Juhised kandekoormuse kohta

Juhised kandekoormuse kohta

Laagri koormus on tihedalt seotud laagri kasutusea ja töövõimega. Laagrite koormuste mõistmine on kriitilise tähtsusega uute rakenduste kavandamisel, olemasolevate kohandamisel ja eriti laagrite rikke ja rikke põhjuste analüüsimisel. Kui valitakse ebapiisava kandevõimega laager, võib see põhjustada enneaegset kulumist, ülekuumenemist ja katastroofilisi tagajärgi.

Mis on laagrikoormus?

Lihtsamalt öeldes on laagrikoormus laagrile avaldatava jõu või rõhu suurus. Laagri koormus on defineeritud kui jõud, mis kandub ühelt laagrirõngalt teisele mõne või kõigi veereelementide kaudu. Rakendatud koormused kantakse tavaliselt üle võllile, seejärel laagri sisemisele rõngale ja lõpuks laagri välimisele rõngale. Laagrite koormuse suurus ja suund sõltuvad paljudest teguritest, sealhulgas masina kaalust, töökiirusest, kiirendusest, aeglustumisest, löökidest, vibratsioonist, temperatuurist ja õlitamine. Vale joondamine, paigaldamine või hooldus võib samuti mõjutada laagrite koormust. Laagrikoormused toetavad paljusid erinevaid kombinatsioone, kuid enamiku rakendatud koormuse tüüpe saab taandata neljaks põhitüübiks:

  • Radiaalne koormus

  • Teljekoormus

  • Eelsalvestatud

  • Tsentrifugaalkoormus

kandev koormus

Selles artiklis käsitletakse neid nelja rakendatud koormuse tüüpi, kuidas see mõjutab laagrite eluiga ja milline laager suudab sobivat koormust kõige paremini toetada.

Laagri radiaalkoormus

Laagri radiaalkoormus on jõud, mis mõjub laagri välisrõngale võlli teljega risti. Laagrite radiaalkoormuse tüüpilised näited on horisontaalsete võllisõlmede, hammasrataste, rihmarataste või lõikeriistade kaal. Töötamisel surub võlli koost radiaalselt laagri sisemist rõngast ja edastab koormuse laagri välimisele rõngale läbi rullelementide. Radiaalkoormused ei kanna üldjuhul jõude veereelementidele üle võrdselt ja ühtlaselt. Sellepärast näete koormust vaadates jõujaotust, mis on kujundatud kellukese kõvera kujul. Kõige suurematele jõududele peab vastu just see veereelement, millele rakendatav koormus vahetult mõjub. Seejärel kannab iga järjestikune rullelement järjest väiksemaid koormusi ühes suunas teisele. Laagri radiaalse kandevõime arvutamiseks on vaja määrata toetatav kaal ja sellele mõjuvad jõud. Koormuse jaotamiseks laagrite vahel veenduge, et arvutatud koormused jäävad tootja spetsifikatsioonide järgi valitud laagri maksimaalse kandevõime piiresse. Kui rakendus avaldab laagritele radiaalset koormust, on hea valik radiaalsed kuullaagrid või nurkkontaktlaagrid.

Laagri radiaalkoormus

Laagri aksiaalne koormus

Laagri aksiaalkoormus on võlli teljega paralleelne jõud, mis mõjub laagri sisemisele või välimisele rõngale, mida mõnikord nimetatakse ka tõukejõuks. Tavaliselt on aksiaalsed koormused otse võlliga joondatud, täpselt nagu puur. Aksiaalsed koormused on põhjustatud tõukejõust või pingest ja võivad olla ühe- või kahesuunalised. Muul ajal võivad aksiaalsed koormused olla reaktsioonikoormused, mis on võlli teljest nihutatud, nagu koonusülekannete puhul. Aksiaalsed koormused kannavad jõud veereelementidele võrdselt ja ühtlaselt, mille tulemuseks on tasakaalustatud koormuse jaotus. Tavaliselt näete iga palli jõudu ühtlaselt jaotunud. Kuna kuul puutub kokku jooksurajaga nurga all, kiirgub sellest tulenev jõud väljapoole ja laagri teljega kooskõlas. Kui teie rakendus avaldab laagrile aksiaalset koormust, oleks hea valik suurema kontaktnurgaga (umbes 25°) nurkkontaktlaager. Kuid nihketeljeliste koormuste korral mõjuvad sisemisele rõngale momendijõud, mille tulemuseks on koormuse ebaühtlane jaotumine laagri veereelementidele. Aksiaalse kandevõime arvutamiseks võtke arvesse laagri suurust, materjali ja geomeetriat, samuti koormuse suunda ja suurust. Tootjad hindavad laagreid standardiseeritud valemite ja testide alusel. Suure aksiaalkoormusega rakenduste hulka kuuluvad pumbad, autode käigukastid ja kompressorid.

Laagri aksiaalne koormus

Laagri eelkoormus

Laagri eelkoormus on laagri aksiaalkoormuse (või tõukejõu) eritüüp. Laagri eelkoormus on laagrile rakendatav ettemääratud koormus ja see tuleb rakendatavast koormusest eraldada. Laagrite eelkoormuse lisamine loob optimaalse sünergia veereelementide ja laagrite vahel. Laagri eelkoormusjõu roll:

  • Vältige liigset libisemist

  • Suurendage jäikust, vähendage vibratsiooni ja libisevat hõõrdumist

  • Kõrge töötäpsus – isegi muutuvate koormustingimuste korral

  • Suurendage kandevõimet

Üldiselt, kui projekteerite kiiret rakendust, kaaluge nurkkontaktlaagrite kerget eelkoormust. Aubearing soovitab meie SM nurkkontaktlaagreid või KH nurkkontaktlaagreid. Teisest küljest, kui kavandate rakendust, mis nõuab ranget jäikust ja täpsust, võiksite kaaluda nurkkontaktlaagrile keskmise või tugeva eelkoormuse rakendamist. Aubearing soovitab meie S nurkkontaktlaagrite seeriat.

Kandev tsentrifugaalkoormus

Kandvad tsentrifugaalkoormused tulenevad rakenduse pöörlemiskiirusest (RPM), eriti suure kiirusega rakendustes, nagu turbiinid ja tsentrifuugid. Kiired rakendused tekitavad tugevaid tsentrifugaalkoormusi, mis on üks tegureid, mis mõjutavad rakenduse võimet saavutada oma maksimaalne kiirus. Kui sisemise rõnga veereelemendid pöörlevad, tahavad nad liikuda tangentsiaalselt mööda sirget rada, kuid välimine rõngas peab sundima neid järgima laagri kaaret. See interaktsioon tekitab tsentrifugaalseid radiaalseid koormusi. Tsentrifugaaljõud on jõud, mida mööda kõverat rada liikuv objekt tunneb pöörlemiskeskmest väljapoole. Laagri pöörlemise ajal tekitab veereelementide ja välisrõnga vaheline interaktsioon tsentrifugaalseid radiaalseid koormusi järgmiselt:

  • Sisemine rõngas pöörab veerevaid elemente

  • Liikumist järgiv veereelement soovib jätkata liikumist otse mööda pöörlemiskaare puutujat

  • Välisrõngas peab sundima veerevaid elemente jätkama liikumist piki laagri kaaret

Tsentrifugaalkoormus on sobivate laagrite valimisel väga oluline, kuna see mõjutab laagrite eluiga. Kui rakendus nõuab suurt kiirust, kaaluge väiksemate kuulidega nurkkontaktlaagri kasutamist, näiteks Aubearingi KH-seeria. Teine võimalus on vahetada laagrite teraskuulid keraamiliste kuulide vastu. Väiksemad ja/või kergemad kuulid vähendavad pöörlevat massi ja seeläbi rakendatavat tsentrifugaalkoormust.

Lisa: Hertsi kontaktrõhk

Nagu eespool öeldud, tulenevad kõik meie käsitletud koormused kontaktjõududest, mis kanduvad veereelementide kaudu ühelt laagrirõngalt teisele. Kuid mida me ei maininud, on see, et see kontaktjõud tekitab survet, kui veerevad elemendid suruvad vastu võidusõidurada; seda nimetatakse Hertsi kontaktrõhuks või Hertsi stressiks. Hertsi kontaktrõhk on oluline võrdlustegur laagri talutava koormuse suuruse ja tüübi määramisel. Laagri võime taluda koormust sõltub sellest, kui lähedal on Hertsi kontaktrõhk laagri pingepiirile. Mida lähemal on laager oma pingepiirile, seda lühem on aeg, mis kulub laagri plastiliseks deformatsiooniks.

Näiteks terase AISI 52100 jaoks Kuullaagrid, on üldtunnustatud pingepiirang 4,200 MPa. Aubearing usub, et teraskuulide Hertsi kontaktrõhk on suurem kui 1,500 MPa ja keraamilistel kuulidel üle 1,800 MPa, mis on piisav, et läheneda pingepiirile ja avaldada seega märkimisväärset mõju rakenduse üldisele elueale. Kui rakendusel on kõrge hertspinge, võib pinge vähendamiseks olla vaja rakendust muuta. Mõned lahendused võivad olla laagrite suuruse muutmine, keraamiliste kuulide kasutamine või koormuse jaotamiseks süsteemi laagrite lisamine.

AISI 52100 kuullaagrid

Arvutage laagrite koormused

Laagri kandevõimet saab arvutada mitmesuguste valemite ja tarkvaraprogrammide abil, sealhulgas laagritootja omadega. Sisukord, veebikalkulaatorid ja lõplike elementide analüüs (FEA) simulatsioonid. Kõige sagedamini kasutatavad radiaal- ja aksiaalkoormuse valemid on:

Radiaalne kandevõime = (C/P)^(1/3) x Fr
Aksiaalne kandevõime = (C0/P)^(1/2) x Fa

Valemis on C põhiline dünaamiline koormus, P on laagri samaväärne dünaamiline koormus, C0 on põhiline staatiline koormus, Fr on radiaalkoormus ja Fa on aksiaalkoormus. Täpsete tulemuste saamiseks laagrite kandevõime arvutamisel küsige nõu asjatundjalt või kasutage laagritootja pakutavat tarkvara.

Piisava tsentrifugaalkoormusega laagrite valimine on kiirete rakenduste puhul kriitilise tähtsusega, et vältida enneaegset riket. Tsentrifugaalkoormused võivad põhjustada laagrite deformatsiooni, vibratsiooni ja väsimust. Tsentrifugaalkoormusvõime arvutamiseks kasutage valemeid ja tarkvaraprogramme, nagu need, mida tootja pakub. Sisukord, veebikalkulaatorid ja FEA simulatsioonid. Kõige tavalisem valem on: tsentrifugaalkoormus = (C0/P) x V^2 x 10^-9. kus C0 on staatilise põhikoormuse nimiväärtus, P on samaväärne dünaamiline laagrikoormus ja V on laagri kiirus p/min.

Laagri nimikoormus

Laagri kandevõimet väljendame alati kgf-des (kilogrammijõud). See on jõud, mida avaldab Maa pinnale massi kilogramm. Mujal võite näha jõude, mis on väljendatud njuutonites. Newton on defineeritud kui jõud, mis kiirendab kilogrammi massi kiirust üks meeter sekundis (või 1 m/s²). Kuna gravitatsioon Maa pinnal on 9.80665 m/s², siis 1 Kgf = 9.80665 njuutonit, kuid lihtsuse huvides oletame, et 1 kgf = 10 njuutonit.

Nimetatud dünaamiline radiaalkoormus

Dünaamilise radiaalkoormuse reitingu ametlik määratlus on järgmine: "konstantne staatiline radiaalkoormus, mille juures 90% identsete kroomterasest laagrite komplektist (ainult sisemine rõngas pöörleb) peab vastu miljon pööret enne väsimusemärkide ilmnemist". Üks miljon pööret minutis kõlab küll suure numbrina, kuid vaatame uuesti. Kui laagrid töötaksid umbes 10,000 100 pööret minutis (rpm) maksimaalse dünaamilise koormuse korral, kestaks laagrid vaid poolteist tundi (umbes 6 minutit). Neid numbreid kasutatakse hinnangulise eluea arvutamiseks, kuid tavalistes rakendustes ei tohiks laagreid sellistele koormustele lähedalegi avaldada, välja arvatud juhul, kui te eeldate, et need kestavad väga kaua. Kui nõutakse pikka kasutusiga, on kõige parem piirata tegelikku koormust vahemikus 12–440% laagri dünaamilise koormuse hinnangust. Talub suuremaid koormusi, kuid eluiga lüheneb. AISI440C/KSXNUMX roostevabast terasest laagrid toetab ligikaudu 80–85% kroomterasest laagrite koormust. Tõukejõu laagri koormuse nimi põhineb konstantsel aksiaalkoormusel ühe miljoni pöörde jooksul. Aubearingi ekspertide meeskond aitab pakkuda erinevate laagrite eluea hinnanguid.

ristkerega rull-laager

Nimetatud staatiline radiaalkoormus

Staatiline radiaalkoormus on puhas radiaalkoormus (või aksiaalkoormus tõukejõu laagrite puhul), mis põhjustab kuuli või jooksuraja täieliku püsiva deformatsiooni. Sellele arvule lähedased staatilised koormused võivad mõne rakenduse puhul olla talutavad, kuid mitte seal, kus on vaja sujuvust või täpsust. Roostevabast terasest laagrite staatiline koormus on ligikaudu 75% kuni 80% kroomterasest laagrite kandevõimest. Laagrite kandevõimet võib määrdeaine piirata. Mõned määrdeained sobivad ainult väikese koormuse jaoks, teised aga suure koormusega rakendusteks. Täiskomplektsetel laagritel on suurem koormusmäär. Radiaalkuullaagrite aksiaalset kandevõimet saab suurendada, määrates lahtise radiaalse kliirensi.

Nimetatud aksiaalkoormus

Tugevad laagritüübid nagu 6200 või 6300 seeria suudavad taluda aksiaalseid koormusi kuni 50% staatilisest radiaalkoormusest. Tänu oma madalatele radadele taluvad õhukese ristlõikega sügava soonega kuullaagrid aksiaalset koormust, mis jääb vahemikku 10–30% laagri nimistaatilisest radiaalkoormusest. Pange tähele, et need arvud põhinevad puhtalt aksiaalsetel koormustel. Täiendavad radiaalsed koormused või momendid (nihkekoormused) mõjutavad aksiaalset kandevõimet. Kombineeritud koormuste soovitatavate kogupiiride ületamine mõjutab negatiivselt laagrite eluiga. Täiskomplektsetel kuullaagritel on sise- ja välisrõngastel töödeldud täitesooned. See soon häirib kuuli pöörlemist telgkoormuste korral, seega ei ole aksiaalkoormuse korral soovitatav kasutada täiskomplemendi laagreid.

Laagrikoormuse mõju elule

Õigete ja piisava kandevõimega laagrite valimine on masinate tõhusa töö ja vastupidavuse seisukohast ülioluline. Liiga väike võimsus võib põhjustada enneaegseid rikkeid, seisakuid, remonti ja ohutusriske, samas kui liiga suur koormus võib põhjustada ülekuumenemist, kulumist ja energiatarbimise suurenemist. Vale kandevõime võib põhjustada katastroofilisi rikkeid, ohutusriske ja kulukaid seisakuid. Konsulteerige eksperdi või laagritootjaga, et tagada oma rakendusele sobiv võimsus.
Põhiline väsimuse eluiga, tuntud kui L10, arvutatakse pöörete arvuna, mille puhul 90% kõigist konkreetse rühma laagritest jõuab või ületab arvutatud aja kuni rikkeni (rikke tõenäosus: 10%). Otsige kataloogist üles laagri dünaamiline kandevõime, hinnake radiaalkoormust ja pöörlemiskiirust ning saate ise arvutada L10 laagri eluiga. L10 eluea arvutus näitab laagrite eluiga teie töötingimustes 90% täpsusega.

Seetõttu saadakse koormused tavaliselt teoreetilised väärtused erinevate teguritega aja jooksul korrutades. Sellega on seotud palju matemaatikat, kuid selle teabe leiate Aubearingi veebisaidilt.

Valige õige laager

Laagrite valimisel arvestage rakenduse nõudeid, koormuse tüüpi, kiirust, keskkonda ja temperatuuri. Kuullaagrid sobivad väikese ja keskmise koormuse jaoks, rull-laagrid aga suurema koormuse jaoks. Liuglaagrid sobivad madala kiirusega ja suure koormusega masinatele. Optimaalse jõudluse ja tööea tagamiseks hooldage laagreid korrapärase kontrolli, puhastamise ja määrimisega. Tootjad saavad teha mitmeid asju, et tagada nende laagrite pikk ja edukas kasutusiga. Esimene samm on piirata radiaalkoormusi 6% ja 12% vahel laagri dünaamilise koormuse hinnangust. Kuigi laagrid taluvad suuremat koormust, lüheneb nende eluiga.

Järgmine samm on õige materjali valimine. Aubearingi kogemus õhukese ristlõikega, korrosioonikindlate, miniatuursete ja keraamiliste laagrite spetsialistina. Õige laagritüübi valik võib samuti olla oluline. Kuigi kõigil radiaalsetel kuullaagritel on teatav tõukejõu kandevõime, on suuremate tõukejõukoormuse korral tavaliselt parem kasutada raskeveokite laagreid sügavate jooksuteedega, kuna need laagrid taluvad aksiaalset koormust kuni 50% staatilisest radiaalkoormusest. Koormuse reiting.

Kuigi õhukeseseinalised laagrid (kus laagri sise- ja välisläbimõõdu erinevus on väike) on kompaktsuse ja kaalu kokkuhoiu jaoks suurepärased. Kuna jooksurajad on madalad, suudavad need taluda aksiaalset koormust, mis jääb vahemikku 10–30% laagri nimistaatilisest radiaalkoormusest. Täiendavad radiaalkoormused või momentkoormused vähendavad veelgi tõukejõu koormuse võimeid. Õhukeseseinaliste laagrite liigne tõukejõu võib põhjustada kuulide ohtlikku lähenemist võistlusraja ülaosale. Valides õige laagritüübi ja võttes arvesse võtmetegureid, mis reguleerivad radiaal- ja tõukejõukoormust, saavad insenerid tagada, et nad jätkavad uuendustegevust, tagades samal ajal kõrgeima täpsuse, sujuvuse ja laagri eluea.

õhukese lõigu laagrid

Järeldus

Rakenduse jaoks õige laagri valimiseks on oluline mõista laagrite koormusi. Radiaal-, aksiaal- ja tsentrifugaalkoormused määravad sobiva kandevõime. Aubearing pakub laia valikut laagreid, mis sobivad erinevateks tingimusteks ja rakendusteks, samuti kvaliteetseid tooteid ja asjatundlikku nõu. Aubearing toodab peamiselt kuul- ja rull-laagreid kasutamiseks erinevates tööstusharudes Ameerika Ühendriikides ja kogu maailmas.

Meie tööstusliku kvaliteediga laagrid ei pea mitte ainult tagama pika tööea vastavalt veeremisväsimuse standarditele, vaid need peavad olema ka konstruktsiooniliselt koos, et kaitsta põrutuste, ülekoormuse ja aeg-ajalt suure kiirusega väljasõitude eest. Selleks optimeeritakse iga laagri, sealhulgas meie suurte laagrite disain.