Kuglični ležajevi naspram valjkastih ležajeva, koji?

Kuglični ležajevi naspram valjkastih ležajeva, koji?

Ležajevi su ključne komponente u gotovo svim strojevima, pomažući im da rade glatko smanjujući trenje između pokretnih dijelova. Postoje mnoge vrste ležajeva (legenda kaže da postoji 470,000 XNUMX vrsta), a svaki je dizajniran za različite uvjete opterećenja. Ovaj se članak usredotočuje na dvije glavne vrste: kuglične ležajeve i valjkaste ležajeve. Na temelju dugogodišnjeg iskustva u proizvodnji ležajeva, Aubearing objašnjava njihove različite dizajne i uspoređuje ih, dajući konstruktivne savjete o tome kako odabrati između njih.

Oboje kuglični ležajevi i valjkasti ležajevi koriste se u raznim strojevima s rotirajućim dijelovima. Njihova svojstva često značajno pridonose tehnološkom i ekonomskom napretku u različitim područjima tehnike. Standardizacija ležajeva omogućuje odabir dizajna izravno iz tablice ležajeva u katalogu ležajeva proizvođača. Tvrtke za proizvodnju ležajeva kao što su SKF, NTN, Timken, FAG, Schaeffler, Aubearing, itd. prirodni su izvori selekcijskih informacija. Većinu vremena, dizajner može odabrati proizvode za svoj dizajn izravno iz kataloga. Odabir popularnog i široko korištenog dizajna pomaže u postizanju optimalne upotrebljivosti i pruža najekonomičnije rješenje.

Radijalni-ležaji-VS-potisni-ležajevi,-koji-jedan

Industrijski kuglični ležajevi koriste se u raznim strojevima i proizvodnoj opremi za postizanje glatkog, učinkovitog rotacijskog gibanja. Sam ležaj sastoji se od vanjskog prstena, unutarnjeg prstena, seta čeličnih kuglica i kaveza koji drži kuglice ravnomjerno raspoređene. I vanjski i unutarnji prstenovi obično su izrađeni od iznimno izdržljivih materijala, poput čelika ili keramike, i dizajnirani su da izdrže velike brzine i velika opterećenja. Čelične kuglice unutar ležaja pružaju kontaktne točke s niskim trenjem između unutarnjeg i vanjskog prstena, omogućujući kretanje uz minimalan otpor i smanjujući izgubljenu energiju na trenje. Kavez ležaja služi za održavanje pravilnog položaja kuglica, sprječavanje njihovog međusobnog kontakta i osigurava ravnomjernu raspodjelu opterećenja. Kotrljanje je podložno aksijalnim i radijalnim opterećenjima. Kuglični ležajevi se obično koriste u aplikacijama velikih brzina kao što su električni motori i mjenjači. Pogledajte naš članak s pregledom kugličnih ležajeva za informacije.

Vrsta kugličnog ležaja

Tip kugličnog ležaja

Postoje dvije osnovne vrste kugličnih ležajeva, jednoredni ili dvoredni. Najpopularniji su jednoredni kuglični ležajevi s dubokim utorima, koji se sastoje od niza kuglica koje putuju u jednom utoru. Dvoredni kuglični ležajevi sastoje se od dva reda kuglica u dva niza žljebova. I jednoredni i dvoredni kuglični ležajevi sastoje se od unutarnjih prstenova, vanjskih prstenova, kuglica i kaveza. Obje vrste ležajeva mogu podnijeti velika radijalna i aksijalna opterećenja. Kuglični ležajevi s dubokim utorima dostupni su i za niske i za velike brzine, ovisno o klasi tolerancije, podmazivanju, unutarnjem zazoru i odabranoj vrsti brtve ili štitnika. Sljedeći popis opisuje različite vrste kugličnih ležajeva, od kojih svaki ima jedinstvene karakteristike i specifične namjene. Ovi su ležajevi ključni u brojnim primjenama, uključujući precizne instrumente, mikromotore, mjenjače i glavčine kotača.

  • Kuglični ležajevi za duboki utor: Kuglični ležajevi s dubokim žljebovima najčešći su tip. Mogu izdržati radijalna i aksijalna opterećenja.

  • Kuglični ležajevi s kutnim kontaktom: Kuglični ležajevi s kutnim kontaktom imaju iznad prosječnog unutarnjeg aksijalnog zazora. Mogu izdržati aksijalna opterećenja u jednom smjeru i umjerena radijalna opterećenja.

  • Samoravnavajući kuglični ležajevi: Samoporavnavajući kuglični ležajevi mogu se prilagoditi za pogreške u poravnanju. Oni mogu izdržati radijalna opterećenja, ali mogu izdržati minimalna aksijalna opterećenja.

  • Potisni kuglični ležajevi: Potisni kuglični ležajevi dizajnirani su za visoka aksijalna opterećenja i zanemariva radijalna opterećenja.

  • Minijaturni kuglični ležajevi: Minijaturni kuglični ležajevi prikladni su za primjene preciznih instrumenata gdje je prostor ograničen, kao što su mikro motori.

  • Dvoredni kuglični ležajevi: Dvoredni kuglični ležajevi imaju dva reda kuglica i mogu izdržati veća opterećenja.

Prednosti kugličnih ležajeva

Niski koeficijent trenja: Glavna prednost velikog kontaktnog područja je da kuglični ležaj doživljava mnogo manje trenja zbog pomicanja unutarnje i vanjske klizne staze. To znači da rotacija dijela ide vrlo glatko. Isto tako, trebamo samo pogledati fidget spinner da shvatimo koliko dobro kuglični ležajevi podnose rotacijsko gibanje. Stoga su kuglični ležajevi rješenje izbora u primjenama gdje su brzina i jednostavnost rada prioritet.

Može izdržati radijalna i potisna opterećenja: Još jedna jedinstvena značajka kugličnih ležajeva je da se mogu okretati oko više osi. To znači da reagiraju ne samo na radijalna opterećenja, već i na potisna opterećenja. Kako se kuglični ležaj okreće ovisi o kutu potisnog opterećenja. Svestranost kugličnih ležajeva čini ih izvrsnim izborom za opremu koja se ne koristi prema strogim standardima, poput igračaka ili drugih predmeta u kući.

Kompaktan dizajn: Zahtijevaju manje prostora i mogu se koristiti u manjim objektima.

Mnogostranost: Prikladno za radijalna i aksijalna (potisna) opterećenja.

Slabo održavanje: Imaju dug radni vijek u primjenama s malim aksijalnim opterećenjima i zahtijevaju manje održavanja.

Nedostaci kugličnih ležajeva

Nemogućnost podnošenja velike težine: Iako kuglični ležajevi imaju manju kontaktnu površinu s opterećenjem, što znači da doživljavaju puno manje opterećenja, to također znači da opterećenje postaje koncentrirano. U ekstremnim slučajevima to može uzrokovati deformaciju kugličnih ležajeva, što je preteča potpunog kvara. Stoga se kuglični ležajevi obično koriste samo u primjenama s manjim opterećenjem. Za industrijsku opremu poželjni su valjkasti ležajevi. Tip kugličnog ležaja, koji se naziva kuglični ležaj s punim komplementom, ispunjava prostor između unutarnje i vanjske klizne staze sa što više kuglica. Ovaj tip ležaja može podnijeti veća opterećenja raspoređivanjem opterećenja na kuglice. Međutim, kuglični ležajevi s punim komplementom također su osjetljivi na trošenje zbog čestog kontakta između susjednih kuglica.

Trajnost: Može se deformirati pod prekomjernim opterećenjem, što rezultira skraćenim vijekom trajanja ležaja.

Osjetljivost: osjetljiv na neusklađenost i udarna opterećenja.

Valjkasti ležajevi imaju cilindrična ili konusna kotrljajuća tijela. Ovaj tip ležaja dizajniran je za nošenje teških radijalnih opterećenja zbog veće kontaktne površine između valjaka i staza za klizanje.

Tip valjkastog ležaja

Sljedeći popis opisuje različite vrste valjkastih ležajeva s različitim karakteristikama i specifičnim primjenama. Ovi ležajevi igraju vitalnu ulogu u različitim scenarijima kao što su kotači vozila, teški strojevi i aplikacije koje zahtijevaju veliku nosivost. Pročitajte naš članak s pregledom valjkastih ležajeva da biste saznali.

Tip valjkastog ležaja

Cilindrični valjkasti ležajevi: Cilindrični valjkasti ležajevi imaju cilindrične valjke koji su jednake veličine duž svoje duljine. Ovi ležajevi su prikladni za nošenje velikih radijalnih opterećenja i mogu raditi pri velikim brzinama. Cilindrični valjkasti ležajevi vode se između prirubnica na unutarnjem ili vanjskom prstenu. Čak i kada su slobodni prstenovi uklonjeni, kavez ih drži zajedno s prstenovima za vođenje. U najčešćem tipu cilindričnog valjkastog ležaja slobodni prsten nema prirubnicu, tako da unutar određenih granica ležajni prstenovi mogu biti aksijalno pomaknuti jedan u odnosu na drugi. Ako se ležaj rotira, ovaj pomak će se dogoditi bez otpora, pod uvjetom da je brzina pomaka relativno spora (npr. pomak zbog toplinskog širenja osovine). Nisko trenje cilindričnih valjkastih ležajeva čini ih prikladnima za relativno velike brzine, a često se koriste zajedno s kugličnim ležajevima s kutnim kontaktom velike brzine u vretenima strojeva velike brzine.

Cilindrični valjkasti ležajevi

Konusni valjkasti ležajevi: Konusni valjkasti ležajevi imaju konusne valjke i staze za klizanje, što ih čini idealnim za glavčine vozila i druge primjene s velikim opterećenjem. Konusni valjkasti ležajevi su najčešće korišteni valjkasti ležajevi. Mogu izdržati velike aksijalne i radijalne sile. Konusni valjkasti ležajevi sastoje se od vanjskog i unutarnjeg prstena, dok se kuglični ležajevi sastoje od vanjskog i unutarnjeg prstena. Konusni valjci mogu se sastaviti u patrone, ali u svom najjednostavnijem obliku to su dvije odvojene komponente, dok se kuglični ležajevi mogu odvojiti, što je obično samostalna jedinica.

Konusni valjkasti ležajevi

Konusni valjkasti ležajevi koriste ravne konusne valjke čije su krajeve u kontaktu s prirubnicom vodilice na unutarnjem prstenu. Konus valjka i staza valjka unutarnjeg prstena imaju zajednički vrh na osi ležaja. Vanjski prsten je dizajniran s blago zakrivljenom generatrisom staze valjka kako bi se spriječilo rubno opterećenje valjaka. Iako je blizina između valjaka i vanjskog prstena smanjena, naprezanje vanjskog prstena je manje od naprezanja unutarnjeg prstena. Vodeća prirubnica unutarnjeg prstena ima sferičnu površinu na koju se pritišću kuglični krajevi valjaka. Kao i kod sferičnih ležajeva, pritisak na prirubnicu učinkovito vodi valjke. Neki proizvođači kao što su Timken, FAG, NTN i SKF čine krajeve valjaka ravnima, a vodilicu prirubnice koničnom. Zatim krajevi valjka dodiruju prirubnicu valjka u samo dvije točke.

Budući da se konusni valjkasti ležajevi mogu odvojiti, obično se montiraju jedan nasuprot drugoga tako da se jedan ležaj može prilagoditi drugom. Nakon podešavanja, u ležaju će uvijek ostati vrlo mali razmak. Promjene temperature u osovini utječu na ovo podešavanje, a time i na zazor ležaja. Stoga se jednoredni konusni valjkasti ležajevi obično koriste samo kada je udaljenost mala. Konusni valjkasti ležajevi imaju veliku nosivost radijalnog opterećenja, kao i sposobnost podnošenja aksijalnog opterećenja u jednom smjeru. Sposobnost potiska ovisi o kutu valjaka. Kao mjera ovog kuta (kontaktni kut), obično je 12 do 16 stupnjeva. Neki konusni valjkasti ležajevi za teške uvjete rada imaju kontaktne kutove od 28-30 stupnjeva.

U mnogim se primjenama konusni valjkasti ležajevi koriste u parovima jedan uz drugoga kako bi poduprli aksijalne sile jednako u oba smjera. Konusni valjkasti ležajevi naširoko se koriste u ležajevima kotača automobila za nošenje radijalnih i aksijalnih opterećenja. Konusni valjkasti ležajevi obično se koriste u teškim uvjetima rada. Mnoge različite industrije uključujući poljoprivrednu, građevinsku i rudarsku opremu, sustave osovina, mjenjače, motore motora i reduktore, pogonske osovine, željezničke osovinske kutije, diferencijale, vjetroturbine i sve vrste prikolica.

Sferni valjkasti ležajevi: Sferični valjkasti ležajevi imaju funkciju automatskog samoporavnavanja i mogu izdržati velika radijalna opterećenja i aksijalna opterećenja. Idealni su za primjene koje uključuju neusklađenost ili otklon osovine.

Igličasti ležajevi: Igličasti valjkasti ležajevi imaju tanke, duge valjke i prikladni su za primjene gdje je radijalni prostor ograničen, ali je potrebna nosivost.

Potisni valjkasti ležajevi: Potisni valjkasti ležajevi mogu izdržati velika aksijalna opterećenja i često se koriste u teškim strojevima kao što su bušilice i ekstruderi.

Prednosti kotrljajućih ležajeva

Podnositi velika opterećenja: Velika kontaktna površina koju osiguravaju valjkasti ležajevi omogućuje im da izdrže veća opterećenja bez deformacije ili kvara. To čini valjkaste ležajeve izvrsnim izborom za industrijsku opremu dizajniranu za nošenje teških tereta ili druge primjene u kojima postoji malo prostora za kvarove.

Varijanta dizajna: Za razliku od kugličnih ležajeva, geometrija valjaka može varirati za različite vrste rada. Standardni cilindrični valjci dizajnirani su za isključivo radijalna opterećenja, pružajući veću nosivost nauštrb mogućnosti podnošenja bilo kakvih potisnih opterećenja.

Igličasti valjkasti ležajevi su mala varijacija cilindričnih valjaka s mnogo manjim promjerom. Koristi se u aplikacijama gdje je radijalni prostor mali. Igličasti valjci također pružaju veliku kontaktnu površinu, ali stvaraju puno trenja i vibracija jer se okreću tako brzo. Stoga se može koristiti samo u opremi koja radi pri malim brzinama i može izdržati velike količine vibracija.

Konusni valjkasti ležajevi su konusni na jednom kraju, a ne ravni cilindar. To omogućuje valjkastim ležajevima da izdrže ograničena potisna opterećenja. Omjer radijalnog opterećenja i potisnog opterećenja koje konusni valjak može podnijeti određen je kutom valjka. Prihvatljivo je do 30 stupnjeva, ali većina konusnih valjaka ima kutove između 10 i 16 stupnjeva.

Igličasti ležajevi 2

Trajnost: Čvrst i izdržljiv, može izdržati veća opterećenja bez deformacija.

Manje osjetljiva: otporan na udarna opterećenja i neusklađenost od kugličnih ležajeva.

Nedostaci kotrljajućih ležajeva

Ograničena sposobnost rukovanja potisnim opterećenjima: Iako postoji mogućnost korištenja konusnih inačica, ostaje činjenica da valjkasti ležajevi nisu prvenstveno dizajnirani za potisna opterećenja. Stoga je kretanje koje dopuštaju valjkasti ležajevi ograničeno. To smanjuje svestranost valjkastih ležajeva, što objašnjava zašto su manje vidljivi u kućnim okruženjima.

sklona neusklađenosti: Ležajevi bilo kojeg tipa, bilo kuglični ili kotrljajući, imaju malu količinu zazora između elemenata ležaja i kliznih staza. Ovaj unutarnji zazor omogućuje elementima ležaja da se glatko pomiču duž staze. Međutim, to također omogućuje da elementi ležaja odstupe od svog prvobitnog položaja. Kuglični ležajevi tolerantni su na kutno odstupanje. To posebno vrijedi za valjkaste ležajeve. Dok kuglični ležajevi mogu podnijeti neusklađenost do 0.004 inča, cilindrični valjkasti ležajevi mogu već imati poteškoća s rotacijom kada neusklađenost prijeđe 0.001 inča. To znači da valjkaste ležajeve treba projektirati s većom preciznošću, što ih čini teškim i skupim za proizvodnju.

Veličina: Obično su veće i zahtijevaju mehanički prostor.

održavanje: može biti potrebno često održavanje, posebno u primjenama pri velikim brzinama zbog povećanog trenja.

Razlika između kugličnih i valjkastih ležajeva

I kuglični i valjkasti ležajevi dizajnirani su za smanjenje rotacijskog trenja dok podržavaju radijalna i aksijalna opterećenja. Osnovna razlika između kotrljajućih i kugličnih ležajeva leži u njihovoj osnovnoj izvedbi. Glavna razlika između valjkastih ležajeva i kugličnih ležajeva je u tome što je kotrljajuće tijelo valjak ili kugla. Kada se uspoređuju kuglični i valjkasti ležajevi, nekoliko čimbenika dolazi u obzir.

  • Zbog nižeg koeficijenta trenja, kuglični ležajevi općenito su prikladni za primjene koje zahtijevaju rad velike brzine.

  • Valjkasti ležajevi imaju veliku kontaktnu površinu i idealni su za teške primjene radijalnog opterećenja.

  • Zbog manje kontaktne površine, nosivost kugličnih ležajeva je manja nego kod valjkastih ležajeva.

  • Kuglični ležajevi manje se deformiraju pod opterećenjem, što ih čini prikladnima za precizne primjene.

Kriteriji za odabir

Odabir ispravnog ležaja za određenu primjenu ključan je za optimalnu izvedbu i vijek trajanja. Kriteriji odabira uglavnom se temelje na sljedeća dva kriterija:

Vrsta opterećenja i nosivost: Ležajevi moraju moći izdržati specifična opterećenja, radijalna, aksijalna ili kombinaciju opterećenja. Valjkasti ležajevi obično se koriste za velika radijalna opterećenja, dok se kuglični ležajevi koriste za manja opterećenja.

Zahtjev za brzinom: Brzina rada aplikacije igra važnu ulogu. Kuglični ležajevi su prvi izbor za primjene pri velikim brzinama zbog svog malog otpora trenja. Kuglični ležajevi općenito su prikladniji za primjene koje mogu zahtijevati veliku brzinu vrtnje. Imaju niži koeficijent trenja tijekom pokretanja i rada, što znači da mogu postići veće brzine uz manji otpor.

S druge strane, valjkasti ležajevi su prikladniji za primjene koje zahtijevaju veće nosivosti. To je zato što linijski kontakt (za razliku od točkastog kontakta u kugličnim ležajevima) omogućuje široku raspodjelu opterećenja na ležaju. Što se tiče učinkovitosti, kuglični ležajevi obično imaju malu prednost u smanjenju trenja pri velikim brzinama. Međutim, zahvaljujući svom dizajnu, valjkasti ležajevi mogu učinkovito podnijeti veća opterećenja.

Zaključak

Ležajevi se koriste desetljećima i nedvojbeno su jedna od najvažnijih inženjerskih komponenti u industrijskim, komercijalnim i kućanskim okruženjima. Omogućuju glatko i dosljedno rotacijsko gibanje i sprječavaju trošenje uzrokovano trenjem. Kuglični ležajevi i razne vrste valjkastih ležajeva sve su što je potrebno kako bi se osigurala uklonjiva veza između komponenti koje se trebaju okretati duž bilo koje osi.