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Sie sollten über Lagerkäfige Bescheid wissen
Obwohl das Lager aus vielen Teilen besteht, kann man den Käfig auch als „Blutgefäß“ des Lagers bezeichnen. Daher steht bei der Leistung des Lagers das Material des Käfigs in direktem Zusammenhang mit der Effizienz des Lagers. Ein Lagerkäfig ist ein Lagerteil, das alle oder einen Teil der Wälzkörper umhüllt und sich mit ihnen bewegt, um die Wälzkörper zu isolieren. Normalerweise führt es auch die Wälzkörper und hält sie im Lager.
Wenn ein Wälzlager in Betrieb ist, insbesondere wenn die Last komplex ist und sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, muss der Käfig großen Zentrifugalkräften, Stößen und Vibrationen standhalten. Zwischen dem Käfig und den Wälzkörpern herrscht eine große Gleitreibung und es entsteht eine große Wärmemenge. Die kombinierte Wirkung von Kraft und Hitze kann dazu führen KäfigversagenIn schweren Fällen kann der Käfig verbrannt und zerbrochen werden. Daher muss das Käfigmaterial eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine gute Verschleißfestigkeit, einen kleinen Reibungskoeffizienten, eine geringe Dichte, eine bestimmte Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit sowie eine gute Elastizität und Steifigkeit aufweisen. Ein Ausdehnungskoeffizient ähnlich dem von Wälzkörpern. Und gute Verarbeitungsleistung. Darüber hinaus wird der Käfig auch durch chemische Medien wie Schmierstoffe, Schmierstoffzusätze, organische Lösungsmittel und Kühlmittel beeinträchtigt.
Der Hauptzweck des Lagerkäfigs besteht darin, einen geeigneten Abstand zwischen den Wälzkörpern aufrechtzuerhalten und den direkten Kontakt zwischen benachbarten Wälzkörpern zu vermeiden, um die Reibung und die daraus resultierende Wärme auf einem Minimum zu halten. Um die Wälzkörper in allen Lagern gleichmäßig zu verteilen, kann die Last gleichmäßig in allen Lagern verteilt werden, so dass die Last gleichmäßig verteilt und Geräusche reduziert werden können. Die Wälzkörper können in der Leerlaufzone korrekt geführt werden, um die Abrollbedingungen im Lager zu verbessern und zerstörerische Unfälle zu vermeiden. ziehen.
Klassifizierung von Lagerkäfigen
Häufig verwendete Käfige werden je nach Materialtyp hauptsächlich in Metallkäfige und nichtmetallische Käfige unterteilt. Es gibt auch Verbundkäfige usw. Auch Sonderlagerkäfige sollten den Anforderungen besonderer Arbeitsbedingungen gerecht werden. Wie hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, selbstschmierend (im Vakuum verwendet) oder nicht magnetisch usw.
Käfigmaterial aus Stahl
Aufgrund seiner hohen Festigkeit, guten Zähigkeit und einfachen Verarbeitung werden Käfigmaterialien aus Stahl häufig in Wälzlagern verwendet. Normalerweise werden Stahlhalterungen aus hochwertigen Kohlenstoffstahlblechen kaltgeprägt. Darüber hinaus können je nach Bedarf auch andere mechanische Bearbeitungsverfahren eingesetzt werden. Zu den häufig verwendeten Stahlkäfigmaterialien gehören 20, 30, 45, 0Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 40CrNiMo, ML15, ML20 usw. Stahlkäfige werden im Allgemeinen wärmebehandelt, um Spannungen zu beseitigen und die Plastizität wiederherzustellen. Einschließlich Hochtemperaturanlassen, Rekristallisationsglühen usw. Um den Reibungskoeffizienten des Stahlkäfigs zu verringern, muss der fertige Käfig gegebenenfalls oberflächenbehandelt werden.
Käfigmaterialien aus Nichteisenmetallen
Anders als Stahl haben Nichteisenmetalle ihre ganz besonderen Eigenschaften. Beispielsweise weist eine Aluminiumlegierung die Eigenschaften einer geringen Dichte, einer guten Wärmeleitfähigkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit auf. Kupferlegierung zeichnet sich durch gute Wärmeleitfähigkeit, kleinen Reibungskoeffizienten, gute Formbarkeit und hohe Betriebstemperatur aus. Die Vorteile einer Zink-Aluminium-Legierung sind niedrige Kosten, geringe Dichte und hervorragende Leistung.
Nichtmetallische Käfigmaterialien
Zu den nichtmetallischen Käfigmaterialien gehören hauptsächlich Polymere und Verbundmaterialien, einschließlich Nylon, Phenolband, Polytetrafluorethylen usw. Polymermaterialien weisen ein gutes Verhältnis von Festigkeit und Elastizität auf. Aufgrund der guten Gleiteigenschaften erzeugt der Polymerkäfig bei Bewegungen relativ zur geschmierten Wälzkörperoberfläche nur eine geringe Reibung, wodurch die Wärmeentwicklung und der Verschleiß des Lagers minimiert werden. Unter der Bedingung, dass kein Schmiermittel vorhanden ist, weist der Polymerkäfig immer noch hervorragende Bewegungseigenschaften auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Lager über einen längeren Zeitraum ohne Beschädigung weiterlaufen. Aufgrund der geringeren Dichte von Polymeren weisen daraus hergestellte Käfige eine geringere Trägheit auf.
Der Käfig besteht nicht nur aus reinen Materialien, sondern auch aus modifizierten Polymermaterialien. Verwenden Sie andere Materialien zum Füllen oder Verstärken.
Nachdem der Käfig in das Lager eingebaut wurde. Aufgrund des Spalts zwischen Käfig und Wälzkörpern kann der Käfig in radialer Richtung versetzt werden, was als Radialversatz bezeichnet wird. Sein Versatz kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
Es ist darauf zu achten, dass bei Erreichen des maximalen Radialversatzes der Käfig den Lagerring nicht berührt.
Herstellungsverfahren für Lagerkäfige
Käfig aus Druckguss
Die Rohstoffe des Druckgusskäfigs sind Aluminiumlegierung und Messing. Die Rohstoffe werden geschmolzen und in die Druckgussform der Druckgussmaschine gegossen, der Käfig wird in einem Zug gegossen. Der Gießanschnitt wird auf einer Drehmaschine gedreht.
(1) Der Käfig ist direkt druckgegossen, wodurch ohne mechanische Bearbeitung eine gute geometrische Form und Maßgenauigkeit erzielt werden kann und eine hohe Produktionseffizienz erzielt wird.
(2) Nach dem Druckguss kristallisiert und verfestigt sich das Metall mit präziser Struktur, guter Oberflächenqualität und Verschleißfestigkeit.
(3) Hohe Materialausnutzung und reduzierte Kosten.
Beim Druckguss eines Käfigs aus Aluminiumlegierung ist jedoch eine Ausrüstung mit großer Tonnage erforderlich, und das Design und die Herstellung der Form sind kompliziert. Die Käfigtaschen werden beim Druckguss leicht beansprucht. Unter den Bedingungen, unter denen das Lager Stößen, Vibrationen und variablen Drehzahlen ausgesetzt ist, muss die Qualität des Druckgusskäfigs weiter verbessert werden.
Käfig aus Kunststoffguss
Vakuumgetrocknete körnige technische Kunststoffe werden in ein Fass gegeben, durch Widerstandsdrähte erhitzt und in einen halbflüssigen Zustand geschmolzen. Unter Druck durch einen Kolben oder eine bewegliche Schnecke werden die halbflüssigen Rohstoffe aus der Düse in die Form der Spritzgießmaschine eingespritzt. Nach der Isolierung erhalten Sie nach dem Abkühlen den erforderlichen Käfig.
(1) Der Käfig wird in einem Spritzgussverfahren geformt, wodurch eine präzise geometrische Form und Maßgenauigkeit sowie ein niedriger Oberflächenrauheitswert erreicht werden können, ohne dass eine mechanische Bearbeitung erforderlich ist, und die Produktionseffizienz hoch ist.
(2) Die Form und der Kunststoffguss lassen sich einfach formen, das Lager lässt sich leicht zusammenbauen und eine automatische Steuerung lässt sich leicht realisieren.
(3) Der Kunststoffkäfig weist gute Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Antimagnetik und geringe Reibung auf.
Aufgrund der Nachteile der thermischen Verformung, der Alterung und der Sprödigkeit des Kunststoffs selbst sowie einiger Probleme bei der Käfigstruktur und dem Kunststoffspritzprozess ist die Anwendung des Kunststoffgusskäfigs jedoch begrenzt.
Bei technischen Kunststoffkäfigen unterscheidet sich die Leistung der einzelnen Hersteller geringfügig, sie sind jedoch im Allgemeinen ähnlich. Diese Art von Käfig ist leicht und für Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet. Darüber hinaus besteht der Fehlermodus dieser Art von Käfig nicht in einem plötzlichen Platzen, sodass er für einige Fälle geeignet ist, in denen ein plötzliches Herunterfahren nicht zulässig ist. Für Bergbaumaschinen ist diese Art von Käfig jedoch aus Sicherheitsgründen nicht geeignet, da die Beschädigung nicht plötzlich auftritt, sondern bei allmählichem Anstieg der Temperatur auf ein bestimmtes Niveau vollständig beschädigt wird, was sehr gefährlich ist explosive Situationen. . Gleichzeitig hat diese Art von Käfig eine Temperaturgrenze, normalerweise -40 bis 120 °C: Der Messingkäfig stellt grundsätzlich kein Hindernis dar, ist jedoch nicht für Umgebungen mit Ammoniak geeignet. Im Allgemeinen werden bei kleinen Lagern keine Kupferkäfige verwendet. Für Stahlkäfige gibt es keine Einschränkungen, bei großen Lagern werden jedoch keine Stahlkäfige verwendet.
So wählen Sie einen Lagerkäfig aus
Die Materialien von Lagerkäfigen können nach ihren Herstellungsmaterialien und Anwendungsszenarien klassifiziert werden. Im Folgenden sind einige gängige Lagerkäfigmaterialien aufgeführt:
Stahlkäfig: Normalerweise aus hochwertigem Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl gefertigt, zeichnet es sich durch hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Geeignet für Hochgeschwindigkeits-, Schwerlast- und Hochtemperaturanwendungen, wie z. B. Lager in Luft- und Raumfahrtmotoren und Automobilgetrieben.
Vorteile und Leistung: Diese Art von Käfig hat eine hohe Festigkeit und ein leichtes Material. Es wird hauptsächlich in Rillenkugellagern, Pendelrollenlagern und Kegelrollenlagern eingesetzt und wird im Allgemeinen nicht durch mineralölbasierte oder alkalihaltige ölbasierte Schmierstoffe in Wälzlagern angegriffen.
Nutzungseinschränkungen: Rostanfällig durch den Einfluss von Wasser und Wasserdampf;
Betriebstemperatur: Die Betriebstemperatur des Käfigs kann 300 °C erreichen.
Messingkäfig: Normalerweise aus Messing oder Bronze gefertigt, weist es eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Geeignet für Anwendungen mit mittlerer Geschwindigkeit und geringer Belastung, z. B. Lager in Haushaltsgeräten, Instrumenten und Bürogeräten.
Messing verfügt über eine hohe Zugfestigkeit und wird durch herkömmliche Lagerschmierstoffe nicht angegriffen. Es wird häufig in kleinen und mittelgroßen Lagern eingesetzt. Aufgrund des hohen Kupferpreises ist jedoch auch der Preis für Messingkäfige hoch. Die Hauptmerkmale sind wie folgt:
Käfigtyp: gestanzt und massiv, gestanzt ist nur für kleine und mittlere Größen geeignet;
Material: Messingplatte, Messingguss oder Messingschmiedestück. Messing hat eine hohe Zugfestigkeit und seine mechanische Festigkeit entspricht der eines Stahlplatten-Stanzkäfigs, aber seine Dichte ist relativ gering, seine Grenzgeschwindigkeit ist hoch und sein Preis ist höher.
Vorteile: Unempfindlich gegen Schmierstoffe, einschließlich synthetischer Öle und Fette;
Nutzungseinschränkungen: Messingkäfige können nicht in Situationen über 300 °C verwendet werden und sind nicht für Ammoniak geeignet (z. B. zum Kühlen), da Ammoniak saisonal zum Bruch von Messing führt.
Betriebstemperatur: Die Betriebstemperatur liegt unter 300 °C.
Nylonkäfig: Normalerweise aus Polyamid (PA66) und anderen technischen Kunststoffen für den Spritzguss hergestellt, zeichnet es sich durch geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, gute Isolierung und einfache Verarbeitung aus. Geeignet für Anwendungen mit geringer Belastung, niedriger Geschwindigkeit und hohen Temperaturen, wie z. B. Lager in Elektrowerkzeugen, Nähmaschinen und Lebensmittelverarbeitungsmaschinen. Polyamid-Nylon-Material hat die Vorteile einer hohen Elastizität und eines geringen Gewichts. Dieser Käfig verfügt über sehr gute Gleit- und Selbstschmiereigenschaften. Es handelt sich um ein Produkt der neuen Generation, das derzeit Eisenkäfige ersetzt.
Vorteile und Leistung: Polyamid-Nylon-Material hat die Vorteile einer hohen Elastizität und eines geringen Gewichts.
Dieser Käfig verfügt über sehr gute Gleit- und Selbstschmiereigenschaften. Besonders geeignet für Situationen, in denen Vibrationsstoßbeanspruchungen oder hohe Beschleunigungen und Verzögerungen auftreten oder die Innen- und Außenringe des Lagers zueinander geneigt sind;
Einsatzeinschränkungen: Der Polyamid-Nylon-Käfig kann durch spezielle Schmierung beeinträchtigt werden (korrosive Zusätze im Schmiermittel) und kann nicht im Vakuum verwendet werden, da er durch Austrocknung spröde wird;
Arbeitstemperatur: Die Arbeitstemperatur liegt unter 120 °C und über -40 °C. Bei zu niedrigen Temperaturen verliert das Nylon seine Elastizität.
Phenolkäfig: Es besteht aus Phenolharz, Glasfasergewebe und anderen Materialien und zeichnet sich durch hohe Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und gute Isoliereigenschaften aus. Geeignet für Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen, beispielsweise Lager in Flugzeugtriebwerken und Gasturbinen.
Andere Materialien: Zusätzlich zu den oben genannten gängigen Materialien werden bei der Herstellung von Lagerkäfigen auch andere Materialien verwendet, beispielsweise Aluminium, Magnesium und andere Leichtmetallmaterialien sowie einige Verbundwerkstoffe. Diese Materialien werden typischerweise basierend auf den Anforderungen der spezifischen Anwendung ausgewählt.
Faktoren, die bei der Auswahl eines Lagerkäfigs zu berücksichtigen sind
Arbeitsumgebung: Die Arbeitsumgebung des Lagers hat großen Einfluss auf das Material des Käfigs. Beispielsweise sollten in Hochtemperaturumgebungen hochtemperaturbeständige Materialien wie Stahl- oder Phenolbandkäfige ausgewählt werden; In korrosiven Umgebungen sollten korrosionsbeständige Materialien wie Kupfer- oder Nylonkäfige ausgewählt werden.
Lagertyp: Verschiedene Lagertypen haben unterschiedliche Käfigmaterialien. Rillenkugellager, Pendelrollenlager und Kegelrollenlager verwenden beispielsweise meist Stahlkäfige; während Zylinderrollenlager Kupfer- oder Nylonkäfige verwenden können.
Geschwindigkeit und Belastung: Auch Geschwindigkeit und Belastung sind wichtige Faktoren bei der Auswahl des Käfigmaterials. Unter Bedingungen hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung ist es notwendig, Materialien mit hoher Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu wählen, wie z. B. Stahl- oder Kupferkäfige.
Wirtschaft: Unter der Voraussetzung, dass die Leistungsanforderungen erfüllt werden, sollten wirtschaftliche Faktoren berücksichtigt werden. Einige leichte, kostengünstige Materialien wie technische Kunststoffe eignen sich für leichte Lasten, niedrige Geschwindigkeiten und hohe Temperaturen.
Andere Faktoren: Darüber hinaus müssen Faktoren wie Größe, Form, Verarbeitungsmethode und Installationsanforderungen des Käfigs berücksichtigt werden.
Bei der Auswahl eines Lagerkäfigs müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter Arbeitsumgebung, Lagertyp, Geschwindigkeit und Belastung, Wirtschaftlichkeit und andere damit zusammenhängende Faktoren. Bei tatsächlichen Anwendungen sollte die Auswahl auf spezifischen Anforderungen und Bedingungen basieren, um den normalen Betrieb und die Lebensdauer des Lagers sicherzustellen.