Ikuti saya di: 
Panduan tentang Beban Penahan
Beban bantalan berkaitan erat dengan masa pakai dan kinerja kerja bantalan. Memahami beban bantalan sangat penting ketika Anda merancang aplikasi baru, mengadaptasi aplikasi yang sudah ada, dan terutama ketika menganalisis penyebab kegagalan dan kegagalan bantalan. Jika bantalan dipilih dengan kapasitas beban yang tidak mencukupi, hal ini dapat menyebabkan keausan dini, panas berlebih, dan konsekuensi bencana.
Sederhananya, beban bantalan adalah besarnya gaya atau tekanan yang diberikan pada bantalan. Beban bantalan didefinisikan sebagai gaya yang ditransmisikan dari satu cincin bantalan ke cincin bantalan lainnya melalui beberapa atau seluruh elemen gelinding. Beban yang diterapkan biasanya ditransfer ke poros, kemudian ke cincin bagian dalam bantalan, dan akhirnya ke cincin bagian luar bantalan. Besaran dan arah beban bantalan bergantung pada berbagai faktor, termasuk berat alat berat, kecepatan pengoperasian, percepatan, perlambatan, guncangan, getaran, suhu, dan lain-lain. pelumasan. Penyelarasan, pemasangan atau pemeliharaan yang tidak tepat juga dapat mempengaruhi beban bantalan. Beban bantalan mendukung banyak kombinasi berbeda, namun sebagian besar jenis beban yang diterapkan dapat diringkas menjadi empat jenis utama berikut:
Beban radial
Beban sumbu
Dimuat sebelumnya
Beban sentrifugal
Artikel ini akan membahas keempat jenis beban yang diterapkan, bagaimana pengaruhnya terhadap umur bantalan, dan memilih bantalan mana yang paling mampu menopang beban yang diterapkan.
Menahan beban radial
Beban radial bantalan adalah gaya yang bekerja pada cincin luar bantalan yang tegak lurus terhadap sumbu poros. Contoh umum beban radial pada bantalan adalah berat rakitan poros horizontal, roda gigi, katrol, atau perkakas pemotong. Saat bekerja, rakitan poros secara radial mendorong cincin bagian dalam bantalan dan meneruskan beban ke cincin luar bantalan melalui elemen penggulung. Beban radial umumnya tidak menyalurkan gaya ke elemen gelinding secara merata dan seragam. Itu sebabnya ketika Anda melihat suatu beban, Anda melihat distribusi gaya berbentuk seperti kurva lonceng. Elemen gelinding yang secara langsung menerima beban yang diberikan adalah elemen yang mampu menahan gaya paling besar. Setiap elemen penggulung yang berurutan kemudian memindahkan beban yang semakin kecil dari satu arah ke arah lainnya. Untuk menghitung kapasitas beban radial suatu bantalan, perlu ditentukan berat yang ditopang dan gaya yang bekerja padanya. Untuk mendistribusikan beban antar bantalan, pastikan bahwa beban yang dihitung berada dalam kapasitas beban maksimum bantalan yang dipilih sesuai spesifikasi pabrikan. Jika penerapannya memberikan beban radial pada bantalan, bantalan bola radial atau bantalan kontak sudut akan menjadi pilihan yang baik.
Menahan beban aksial
Beban aksial bantalan adalah gaya yang sejajar dengan sumbu poros, yang bekerja pada cincin bagian dalam atau luar bantalan, kadang-kadang disebut beban dorong. Biasanya Anda akan menemukan beban aksial yang sejajar langsung dengan poros, seperti halnya mata bor. Beban aksial disebabkan oleh gaya dorong atau tegangan dan dapat bersifat searah atau dua arah. Di lain waktu, beban aksial dapat berupa beban reaksi yang diimbangi dari sumbu poros, seperti pada kasus roda gigi bevel. Beban aksial memindahkan gaya ke elemen gelinding secara merata dan seragam, sehingga menghasilkan distribusi beban yang seimbang. Biasanya Anda akan melihat gaya pada setiap bola didistribusikan secara merata. Karena bola bersentuhan dengan raceway pada suatu sudut, gaya resultan akan memancar keluar dan sejajar dengan sumbu bantalan. Jika aplikasi Anda membebankan beban aksial pada bantalan, bantalan kontak sudut dengan sudut kontak lebih tinggi (kira-kira 25°) akan menjadi pilihan yang baik. Namun, dengan beban aksial offset, gaya momen diberikan pada cincin bagian dalam, mengakibatkan distribusi beban yang tidak merata pada elemen gelinding bantalan. Untuk menghitung kapasitas beban aksial, pertimbangkan ukuran bantalan, material dan geometri, serta arah dan besaran beban. Produsen menilai bearing berdasarkan formula dan pengujian standar. Aplikasi dengan beban aksial tinggi meliputi pompa, transmisi otomotif, dan kompresor.
Bantalan pramuat
Preload bantalan adalah jenis beban aksial bantalan khusus (atau beban dorong). Preload bantalan adalah beban yang telah ditentukan yang diterapkan pada bantalan dan harus dipisahkan dari beban yang diterapkan. Menambahkan preload bantalan menciptakan sinergi optimal antara elemen bergulir dan balapan bantalan. Peran bantalan gaya preload:
Mencegah tergelincir berlebihan
Meningkatkan kekakuan, mengurangi getaran dan gesekan geser
Akurasi pengoperasian yang tinggi – bahkan dengan kondisi beban yang berubah
Meningkatkan kapasitas beban
Secara umum, jika Anda merancang aplikasi kecepatan tinggi, pertimbangkan untuk menggunakan beban awal ringan pada bantalan kontak sudut. Aubearing merekomendasikan bantalan kontak sudut SM atau bantalan kontak sudut KH. Di sisi lain, jika Anda merancang aplikasi yang memerlukan kekakuan dan akurasi yang ketat, Anda mungkin ingin mempertimbangkan untuk menerapkan beban awal sedang atau berat pada bantalan kontak sudut. Aubearing merekomendasikan seri bantalan kontak sudut S kami.
Menahan beban sentrifugal
Beban sentrifugal bantalan timbul dari kecepatan putaran (RPM) aplikasi, khususnya aplikasi kecepatan tinggi seperti turbin dan sentrifugal. Aplikasi berkecepatan tinggi menimbulkan beban sentrifugal yang kuat, yang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kemampuan aplikasi untuk mencapai kecepatan maksimumnya. Saat elemen penggulung cincin bagian dalam berputar, elemen tersebut ingin bergerak secara tangensial sepanjang jalur lurus, namun cincin bagian luar harus memaksanya mengikuti busur bantalan. Interaksi ini menciptakan beban radial sentrifugal. Gaya sentrifugal adalah gaya yang dirasakan suatu benda yang bergerak sepanjang lintasan melengkung menjauhi pusat rotasi. Selama putaran bantalan, interaksi antara elemen gelinding dengan cincin luar menimbulkan beban radial sentrifugal, sebagai berikut:
Cincin bagian dalam memutar elemen penggulung
Sebuah elemen menggelinding yang mengikuti gerak ingin terus bergerak lurus sepanjang lintasan yang bersinggungan dengan busur rotasi
Cincin luar harus memaksa elemen penggulung untuk terus bergerak sepanjang busur bantalan
Pembebanan sentrifugal sangat penting dalam pemilihan bantalan yang tepat karena mempengaruhi umur bantalan. Jika penerapannya memerlukan kecepatan tinggi, pertimbangkan untuk menggunakan bantalan kontak sudut dengan bola yang lebih kecil, seperti seri KH Aubearing. Pilihan lainnya adalah beralih dari bola baja bantalan ke bola keramik. Bola yang lebih kecil dan/atau lebih ringan mengurangi massa yang berputar dan juga beban sentrifugal yang diterapkan.
Ekstra: Tekanan Kontak Hertzian
Sebagaimana dinyatakan di atas, semua beban yang kita bahas timbul dari gaya kontak yang disalurkan dari satu cincin bantalan ke cincin bantalan lainnya melalui elemen gelinding. Namun yang tidak kami sebutkan adalah bahwa gaya kontak ini menciptakan tekanan saat elemen bergulir mendorong lintasan balap; ini disebut tekanan kontak Hertzian atau stres Hertzian. Tekanan kontak Hertzian merupakan faktor referensi penting dalam menentukan jumlah dan jenis beban yang dapat ditahan oleh suatu bantalan. Kemampuan suatu bantalan menahan suatu beban tergantung pada seberapa dekat tekanan kontak Hertzian terhadap batas tegangan bantalan. Semakin dekat bantalan dengan batas tegangannya, semakin pendek waktu yang dibutuhkan bantalan untuk mengalami deformasi plastis.
Misalnya untuk baja AISI 52100 bantalan bola, batas tegangan yang diterima secara umum adalah 4,200 MPa. Aubearing percaya bahwa tekanan kontak Hertzian pada bola baja lebih tinggi dari 1,500 MPa dan bola keramik lebih tinggi dari 1,800 MPa, yang cukup untuk mendekati batas tegangan sehingga berdampak signifikan pada umur aplikasi secara keseluruhan. Jika aplikasi memiliki tegangan hertz yang tinggi, perubahan pada aplikasi mungkin diperlukan untuk mengurangi tegangan tersebut. Beberapa solusi dapat berupa mengubah ukuran bantalan, menggunakan bola keramik, atau menambahkan bantalan ke sistem untuk membantu mendistribusikan beban.
Hitung beban bantalan
Kapasitas beban bantalan dapat dihitung dengan menggunakan berbagai rumus dan program perangkat lunak, termasuk yang disediakan oleh produsen bantalan. Daftar isi, kalkulator online, dan analisis elemen hingga (FEA) simulasi. Rumus beban radial dan aksial yang paling umum digunakan adalah:
Kapasitas beban radial = (C/P)^(1/3) x Fr
Kapasitas beban aksial = (C0/P)^(1/2) x Fa
Dalam rumusnya, C adalah rating beban dinamis dasar, P adalah beban dinamis ekivalen bantalan, C0 adalah rating beban statis dasar, Fr adalah beban radial, dan Fa adalah beban aksial. Untuk mendapatkan hasil yang akurat saat menghitung kapasitas beban bantalan, mintalah nasihat ahli atau gunakan program perangkat lunak yang disediakan oleh produsen bantalan.
Memilih bantalan dengan kapasitas beban sentrifugal yang memadai sangat penting untuk aplikasi kecepatan tinggi guna mencegah kegagalan dini. Beban sentrifugal dapat menyebabkan deformasi bantalan, getaran dan kelelahan. Untuk menghitung kapasitas beban sentrifugal, digunakan rumus dan program perangkat lunak seperti yang disediakan oleh pabrikan. Daftar isi, kalkulator online dan simulasi FEA. Rumus yang paling umum adalah: kapasitas beban sentrifugal = (C0/P) x V^2 x 10^-9. dimana C0 adalah rating beban statis dasar, P adalah beban bantalan dinamis ekivalen, dan V adalah kecepatan bantalan dalam rpm.
Nilai beban bantalan
Kami selalu menyatakan peringkat beban suatu bantalan dalam Kgf (gaya kilogram). Ini adalah gaya yang diberikan oleh satu kilogram massa pada permukaan bumi. Di tempat lain, Anda mungkin melihat gaya yang dinyatakan dalam Newton. Newton didefinisikan sebagai gaya yang mempercepat satu kilogram massa dengan kecepatan satu meter per detik (atau 1 m/s²). Karena gaya gravitasi di permukaan bumi adalah 9.80665 m/s², maka 1 Kgf = 9.80665 Newton, namun untuk mempermudah, misalkan 1 Kgf = 10 Newton.
Nilai beban radial dinamis
Definisi resmi dari peringkat beban radial dinamis adalah: “beban radial statis konstan di mana 90% dari satu set bantalan baja kromium yang identik (dengan hanya cincin bagian dalam yang berputar) dapat menahan satu juta putaran sebelum menunjukkan tanda-tanda kelelahan”. Satu juta rpm memang terdengar seperti angka yang besar, tapi mari kita periksa lagi. Jika dioperasikan pada kecepatan sekitar 10,000 putaran per menit (rpm) dengan beban dinamis maksimum yang diterapkan, bantalan hanya akan bertahan satu setengah jam (kira-kira 100 menit). Angka-angka ini digunakan untuk menghitung masa pakai, namun bantalan tidak boleh terkena beban yang mendekati beban tersebut dalam aplikasi normal kecuali Anda memperkirakan bantalan tersebut akan bertahan lama. Jika diperlukan umur yang panjang, yang terbaik adalah membatasi beban aktual antara 6% dan 12% dari nilai beban dinamis bantalan. Dapat menahan beban yang lebih berat, namun umurnya akan lebih pendek. AISI440C/KS440 bantalan baja tahan karat akan menopang sekitar 80% – 85% beban bantalan baja kromium. Peringkat beban bantalan dorong didasarkan pada beban aksial konstan selama satu juta putaran. Tim ahli Aubearing dapat membantu menyediakan data peringkat umur untuk berbagai bearing berbeda.
Nilai beban radial statis
Peringkat beban radial statis adalah beban radial murni (atau beban aksial untuk bantalan dorong) yang menyebabkan deformasi permanen total pada bola atau jalur balap. Beban statis yang mendekati angka ini mungkin dapat ditanggung untuk beberapa aplikasi, namun tidak memerlukan kehalusan atau keakuratan. Nilai beban statis bantalan baja tahan karat kira-kira 75% hingga 80% dari nilai beban bantalan baja kromium. Kapasitas beban bantalan mungkin dibatasi oleh pelumas. Beberapa pelumas hanya cocok untuk beban ringan, sedangkan pelumas lainnya dirancang untuk aplikasi beban tinggi. Bantalan pelengkap penuh memiliki peringkat beban yang lebih tinggi. Kapasitas beban aksial bantalan bola radial dapat ditingkatkan dengan menentukan jarak bebas radial yang longgar.
Nilai beban aksial
Jenis bantalan tugas berat seperti seri 6200 atau 6300 dapat menangani beban aksial hingga 50% dari beban radial statis terukur. Karena jalurnya yang dangkal, bantalan bola dalam alur berpenampang tipis hanya dapat menahan beban aksial antara 10% dan 30% dari beban radial statis terukur bantalan tersebut. Perhatikan bahwa angka-angka ini didasarkan pada beban aksial murni. Penambahan beban atau momen radial (beban misalignment) akan berdampak pada kapasitas beban aksial. Melebihi total batas yang direkomendasikan untuk beban gabungan akan berdampak buruk pada umur bantalan. Bantalan bola lengkap memiliki alur pengisian yang dikerjakan pada cincin bagian dalam dan luar. Alur ini mengganggu perputaran bola di bawah beban aksial, sehingga penggunaan bantalan pelengkap penuh di bawah beban aksial tidak disarankan.
Pengaruh memikul beban terhadap kehidupan
Memilih bantalan yang tepat dengan kapasitas beban yang memadai sangat penting untuk efisiensi pengoperasian dan ketahanan mesin. Kapasitas yang terlalu kecil dapat menyebabkan kegagalan dini, waktu henti, perbaikan, dan risiko keselamatan, sementara beban yang terlalu besar dapat menyebabkan panas berlebih, keausan, dan peningkatan konsumsi energi. Kapasitas beban yang tidak tepat dapat menyebabkan kegagalan besar, bahaya keselamatan, dan waktu henti yang mahal. Konsultasikan dengan ahli atau produsen bearing untuk memastikan kapasitas yang tepat untuk aplikasi Anda.
Umur kelelahan dasar, yang dikenal sebagai L10, dihitung sebagai jumlah putaran di mana 90% dari semua bantalan dalam kelompok tertentu mencapai atau melampaui waktu kegagalan yang dihitung (probabilitas kegagalan: 10%). Cari kapasitas dinamis bantalan dalam katalog, perkirakan beban radial dan kecepatan rotasi, dan Anda dapat menghitungnya sendiri L10 mengandung kehidupan. Perhitungan umur L10 menunjukkan umur bearing pada kondisi pengoperasian Anda dengan akurasi 90%.
Oleh karena itu, pembebanan biasanya diperoleh dengan mengalikan nilai teoretis dengan berbagai faktor sepanjang waktu. Ada banyak matematika yang terlibat, tetapi Anda dapat menemukan informasinya di situs web Aubearing.
Pilih bantalan yang tepat
Saat memilih bantalan, pertimbangkan persyaratan aplikasi, jenis beban, kecepatan, lingkungan, dan suhu. Bantalan bola cocok untuk beban rendah hingga sedang, sedangkan bantalan rol cocok untuk beban lebih tinggi. Bantalan geser cocok untuk mesin berkecepatan rendah dan beban tinggi. Rawat bantalan dengan pemeriksaan, pembersihan, dan pelumasan rutin untuk memastikan kinerja dan masa pakai yang optimal. Ada beberapa hal yang dapat dilakukan produsen untuk memastikan bearing mereka memiliki masa pakai yang lama dan sukses. Langkah pertama adalah membatasi beban radial antara 6% dan 12% dari nilai beban dinamis bantalan. Meskipun bantalan dapat menahan beban yang lebih tinggi, masa pakainya lebih pendek.
Langkah selanjutnya adalah memilih bahan yang tepat. Pengalaman Aubearing sebagai spesialis dalam bantalan miniatur berpenampang tipis, tahan korosi, dan bantalan keramik. Memilih jenis bantalan yang tepat juga dapat membuat perbedaan. Meskipun semua bantalan bola radial memiliki kapasitas beban dorong tertentu, jika terdapat beban dorong yang lebih besar, biasanya lebih baik menggunakan bantalan tugas berat dengan jalur yang dalam, karena bantalan ini dapat menahan beban aksial hingga 50% dari beban radial statis. Peringkat beban.
Meskipun bantalan berdinding tipis (di mana perbedaan antara diameter dalam dan luar bantalan kecil) sangat bagus untuk kekompakan dan penghematan berat. Karena jalur balapnya dangkal, jalur tersebut hanya dapat menopang beban aksial antara 10% dan 30% dari beban radial statis terukur bantalan. Penambahan beban radial atau beban momen akan semakin menurunkan kemampuan beban dorong. Beban dorong yang berlebihan pada bantalan berdinding tipis dapat menyebabkan bola mendekati puncak lintasan balap. Dengan memilih jenis bantalan yang tepat dan mempertimbangkan faktor-faktor utama yang mengendalikan beban radial dan dorong, para insinyur dapat memastikan bahwa mereka terus berinovasi sambil memberikan tingkat akurasi, kehalusan, dan umur bantalan tertinggi.
Kesimpulan
Untuk memilih bantalan yang tepat untuk suatu aplikasi, penting untuk memahami beban bantalan. Beban radial, aksial dan sentrifugal menentukan kapasitas beban yang sesuai. Aubearing menawarkan berbagai macam bantalan yang cocok untuk berbagai kondisi dan aplikasi, serta produk berkualitas tinggi dan saran ahli. Aubearing terutama memproduksi bantalan bola dan bantalan rol untuk digunakan di berbagai industri di Amerika Serikat dan di seluruh dunia.
Bearing kelas industri kami tidak hanya harus memberikan masa pakai yang lama sesuai dengan standar kelelahan rolling, namun juga harus disatukan secara struktural untuk melindungi dari guncangan, beban berlebih, dan pergerakan kecepatan tinggi yang sesekali terjadi. Untuk mencapai tujuan ini, desain setiap bantalan dioptimalkan, termasuk bantalan lubang besar kami.