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Hinweise zu Lagerbelastungen
Traglasten Die Kapazität ist entscheidend für die Lebensdauer und Leistung. Eine unzureichende Lagertragfähigkeit kann zu vorzeitigem Verschleiß führen, Überhitzung Daher ist es wichtig, die Lagerbelastung zu berücksichtigen, wenn neue Anwendungen entworfen oder bestehende Anwendungen geändert werden, insbesondere nach einem Lagerausfall. Ziel dieses Blogs ist es, Informationen zu Lagerbelastungen bereitzustellen und konstruktive Vorschläge für die Auswahl geeigneter Lager zu geben.
Die Lagerbelastung ist die Menge an Kraft oder Druck, die auf das Lager ausgeübt wird. Im Detail wird die Kraft von einem Lagerring auf den anderen über einige oder alle Wälzkörper übertragen. Typischerweise wird die aufgebrachte Last auf die Welle, dann auf den Innenring des Lagers und schließlich auf den Außenring übertragen. Lager können verschiedenen Belastungen wie Radiallast, Axiallast, Zentrifugallast usw. standhalten. Die Größe und Richtung der Lagerlasten hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Gerätegewicht, Betriebsgeschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung, Stöße, Vibrationen, Temperatur und Schmierung. Auch eine unsachgemäße Ausrichtung, Installation oder Wartung kann sich auf die Lagerbelastungen auswirken.
Form der Lagerbelastung
Traglasten Im herkömmlichen Sinne umfassen Axiallast, Radiallast und Kippmoment. Lager tragen viele Arten von Belastungen. Unabhängig davon, ob sie in Betrieb sind oder nicht, tragen sie Betriebslasten, Eigengewichtslasten, Hanglasten, Kollisionslasten, Temperaturlasten usw. Im Folgenden stellen wir die Erscheinungsformen der Lagerlast im Detail vor.
Radiale Belastung des Lagers
Radiale Lagerbelastungen stehen senkrecht zur Wellenachse und wirken auf den Außenring des Lagers. Sie werden durch das Gewicht der Ausrüstung oder die Kräfte rotierender Teile verursacht. Um die radiale Tragfähigkeit zu berechnen, ermitteln Sie das Gewicht der unterstützten Komponenten und die auf sie wirkenden Kräfte, verteilen die Last auf die Lager und stellen sicher, dass die anhand der Herstellerangaben berechnete Last innerhalb der maximalen Tragfähigkeit des ausgewählten Lagers liegt. Wenn Ihre Anwendung Lager erfordert, die radialen Belastungen standhalten können, sind Radialkugellager oder Schrägkugellager mit geringem Kontaktwinkel eine gute Wahl.
Axiale Belastung des Lagers
Axiale Belastungen, auch Schubbelastungen genannt, wirken parallel zur Wellenachse und wirken auf die Innen- oder Außenringe des Lagers. Sie werden durch Schub oder Zug verursacht und können unidirektional oder bidirektional sein. Sie übertragen die Kraft gleichmäßig und sorgen so für eine ausgewogene Lastverteilung. Schrägkugellager mit höheren Kontaktwinkeln (ca. 25°) sind eine gute Wahl für Anwendungen mit axialer Belastung. Bei versetzten axialen Belastungen wirken jedoch Momente auf den Innenring, was zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung auf die Wälzkörper des Lagers führt. Berücksichtigen Sie bei der Berechnung der axialen Belastbarkeit die Lagergröße, das Material und die Geometrie sowie die Richtung und Größe der Last. Hersteller bewerten Lager auf der Grundlage standardisierter Formeln und Tests. Zu den Anwendungen mit hohen Axiallasten gehören Pumpen, Automobilgetriebe und Kompressoren.
Die Lagertragfähigkeit kann mit einer Vielzahl von Formeln und Softwareprogrammen berechnet werden, darunter Kataloge der Lagerhersteller, Online-Rechner und Simulationen der Finite-Elemente-Analyse (FEA). Die am häufigsten verwendeten Formeln für Radial- und Axiallasten sind:
Radiale Tragfähigkeit = (C/P)^(1/3)x Fr, axiale Tragfähigkeit = (C0/P)^(1/2)x Fa.
Unter diesen ist C die grundlegende dynamische Tragzahl, P die äquivalente dynamische Lagerlast und C0 die grundlegende statische Belastung Nennleistung, Fr ist die Radiallast und Fa ist die Axiallast. Um genaue Ergebnisse bei der Berechnung der Lagertragfähigkeit zu erhalten, wenden Sie sich bitte an Experten oder verwenden Sie ein vom Lagerhersteller bereitgestelltes Softwareprogramm.
Zentrifugale Belastung tragen
Zentrifugalbelastungen für Lager werden durch die Drehzahl der Anwendung erzeugt, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Turbinen und Zentrifugen. Wenn der Innenring die Wälzkörper dreht, bewegen sie sich tangential auf einer geraden Bahn, aber der Außenring muss sie zwingen, dem Bogen des Lagers zu folgen. Durch diese Wechselwirkung entstehen radiale Zentrifugalkräfte, und die maximale Geschwindigkeit der Anwendung wird manchmal durch die erzeugte Kraft begrenzt. Einschränkungen der Zentrifugallast.
Statische Belastung
Die statische Lagerbelastung bezieht sich auf die maximale Kraft oder das maximale Moment, dem das Lager in radialer, axialer und anderer Richtung ausgesetzt ist, wenn sich das Lager nicht dreht. Statische Belastung ist ein wichtiger Parameter bei der Lagerkonstruktion. Sie gehört zur Tragzahl des Lagers und ist zugleich eine der wichtigen Bezugsgrößen zur Bestimmung der Lagerlebensdauer.
Dynamische Belastung
Die dynamische Belastung des Lagers bezieht sich auf die maximale Belastung, die das Lager während der Rotation trägt. Die Berechnung erfolgt in der Regel nach der dynamischen Ersatzlastberechnungsformel. Die Größe der dynamischen Belastung des Lagers wirkt sich direkt auf die Lebensdauer und Leistung des Lagers aus. Daher müssen Lagerhersteller bei der Konstruktion und Herstellung von Lagern die Auswirkungen dynamischer Belastungen berücksichtigen. Die Berechnungsmethode dynamischer Lagerbelastungen hängt von der ab Art des Lagers und die Nutzungsbedingungen. Normalerweise wird die Formel zur Berechnung der dynamischen äquivalenten Last verwendet. Die Berechnungsmethode lautet wie folgt:
P = (Fr^2 + Fa^2)^0.5
Unter diesen ist P die dynamische äquivalente Last; Fr ist die Radiallast; Fa ist die Axiallast. Die Werte der Radiallast und der Axiallast müssen entsprechend den spezifischen Einsatzbedingungen berechnet werden, während die dynamische Äquivalentlast umfassend auf der Grundlage von Faktoren wie Lagergeometrie, Material, Abweichung und Anzahl der Lager berechnet wird.
Statische Tragfähigkeit des Lagers
Die grundlegende statische Tragzahl eines Wälzlagers (radialer Cor, axialer Coa) bezieht sich auf die äquivalente Phantomradiallast oder zentrale axiale statische Last, wenn eine bestimmte Kontaktspannung in der Kontaktmitte zwischen den Wälzkörpern des Lagers und der Laufbahn darunter verursacht wird maximale Belastungsanwendung. . Die statische Tragzahl wird unter angenommenen Belastungsbedingungen ermittelt. Bei Radiallagern bezieht sich die statische Tragzahl auf die Radiallast. Bei Radial-Axiallagern (Schrägkugellagern) bezieht es sich auf die radiale Komponente der Last, die die halbkreisförmige Laufbahn im Lager belastet. Bei Axiallagern bezieht es sich auf die zentrale Axiallast. Das heißt, die radiale statische Tragzahl und die axiale statische Tragzahl des Lagers beziehen sich auf die maximale Belastung, die das Lager im statischen oder rotierenden Zustand tragen kann. Die Belastbarkeit von Rillenkugellagern im Stillstand oder bei langsamer Drehung (Drehzahl n≤10 U/min) ist die statische Nennlast.
Dynamische Tragzahl des Lagers
Die dynamische Nennbelastung des Lagers ist die konstante Radiallast (konstante Axiallast), der das Wälzlager theoretisch standhalten kann. Die Nennlebensdauer unter dieser Belastung beträgt 100 W Umdrehungen. Die grundlegende dynamische Tragzahl des Lagers spiegelt die Fähigkeit des Lagers wider, der Ermüdung durch Rollen standzuhalten. . Die dynamischen Grundtragzahlen von Radiallagern und Axiallagern werden als radiale dynamische Grundtragzahl bzw. axiale dynamische Grundtragzahl bezeichnet und durch Cr und Ca dargestellt. Die Tragfähigkeit von Rillenkugellagern bei Rotation (Drehzahl n>10r/mim) ist die dynamische Grundtragzahl.
Feste Ladung
Die resultierende Radiallast, die auf den Lagerring wirkt, wird vom lokalen Bereich der Ringlaufbahn aufgenommen und auf den gegenüberliegenden Bereich der Welle bzw. des Lagersitzes übertragen. Diese Last wird als Festlast bezeichnet. Das Merkmal einer festen Last besteht darin, dass der resultierende radiale Lastvektor relativ stationär zur Hülse ist. Weder die Ferrule noch die resultierende Radiallast rotieren oder sie rotieren mit der gleichen Geschwindigkeit und gelten als feste Lasten. Bei Ferrulen, die feste Lasten tragen, kann eine lockerere Passform verwendet werden.
Rotierende Last
Die auf den Lagerring wirkende synthetische Radiallast dreht sich entlang der Umfangsrichtung der Laufbahn, und die von jedem Teil nacheinander getragene Last wird Rotationslast genannt. Die Rotationsbelastung ist durch die Drehung des resultierenden radialen Lastvektors relativ zur Ferrule gekennzeichnet. Es gibt drei Situationen rotierender Last:
A. Die Lastrichtung ist festgelegt und die Ferrule dreht sich;
B. Der Lastvektor dreht sich und die Ferrule steht still;
C. Der Lastvektor und die Ferrule rotieren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Schwingende Lasten und unbestimmte Lasten
Manchmal können Richtung und Größe der Last nicht genau bestimmt werden. Beispielsweise gibt es bei rotierenden Maschinen mit hoher Drehzahl neben der Last des Rotorgewichts in fester Richtung auch eine rotierende Last, die durch eine unausgeglichene Masse verursacht wird. Wenn diese rotierende Last größer ist als die feste Last, wenn sie viel größer ist, ist die resultierende Last immer noch eine Rotationslast. Und wenn die rotierende Last viel kleiner ist als die feste Last, ist die resultierende Last eine oszillierende Last. Unabhängig von der rotierenden oder schwingenden Last ändern sich Größe und Richtung ständig. Unter wechselnden Arbeitsbedingungen kann die Belastung einiger Aderendhülsen rotierende Lasten, feste Lasten oder schwingende Lasten sein. Diese Art der Belastung wird als unbestimmte Belastung bezeichnet.
Schwingende Belastungen und unbestimmte Belastungen sind hinsichtlich der Passung wie Rotationsbelastungen zu behandeln. Eine zu lockere Passform wird es tun Schaden verursachen zur Gegenfläche. Die Hülse und die Welle oder das Sitzloch, die sich relativ zur Lastrichtung drehen, sollten eine Übergangspassung oder eine Presspassung wählen. Die Übermaßgröße basiert auf dem Prinzip, dass der Ring nicht auf der Passfläche der Welle oder im Sitzloch „kriecht“, wenn das Lager unter Last arbeitet. Bei Schwerlastanwendungen sollte die Passform im Allgemeinen enger sein als bei Leichtlast- und Normallastanwendungen. Je schwerer die Last, desto größer sollte das Passungsübermaß sein.
Arbeitsbelastung
Wenn das Lager arbeitet, trägt es die Summe aus dem Gewicht der Maschine selbst und dem Gewicht des schweren Gegenstands und überträgt das Gesamtgewicht langsam auf das Lager.
Temperaturbelastung
Mechanische Geräte erzeugen im Betrieb eine bestimmte Temperatur, die von den Lagern aufgenommen werden muss, damit die Lager allen Temperaturen standhalten.
Windlast
Wenn die Maschine im Freien arbeitet, müssen die Auswirkungen der Windlast berücksichtigt werden, einschließlich Windrichtung, Regen, Gewitter usw. Dies sind nur einige der Lasten, die von der Großwälzlagervorrichtung getragen werden. Tatsächlich muss die Großwälzlagerbaugruppe eine Last tragen, um dem gesamten Gewicht und den Belastungen der Maschine im Betrieb standzuhalten. Unter normalen Umständen verfügt das Schwenkplattenlager selbst über Befestigungslöcher, Schmieröl und Dichtungsvorrichtungen, die den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Arten von Hosts gerecht werden können, die unter unterschiedlichen Arbeitsbedingungen arbeiten.
Risikobelastung
Unerwartete und unvorhersehbare Belastungen des rotierenden Lagers, Seitenkräfte, Risikokräfte, unbeabsichtigte Gewalt usw. Daher muss die Auswahl der Lager einen Sicherheitsfaktor aufweisen, um sicherzustellen, dass sie narrensicher sind.
Mindestlast tragen
Wälzlager werden verwendet, um die Reibung in rotierenden Maschinen zu verringern, indem durch Rollreibung mit einem niedrigeren Reibungskoeffizienten so viel Gleitreibung wie möglich aus dem System entfernt wird. Obwohl Wälzlager versuchen, die Gesamtreibung im System zu reduzieren, benötigen die einzelnen Wälzelemente im Lager immer noch eine gewisse Reibung, um zu rollen und nicht zu gleiten. Diese innere Reibung entsteht durch die Belastung des Lagers. Diese Belastung kann intern durch Vorspannung oder durch eine von außen aufgebrachte Belastung erzeugt werden.
Bei vielen Radiallagern ist normalerweise ein gewisser Raum zwischen den Wälzkörpern und der Laufbahn vorgesehen, um die Wärmeausdehnung zu ermöglichen und ein Festfressen des Lagers zu verhindern. „Dieses interne Spiel Es entstehen sogenannte Be- und Entladezonen innerhalb des Lagers. Wenn sich die Welle dreht, bewegen sich die Wälzkörper in die tragende Zone des Außenrings hinein und aus dieser heraus. Während sich die Wälzkörper in die Ladezone hinein und aus dieser heraus bewegen, ändert sich die Geschwindigkeit der Wälzkörper. Wenn es keine Mindestlast auf die Wälzkörper gibt, kann die Beschleunigung in und aus der Lastzone sehr schädlich sein.
Warum ist die Belastung für Lager wichtig?
Erfüllt ein Wälzlager die Mindestbelastung nicht, kann es zu einer Reihe von Bedingungen kommen, die die Lebensdauer des Lagers deutlich verkürzen. Schlupf, der zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen gleitet, kann den Schmierfilm zerstören und zu Schmierschäden führen. Durch das Verschmieren wird nicht nur die Rolloberfläche beschädigt, sondern auch die Temperatur steigt. Die Last wird auf einen Käfig im Inneren des Lagers gelegt. Typischerweise sind Käfige so konstruiert, dass sie verhindern, dass Wälzkörper miteinander in Kontakt kommen. Wird die Mindestlast jedoch nicht erreicht, also wenn keine Zugkraft vorhanden ist, muss nun der Käfig statt der Zugkraft der Laufbahn die Wälzkörper antreiben. Dies führt zu unerklärlichen Belastungen des Käfigs und kann zu einem vorzeitigen Käfigausfall führen.
Faktoren, die die Lagerbelastung beeinflussen
Materialien, Struktur, Herstellungsprozess, Arbeitsbelastung, Drehzahl, Temperatur und Schmierungsbedingungen sind die Hauptfaktoren, die die interne Lastverteilung des Lagers beeinflussen. Bei der Verwendung und Wartung von Lagern müssen Änderungen dieser Faktoren und deren Auswirkungen auf die Lagerlebensdauer und Betriebsstabilität beachtet werden, um den normalen Betrieb der Lager sicherzustellen.
Strukturelle Faktoren
Auch die Struktur des Lagers hat einen gewissen Einfluss auf seine Tragfähigkeit. Die Struktur des Lagers umfasst hauptsächlich Innen- und Außenringe sowie Wälzkörper. Lager mit kugelförmigen Wälzkörpern haben eine höhere radiale Belastbarkeit als Lager mit rollenförmigen Wälzkörpern.
Herstellungsprozess
Der Herstellungsprozess ist einer der wichtigen Faktoren, die die Tragfähigkeit beeinflussen. Herstellungsprozesse umfassen Wärmebehandlung, Präzisionsbearbeitung, Montage usw. Diese wirken sich direkt auf die optische Qualität und die eigentliche Qualität des Lagers aus und wirken sich dann auf die Tragfähigkeit aus.
Arbeitsbelastung
Die Arbeitslast des Lagers bezieht sich auf die Kraft und das Moment, die das Lager trägt. Sie ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Lastverteilung im Lager beeinflussen. Größe und Richtung der Arbeitslast bestimmen direkt die Spannungs- und Lastverteilung verschiedener Teile im Lager. Wenn die Arbeitslast des Lagers ungleichmäßig ist, ist die Lastverteilung innerhalb des Lagers entsprechend ungleichmäßig, was zu lokalen Schäden und Ermüdungsbrüchen des Lagers führen kann.
Drehgeschwindigkeit
Die Drehzahl des Lagers bezieht sich auf die Drehzahl der Wälzkörper im Lager. Dies ist einer der wichtigen Faktoren, die die Lastverteilung im Lager beeinflussen. Durch die Erhöhung der Drehzahl erhöht sich die Trägheitskraft der Wälzkörper im Lager, was zu einer höheren Belastung der Lagerbaugruppe führt. Darüber hinaus neigt das Lagermaterial bei zu hohen Drehzahlen zur Ermüdung und Überhitzung, was sich auch auf die Lastverteilung im Lager auswirkt.
Temperaturen
Die Temperatur ist ein weiterer wichtiger Faktor, der die Lastverteilung im Lager beeinflusst. Wenn das Lager in Betrieb ist, steigt die Temperatur im Lagerinneren aufgrund der Reibungs- und Wärmeentwicklung. Wenn die Temperatur steigt, ändern sich die Materialeigenschaften verschiedener Teile im Lager und wirken sich dadurch auf die Lastverteilung im Lager aus. Wenn die Temperatur relativ hoch ist, können der Polymerkäfig im Inneren des Lagers, die thermisch stabile Temperatur des Stahls, der Dichtungen usw. das Lagerspiel eines Lagers und seine Änderung mit der Temperatur einen erheblichen Einfluss auf die Größe der Lastzone haben das Lager. Wenn zwischen den beiden Enden des Lagers (dh der heißen Welle und dem kalten Gehäuse) ein großer Temperaturunterschied besteht, verringert sich das Innenspiel des Lagers. Dadurch entstehen höhere Belastungen und eine höhere Rollreibung innerhalb der Lager.
Schmierbedingungen
Die Schmierbedingungen sind ein weiterer wichtiger Faktor, der die Lastverteilung innerhalb des Lagers beeinflusst. Wenn das Lager in Betrieb ist, benötigt es Schmieröl oder -fett, um den Schmierzustand aufrechtzuerhalten und so die Reibung und den Verschleiß im Lager zu verringern. Bei schlechten Schmierbedingungen kommt es im Lager zu lokaler Trockenreibung und Wärmestau, was zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung im Lager führt und einen Lagerausfall wahrscheinlich macht.
Lager und Belastungsrichtung
Unter normalen Umständen können für reine Radiallastanforderungen Rillenkugellager oder Zylinderrollenlager ausgewählt werden. Und wenn es ein ist Axialkugellager, ist es nur für die Aufnahme einer mäßigen reinen Axiallast geeignet. Darüber hinaus können Einweg-Axialkugellager nur Lagerbelastungen aus einer Richtung aufnehmen. Wenn es sich um ein Zwei-Wege-Axial-Kugellager oder ein Zwei-Wege-Axial-Schrägkugellager handelt, kann es axiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen. Wenn das Lager beispielsweise einer kombinierten radialen und axialen Belastung ausgesetzt ist, dann Schrägkugellager In der Regel kommen Kegelrollenlager zum Einsatz. Und wenn es sich um ein Vierpunkt-Kugellager und ein Zwei-Wege-Schrägkugellager handelt, kann es der kombinierten Belastung in beide Richtungen standhalten.
Wenn die Last von der Lagermitte weg wirkt, kann ein Kippmoment auftreten. Nach Angaben der Hersteller von Edelstahllagern können zweireihige Kugellager Kippmomenten standhalten, es wird jedoch empfohlen, gepaarte Schrägkugeln oder gepaarte Kegelrollenlager zu wählen. Face-to-Face-Typen sind verfügbar, Back-to-Back-Typen sind besser. Natürlich können Sie auch Kreuzkegelrollenlager usw. wählen.
Fazit
Bei der Auswahl der Lager sollten Anwendungsanforderungen, Lastart, Geschwindigkeit, Umgebung und Temperatur berücksichtigt werden. Kugellager eignen sich für geringe bis mittlere Belastungen, während Rollenlager für höhere Belastungen geeignet sind. Gleitlager eignen sich für Maschinen mit niedriger Drehzahl und hoher Belastung. Durch regelmäßige Wartung der Lager durch Inspektion, Reinigung und Schmierung wird eine optimale Leistung und Lebensdauer gewährleistet. Aubearing bietet ein breites Sortiment an Lagern für unterschiedliche Bedingungen und Anwendungen und bietet qualitativ hochwertige Produkte und kompetente Beratung. Für Informationen kontaktieren Sie uns.