Design og Engineering

Kernen i Aubearing er vores evne til at arbejde med kunder for at forfølge unikke designs og applikationer og levere innovative og omkostningseffektive løsninger. Ved at trække på mange års applikationsviden og præcisionsinstrumentering har vores ingeniørpersonale årtiers praktisk erfaring, der dækker hundredvis af forskellige applikationer og industrier, bl.a. medicinsk, robotteknik, minedrift udstyr, landbrugsudstyr, automotive, motorcykler, cykler, engineering Maskiner, jordflytningsudstyr, skovbrug, emballage, vandbehandlingsudstyr, printudstyr og , hvilket gør dem i stand til at skræddersy optimalt lejedesign og tekniske løsninger til specifikke applikationer.

Sammen kan vi fremstille det bedste leje til dine krævende specifikationer, ofte med tolerancer målt i milliontedele af en tomme. Vi inviterer dig til at besøge vores faciliteter, og vi glæder os over muligheden for at besøge dine i et forsøg på at levere løsninger til alle dine behov.

Aubearings interne teknologilaboratorium

Vores tekniske laboratorium er udstyret med avancerede præcisionsinstrumenter og avanceret evalueringssoftware (ikke begrænset til brug inklusive Solid Works, AutoCAD), som hurtigt og effektivt kan evaluere lejeapplikationer. Det unikke "Aubearing Analysis System" evaluerer lejer fra flere perspektiver. Vores designingeniører optimerer omhyggeligt racerbaneprofiler for at maksimere belastningsværdier, hastighedsbegrænsninger og udmattelseslevetid. Der er taget særligt hensyn til "Design for Manufacture" for at sikre optimal resterende løbebanespænding for overlegen ydeevne. Samtidig er mange applikationer under støvede og forurenede forhold, så lejetætninger anses også for at forhindre forurening.

Spar produktionsomkostninger

Omkring 70 % af bærende fremstillingsomkostninger (materialeomkostninger, værktøjsomkostninger og montageomkostninger) bestemmes af designbeslutninger, mens de resterende 30 % af omkostningerne udgør produktionsbeslutninger såsom procesplanlægning eller værktøjsmaskinevalg. Vores mål er at optimere brugerdefinerede lejer, så de er omkostningseffektive i produktion, montering og vedligeholdelse, samtidig med at høj kvalitet opretholdes. Aubearing kan anbefale lejestørrelse, rulleelementer, hårdhed, gearkonfiguration osv., og fremstiller lejestørrelser fra 200 mm ID til 6,000 mm OD for at opfylde dine krav til belastning, størrelse, rotation og livscyklus.

Begreber og beregninger bør enhver designingeniør kende

Lejer findes i stort set alle roterende samlinger i udstyr og kraftoverførselsapplikationer. De producerer jævn roterende bevægelse og reducerer friktion og slid. Når de er dimensioneret og brugt korrekt, vil de fleste lejer fungere i mange år uden at skulle udskiftes.

Roterende lejer er et bredt begreb, der omfatter glidelejer, hydrostatiske og hydrodynamiske lejer, magnetiske lejer og rullelejer. Rulningslejer kan opdeles yderligere efter rulleelementtype - kugle, rulle og nålerulle. Enhver mekanisk designingeniør, der inkorporerer kugle- eller rullelejer i deres samling, bør være bekendt med beregninger for lejets levetid og lejebelastning. Kendskab til disse grundlæggende formler vil hjælpe med at sikre et robust design optimeret til lang levetid.

Bærer livet

Lejelevetid (L) er defineret som det antal timer, lejet kan køre ved en given konstant hastighed, før det viser de første tegn på træthed i materialet af enten lejeringen eller nogen af de rullende elementer.

Lejers nominelle levetid (L10) er den levetid i timer ved en bestemt konstant hastighed, som 90 % af en gruppe af tilsyneladende identiske lejer vil fuldføre eller overskride. Klasselevetid refererer også til levetiden for et enkelt leje forbundet med 90 % pålidelighed. Lejelevetiden for lejer, der kører med konstant hastighed, kan også udtrykkes i timer og omtales som L10h. Enhederne for vurdering af levetid er i millioner af omdrejninger (106 omdrejninger).

Lejebelastningsklasser

Lejebelastning er udtrykt med forskellige udtryk, hver med en unik definition. Statiske belastninger refererer til belastninger på et ikke-roterende leje.

Basic load rating (CB) er en beregnet konstant belastning for radiale og vinkelkontaktlejer. Det er den belastning, som en gruppe af tilsyneladende identiske lejer kan tåle i en million omdrejninger af den indre ring, mens den ydre ring holdes stationær. Enhederne for grundlæggende belastningsværdi er pund (lb) eller Newtons (N).

Den grundlæggende statiske belastningsværdi (Co) er den radiale belastning på et ikke-roterende leje svarende til en beregnet kontaktspænding ved det mest belastede kontaktpunkt mellem det rullende element og løbebanen, der frembringer en total permanent deformation af det rullende element og løbebanen på 0.0001 af rulleelementets diameter. Enhederne for grundlæggende statisk belastning er pund (lb) eller Newtons (N).

Statisk ækvivalent belastning (Po) er en beregnet statisk, radial belastning. Den er defineret som den belastning, der ville forårsage den samme totale permanente deformation ved det mest belastede rulleelement og løbebanekontakt, som det, der opstår under den faktiske belastningstilstand. Enhederne for statisk ækvivalent belastning er pund (lb) eller Newtons (N).

Den grundlæggende dynamiske belastningsværdi (C) er den beregnede konstante radiale belastning, som en gruppe af tilsyneladende identiske lejer med en stationær ydre ring statistisk kan tåle en million omdrejninger af den indre ring. Enhederne for grundlæggende dynamisk belastning er pund (lb) eller Newtons (N).

Dynamisk ækvivalent belastning (P) er en af de faktorer, der bruges i lejelivsligninger. Det er en konstant, hypotetisk radial belastning, der har samme indflydelse på lejernes levetid som den, der opstår under den faktiske belastningstilstand. Enhederne for dynamisk ækvivalent belastning er pund (lb) eller Newtons (N).

Beregninger

Lejelevetid (L10) kan beregnes med følgende formel. De nødvendige variabler er grundlæggende dynamisk belastningsværdi (C) og den dynamiske ækvivalente belastning af lejet (P).

L₁₀ = (C/P)³

L₁₀ = ratinglevetid (10⁶rev); C = grundlæggende dynamisk belastningsværdi (lb eller N); P = dynamisk ækvivalent belastning (lb eller N)

For at konvertere fra omdrejninger til timer divideres med hastigheden (rpm).

L_10hrs = (C/P)³ x [(10⁶omdr.) / (N rpm x 60 min/time)] = 16667/N x (C/P)³

N = hastighed (rpm)

1. P = VF_r

2. P = XVF_r + YF_a

P = dynamisk ækvivalent belastning; V = rotationsfaktor; X = radial faktor; Y = trykfaktor; Fr = radial belastning; Fa = aksial belastning

Når lejets udvendige diameter (OD) er lig med eller mindre end 0.625 tommer, kan følgende værdier bruges: X = 0.56, Y = 2.10 og e = 0.16. For lejer større end 0.625 i diameter, se tabellen nedenfor. Faktor "e", vist i den sidste kolonne i tabellen nedenfor, repræsenterer forholdet mellem Fa/VFr. Hvis Fa /VFr < e, så anvendes formel (1); hvis Fa/VFr > e, så bruges formel (2).

Selvom disse formler giver et godt udgangspunkt, kan andre faktorer også påvirke den effektive lejelevetid og belastningsværdier.

I nogle applikationer kan belastningerne og hastigheden variere under drift. Dette kan indregnes i lejebelastningsberegninger, hvis belastnings- og hastighedsvariationerne er kendte variable.
Smøring er en anden faktor, som kan have en væsentlig indflydelse på lejernes levetid. For forseglede lejer bestemmer smøremidlets levetid ofte lejets levetid.
Miljøforhold og forurening kan også påvirke lejernes levetid negativt.
Lejemateriale kan også påvirke ydeevnen. For eksempel bør belastningsværdierne for 440C rustfrit stål reduceres med ca. 20 % sammenlignet med 52100 lejestål. Lejelevetid er ikke en eksakt videnskab på grund af disse faktorer og andre, men brugen af disse formler vil hjælpe ingeniører med at udvikle et sikkert og pålideligt design til deres samlinger.

Kugleleje design

De fremragende egenskaber kuglelejer er resultatet af teknisk krævende kvalitetsegenskaber, som opnår maksimale ydeevnegrænser. Forskellige foranstaltninger i design, såsom forspænding eller flere arrangementer af lejer, modvirker ydeevnebegrænsninger og øger lejernes ydeevne.

FORLÆSNING AF LEJER

Forbelastning er defineret som en konstant virkende aksial kraft på et kugleleje, som skaber en elastisk deformation i kontaktområdet af kuglerne og løbebanerne.

PERFORMATIONSOPTIMERING VIA FORLÆSNING

Installation af kuglelejer med stiv eller fjederforspænding optimerer mange ydelseskarakteristika for lejedrift.

Reduceret fjedring sikrer generering af en definerbar radial og aksial stivhed (se diagram)
Høj kørenøjagtighed og bearbejdelighed selv med skiftende belastninger
Reduceret vibration og støj
Undgå glidning og friktion i kontakten med rulleelementet ved høje hastigheder og høj acceleration
Reduceret glidende friktionsdele ved høje hastigheder (reduceret kontaktvinkelændring mellem indre og ydre ring)
Øget belastningskapacitet (på grund af eksterne belastninger og rotationshastigheder) med lang levetid

STIVHED

Stivhed definerer mængden af aksial kraftpåvirkning [N] på kuglelejet, hvilket forårsager et skift i lejeringen med 1 μm.

Egnet forspænding øger lejets stivhed og understøtter lejets bæreevne mod driftskræfter.

LØFTEKRAFT

Løftekraft er den kraft, hvormed lejet bliver belastningsfrit gennem en central aksial belastning på et lejesæt.
Hvis den ydre aksiale belastning overstiger løftekraften, …
… kuglerne og løbebanerne i det ubelastede kugleleje ikke længere er i konstant kontakt.
… sliddet øges ved at øge glidefriktionen.

FORLÆSNING AF FÅR

DESIGN KARAKTERISTIKA:

Leje 1 (arbejdsside) er aksialt fastgjort i huset, leje 2 er anbragt aksialt bevægeligt (fast sæde for de indre ringe på akslen)
Fjederkraften på yderringen af lejet 2 sikrer en konstant forspænding for begge lejer
Den nødvendige fjederforspænding indstilles ved hjælp af fjedervandringen (banekraftfunktion i henhold til fjederkarakteristikken)
For perfekte forspændingsresultater kræves en tilstrækkelig aksial mobilitet af den indstillede ydre ring på det flydende leje
Justeringen af justeringsfjederen sker i den ydre aksiale belastnings virkeretning
Ved brug af enkeltlejer: <~> kan utunede lejer bruges
Ved brug af lejer i tandem (<< ~ >>), sikrer lejer af samme type (L, M eller S) en ensartet belastningsfordeling

EGENSKABER:

Forspændingen – uafhængig af hastighed og temperatur – skyldes udelukkende fjederkraften
Fjederkraften resulterer i en lige stor forspænding af lejet og tryklejet
Termisk udvidelse af aksel og hus har ingen indflydelse på forspændingen
Fjederbelastede lejesystemer kan have de højeste hastigheder

STIVE FORLOAD LEJESÆT

Arrangementet af flere lejer i såkaldte lejesæt øger bæreevnen, stivheden og løftekraften.

Således er den radiale stivhed for alle arrangementer:
ved α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
ved α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Referenceværdier for lejepar i O- eller X-arrangement (se lejedata).
Driftsrelaterede påvirkninger (såsom RPM, belastning) tages ikke i betragtning.

FLERE ORDNINGER MED 2 LEJER (LEJEPAR)

Med stiv lejeforspænding tilbyder specificerede lejepar i O, X eller tandem arrangementer en effektiv, omkostningseffektiv og teknisk løsning til mange applikationer.

O ARRANGEMENT (DB)

>Tryklinjer divergerer i retning af lejeaksen

>Stor støttefod (H) og høj stivhed mod vippemomenter
Aksial kraftabsorption i begge retninger

Lejepar i O-arrangement

X-ORDNING (DF)
Trykledninger konvergerer i retning af lejeaksen

>Ufølsom over for escape-fejl
>Reduceret støttebasestørrelse og vippestivhed
>Aksial kraftabsorption i begge retninger

Lejepar i X-arrangement

TANDEM ARRANGEMENT (DT)
Parallelt arrangement til belastningsretning

>Højere aksial belastningskapacitet (faktor 2) end enkeltleje
>Begge lejer har samme kontaktvinkel og er placeret mod et tredje leje

Lejepar i tandem

FLERE ARrangement med 3 ELLER LEJER (LEJESÆT)

Med maksimale krav til systemets stivhed eller høje belastninger giver X, O eller tandem arrangementer med 3 eller lejer enestående ydeevne egenskaber.

ORDNINGER MED 3 LEJER

ORDNING MED 4 LEJER

MELLEMRINGE

PERFORMATIONSOPTIMERING VIA MELLEMRINGE
Man kan opnå differentieret optimering af individuelle kvalitetskarakteristika for parrede lejer ved at installere mellemringe (afstandsringe). Bredden af en mellemring er mindst bredden af et individuelt leje.

EGENSKABER:
>Forøgelse af støttebasen (H) og forøgelse af den radiale stivhed
>Optimering af varmeafledning
>Forbedret lejesmøring takket være optimeret olietilførsel og -udledning

Mellemringbredde ≥ Enkelt lejebredde

DESIGN KARAKTERISTIKA:

>Materiale: 100 Cr6, eller lignende, hærdet (mindst 45 HRC)
>Der skal sørges for en god plan parallelitet mellem mellemringene (se også komponenternes nøjagtighed).
>Den påkrævede parallelitet af den ydre og indre mellemring sikres ved planslibning af begge ringe i en spændeoperation.
>Ved lejesæt med mellemringe (for eksempel <||<||>||>) slibes afstandsringen mellem lejerne af med forskellige trykledningsbaner og dermed koordineres forspændingen.

Afstandsring mellem forskellige trykledningsbaner

ÆNDRING AF FORLÆSNING VED HJÆLP AF MELLEMRINGE

Mellemringe giver en ændring til forspænding for allerede koordinerede kuglelejer.

Hvis bredden af akselmellemringen er mindre end bredden af huset...

… forspændingen i O-arrangementet øges

… forbelastningen i X-arrayet reduceres

KONTAKTVINKEL & KOORDINATION PRÆCISION

KONTAKTVINKEL ⍺0

Vinklen på de lige linjer mellem kontaktpunkterne: Indre ringløbebane – kugle – ydre ringløbebane og det radiale niveau definerer kontaktvinklen.

Kontaktvinklen bestemmes afhængigt af den radiale lejefrigang (lejeslør) og svingning af løbebanerne.

Belastningsoverførsler mellem begge lejeringe foretages over løbebanernes kontaktpunkter med kuglerne.

Ensartet belastningsfordeling på de enkelte lejer i lejearrangementer sætter den samme kontaktvinkel på alle belastede lejer.

Standard kontaktvinkel C (15°) og E (25°) )

KONTAKTVINKLEN ÆNDRES AFHÆNGIG AF BETJENING GENNEM …

… ydre kræfter
... indre kræfter
(Centrifugalkraft af indre ring og kugler ved høje hastigheder)
… inderring passer
… temperaturforskelle fra inderring til yderring.
Afvigelser i kontaktvinklen forårsager ændringer i lejekarakteristika,
som påvirker lejedriften.

Yderligere kontaktvinkler fås på forespørgsel.

PRÆCISION AF KONVERTERINGSDELENE

Vejledende værdier for akseljusteringer og form- og positionstolerancer (DIN EN ISO 1101)

OPTIMERING AF PASSFORMEN MED HØJ ODR

Med stigende omdrejningstal (fra ca. n · Dm = 1.5 . 106 mm / min.), kan den progressivt stigende centrifugalkraft forårsage en udvidelse af den indre ring og føre til funktionelle påvirkninger. For eksempel:

>Glidning af inderringen ved kontakten med akslen og ved kontaktfladerne
> Friktionskorrosion
> vibrationer

For at modvirke løft af inderringen anbefales en stærkere pasform.

Korrektionsfaktorer for et overdimensioneret lejedesign og lejeserie:

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

Gælder for massive skafter. For hulaksler (50%): Korrektionsfaktor = 0.8

SAMMENSTÆNDING AF LEJESÆT

OPTIMERING AF PRÆCISION VIA PRÆCISIONSNØDDER

Brugen af præcisionsmøtrikker til at klemme lejer (sæt) understøtter en optimal udnyttelse af ydeevnen af GMN højpræcisionskuglelejer.

DESIGN:

Omhyggelig installation med præcisionsmøtrikker forhindrer (afbrydelse ude, evt. opfølgning med bindestreg: mikrobevægelser);
mikro-bevægelser forårsager kontaktkorrosion.

>Slib møtrikkens sider i en ret vinkel på gevindet på møtrikken og akslen for at forhindre vipning af lejet eller bøjning af akslen (maks. 2 μm udløbstolerance)
>Fastgør præcisionsmøtrikken på akslen (mod at løsne)
>Mellemskiver og bøsninger skal udføres parallelt med planerne (maks. 2 μm)

En tilstrækkelig høj aksial spændekraft fikserer lejerne i den tilsigtede position og sikrer den nødvendige forspænding, præcision og stivhed af lejet.

INSTALLATION:

>Smør gevindet let
>Skru præcisionsmøtrikkerne i med 2 til 3 gange TARGET-tilspændingsmomentet, slip dem derefter igen og fastgør dem med det ønskede drejningsmoment (kompensation for temperaturafhængige dimensionsændringer af de indvendige ringe og sæder)
>Den påkrævede pressebånding af flere lejer (aksialt) og den nødvendige overvindelse af friktionsmodstanden, når lejerne presses på akslen (radial) sikres af det 2 til 3 gange primære (breakout) tilspændingsmoment

Værdier for spændekræfter og tilspændingsmomenter er erfaringsbaserede vejledende værdier og kan variere afhængigt af anvendelsen.