bezpečné provozní rychlosti závisí do značné míry na minulých zkušenostech. Faktory, které omezují rychlost otáčení ložisek, jsou velmi složité, včetně:
Průměr ložiska
Poměr průměru ložiska k průřezu
Typ ložiska a vnitřní konfigurace
Poměr poloměru drážky oběžné dráhy k průměru kuličky
Vnitřní radiální vůle nebo předpětí ložiska
Pracovní kontaktní úhel
Přesnost ložisek (házení)
Materiály a design kulové klece/separátoru
Přesnost montáže (kulatost, rovinnost při zatížení)
Mazání
Okolní teplota a opatření pro odvod tepla
Těsnění
Načíst
I když není možné přesně stanovit rychlostní limity, praktické aplikace a zkušenosti zkušební laboratoře AUB poskytují základ pro stanovení obecných limitů. Předpokládejme, že ložiska jsou správně nainstalována a mají dostatečný odvod tepla. Tyto limity jsou založeny na plné životnosti 1 000 000 otáček. Vyšší rychlosti mohou být tolerovány, pokud jsou přijatelné kratší životnosti. Při rychlostech, které se blíží nebo překračují limit vypočítaný pomocí vzorce pro limitní rychlost (n), je třeba věnovat zvláštní pozornost mazání a teplu:
Mazivo by mělo být speciálně navrženo pro vysokorychlostní ložiska.
Četnost domazávání musí být dostatečná, aby bylo vždy k dispozici dostatečné množství maziva.
Pokud se používá olej, měl by být viskózní odpor minimalizován kontrolou hladiny pomocí odstřikovače oleje a/nebo dávkováním malých množství kapaliny nebo mlhy.
Vlivy turbulence vzduchu při vysokých rychlostech mohou velmi ztížit přivádění oleje na kritické povrchy, takže konstrukce mazacího systému se stává velmi důležitou.
Následující výpočty lze použít pro tenkořezná kuličková ložiska řady Reali-Slim otevřeného typu při spojitých otáčkách.
n = 1 000 fl Cf/d
| Cf | = | výpočetní faktor (tabulka 1) |
| d | = | průměr otvoru [mm (v)] (produktová tabulka) |
| fl | = | redukční faktor (tabulka 2) |
| n | = | mezní rychlost [ot./min] |
Jak vybrat nejlepší tenké profilové ložisko pro vaši aplikaci?
Typ a velikost zatížení požadovaných v konkrétní aplikaci určuje, které tenkostěnné ložisko je nejvhodnější. Například v prostředích, kde dochází k axiálnímu zatížení v jednom směru, AUB doporučuje používat svá vyhrazená kuličková ložiska s kosoúhlým stykem typu A. Tato možnost je také ideální pro radiální nebo kombinované aplikace. Přesto není vhodný pro aplikace, které potřebují podporovat momentová zatížení nebo reverzní axiální zatížení.
Jakmile bude určeno větší momentové zatížení, AUB doporučí použití variant X-pattern nebo 4bodových kontaktních kuličkových ložisek. Konstrukce využívá „gotický oblouk“ oběžné dráhy k vytvoření čtyř bodů kontaktu mezi kuličkou a oběžnou dráhou. Díky tomu je perfektním řešením pro reverzní axiální zatížení a ideální pro momentová zatížení. Přestože ložiska typu X mohou být použita v jiných podmínkách nízkého zatížení, výměna ložisek typu C nebo A při čistě radiálním zatížení není vždy podporována.
Jako standardní pravidlo AUB doporučuje pečlivé sledování aplikační rychlosti (RPM) při specifikaci ložisek typu X pro kombinace axiálního nebo momentového zatížení a radiálního zatížení. Zkušený tým inženýrů AUB se v tomto ohledu ukázal jako velmi nápomocný. Dokážou na základě statistik a výzkumů zajistit a určit mezní rychlosti a kombinované zatížení. Přidali také doporučení týkající se použití radiálních ložisek s kombinovaným radiálním, axiálním nebo momentovým zatížením a mezních otáček a výběru separátoru.
Radiální kontaktní ložiska, jako jsou ložiska typu C, jsou vhodná pro radiální zatížení. Je to proto, že jejich hluboké kuličkové drážky poskytují odolnost, aby vydržely vyšší zatížení. Ačkoli se tento konkrétní typ ložiska používá v aplikacích, které přenášejí primárně radiální zatížení, Carter navrhuje, že může také účinně přenášet obrácená axiální zatížení, střední axiální zatížení a momentová zatížení.
Jaké další aplikace existují pro tenkostěnná ložiska?
Tenkostěnná ložiska byla vyvinuta především pro aplikace s omezeným prostorem a poskytují řešení bez tření pro kloubové součásti, jako jsou např. robot paží nebo jiných kloubů, jako jsou lokty. Různé typy tenkých ložisek jsou široce používány v různých institucích, včetně letectví, lékařského zobrazování, robotiky, polovodičů, ukládání dat, obráběcích strojů, balicích zařízení, balicích zařízení, satelitních systémů a optických a zaměřovacích systémů.
AUB se specializuje na řešení týkající se celé řady tenkých ložisek. Náš dobře vybavený technický tým vytváří vlastní návrhy ložisek s ohledem na prostor, zatížení, přesnost a spolehlivost a vyrábí je na zakázku podle potřeb vaší aplikace. AUB nabízí přesná nízkoprofilová ložiska ve velikostech od 1 in. ID (vnitřní průměr) do 40 in. OD (vnější průměr) pro velké gramofony používané v komerčních a průmyslových aplikacích.