Guolių apkrovų gairės

Guolių apkrovų gairės

Guolių apkrova yra glaudžiai susijusi su guolio tarnavimo laiku ir darbinėmis savybėmis. Suprasti guolių apkrovas yra labai svarbu kuriant naujas programas, pritaikant esamas, o ypač analizuojant guolių gedimo ir gedimo priežastis. Jei guolis pasirenkamas su nepakankama apkrova, tai gali sukelti priešlaikinį nusidėvėjimą, perkaitimą ir katastrofiškas pasekmes.

Kas yra guolio apkrova?

Paprasčiau tariant, guolio apkrova yra jėgos arba slėgio, veikiančio guolį, dydis. Guolių apkrova apibrėžiama kaip jėga, perduodama iš vieno guolio žiedo į kitą per kai kuriuos arba visus riedėjimo elementus. Taikytos apkrovos paprastai perkeliamos į veleną, tada į vidinį guolio žiedą ir galiausiai į išorinį guolio žiedą. Guolių apkrovų dydis ir kryptis priklauso nuo įvairių veiksnių, įskaitant mašinos svorį, veikimo greitį, pagreitį, lėtėjimą, smūgį, vibraciją, temperatūrą ir tepimas. Netinkamas išlygiavimas, montavimas ar priežiūra taip pat gali turėti įtakos guolių apkrovoms. Guolių apkrovos palaiko daugybę skirtingų derinių, tačiau daugumą taikomų apkrovų tipų galima suskirstyti į šiuos keturis pagrindinius tipus:

  • Radialinė apkrova

  • Ašies apkrova

  • Iš anksto įkeltas

  • Išcentrinė apkrova

guolio apkrova

Šiame straipsnyje bus aptariami šie keturi taikomų apkrovų tipai, kaip tai veikia guolio tarnavimo laiką ir pasirenkamas guolis, kuris geriausiai atlaikys atitinkamą taikomą apkrovą.

Radialinė guolio apkrova

Radialinė guolio apkrova yra jėga, veikianti guolio išorinį žiedą, statmeną veleno ašiai. Tipiški guolių radialinių apkrovų pavyzdžiai yra horizontalių velenų mazgų, krumpliaračių, skriemulių arba pjovimo įrankių svoris. Dirbant veleno mazgas radialiai stumia vidinį guolio žiedą ir per riedėjimo elementus perduoda apkrovą išoriniam guolio žiedui. Radialinės apkrovos paprastai neperduoda jėgų riedėjimo elementams vienodai ir vienodai. Štai kodėl, kai žiūrite į apkrovą, matote jėgos pasiskirstymą, panašų į varpelio kreivę. Riedėjimo elementas, kuris yra tiesiogiai veikiamas apkrovos, yra tas, kuris atlaiko didžiausias jėgas. Kiekvienas iš eilės riedėjimo elementas perkelia vis mažesnes apkrovas viena kryptimi į kitą. Norint apskaičiuoti guolio radialinę apkrovą, reikia nustatyti atlaikomą svorį ir jį veikiančias jėgas. Norėdami paskirstyti apkrovą tarp guolių, įsitikinkite, kad apskaičiuotos apkrovos atitinka didžiausią guolio apkrovą, pasirinktą pagal gamintojo specifikacijas. Jei taikymas apkrauna guolius radialines apkrovas, radialiniai rutuliniai guoliai arba kampiniai kontaktiniai guoliai būtų geras pasirinkimas.

Radialinė guolio apkrova

Guolių ašinė apkrova

Ašinė guolio apkrova – tai jėga, lygiagreti veleno ašiai, veikianti vidinį arba išorinį guolio žiedą, kartais vadinama traukos apkrova. Paprastai ašines apkrovas rasite tiesiai su velenu, kaip ir grąžtą. Ašines apkrovas sukelia trauka arba įtempimas, jos gali būti vienakryptės arba dvikryptės. Kitais atvejais ašinės apkrovos gali būti reakcijos apkrovos, kurios yra nukrypusios nuo veleno ašies, kaip ir kūginių krumpliaračių atveju. Ašinės apkrovos vienodai ir vienodai perduoda jėgas riedėjimo elementams, todėl apkrova pasiskirsto subalansuotai. Paprastai matysite, kad kiekvieno rutulio jėga pasiskirsto tolygiai. Kadangi rutulys susiliečia su bėgimo taku kampu, gaunama jėga sklis į išorę ir vienoje linijoje su guolio ašimi. Jei jūsų pritaikymas guoliui sukelia ašines apkrovas, kampinis kontaktinis guolis su didesniu kontaktiniu kampu (apie 25°) būtų geras pasirinkimas. Tačiau esant paslinktoms ašinėms apkrovoms, vidinį žiedą veikia momentinės jėgos, todėl guolio riedėjimo elementų apkrova pasiskirsto netolygiai. Norėdami apskaičiuoti ašinę apkrovą, atsižvelkite į guolio dydį, medžiagą ir geometriją, taip pat apkrovos kryptį ir dydį. Gamintojai vertina guolius pagal standartizuotas formules ir testus. Taikymas, kuriame yra didelė ašinė apkrova, apima siurblius, automobilių transmisijas ir kompresorius.

Guolių ašinė apkrova

Išankstinė guolio apkrova

Išankstinė guolio apkrova yra specialus guolio ašinės apkrovos tipas (arba traukos apkrova). Išankstinė guolio apkrova yra iš anksto nustatyta apkrova, taikoma guoliui ir turi būti atskirta nuo taikomos apkrovos. Pridėjus išankstinę guolio apkrovą, sukuriama optimali riedėjimo elementų ir guolių riedmenų sinergija. Guolių išankstinės apkrovos jėgos vaidmuo:

  • Užkirsti kelią per dideliam slydimui

  • Padidinkite standumą, sumažinkite vibraciją ir slydimo trintį

  • Didelis veikimo tikslumas – net ir kintant apkrovos sąlygoms

  • Padidinti apkrovą

Apskritai, jei kuriate didelės spartos programą, apsvarstykite galimybę naudoti lengvą išankstinį kampinių kontaktinių guolių apkrovą. Aubearing rekomenduoja mūsų SM kampinius kontaktinius guolius arba KH kampinius kontaktinius guolius. Kita vertus, jei kuriate programą, kuriai reikalingas griežtas tvirtumas ir tikslumas, galite apsvarstyti galimybę pritaikyti vidutinę arba didelę išankstinę apkrovą kampiniam kontaktiniam guoliui. Aubearing rekomenduoja mūsų S kampinių kontaktinių guolių seriją.

Guolių išcentrinė apkrova

Guolių išcentrinės apkrovos atsiranda dėl įrenginio sukimosi greičio (RPM), ypač didelio greičio įrenginiuose, pavyzdžiui, turbinose ir centrifugose. Didelės spartos programos sukuria stiprias išcentrines apkrovas, kurios yra vienas iš veiksnių, turinčių įtakos programos gebėjimui pasiekti maksimalų greitį. Sukant vidinio žiedo riedėjimo elementus, jie nori liestine kryptimi judėti tiesiu keliu, tačiau išorinis žiedas turi priversti juos sekti guolio lanką. Ši sąveika sukuria išcentrines radialines apkrovas. Išcentrinė jėga yra jėga, kurią lenktu keliu judantis objektas jaučia į išorę nuo sukimosi centro. Guolių sukimosi metu riedėjimo elementų ir išorinio žiedo sąveika sukuria tokias išcentrines radialines apkrovas:

  • Vidinis žiedas suka riedėjimo elementus

  • Riedėjimo elementas, kuris seka judėjimą, nori toliau judėti tiesiai išilgai sukimosi lanko liestinės

  • Išorinis žiedas turi priversti riedėjimo elementus toliau judėti guolio lanku

Išcentrinė apkrova yra labai svarbi renkantis tinkamus guolius, nes tai turi įtakos guolio tarnavimo laikui. Jei taikymui reikalingas didelis greitis, apsvarstykite galimybę naudoti kampinį kontaktinį guolį su mažesniais rutuliais, pvz., Aubearing KH serija. Kitas variantas yra pakeisti plieninius rutulius su guoliais prie keraminių rutulių. Mažesni ir (arba) lengvesni rutuliai sumažina besisukančią masę, taigi ir taikomą išcentrinę apkrovą.

Papildoma: Hertzian kontaktinis slėgis

Kaip minėta aukščiau, visos mūsų aptartos apkrovos atsiranda dėl kontaktinių jėgų, kurios per riedėjimo elementus perduodamos iš vieno guolio žiedo į kitą. Tačiau nepaminėjome, kad ši kontaktinė jėga sukuria spaudimą ten, kur riedantys elementai stumiasi į lenktynių taką; tai vadinama Herco kontaktiniu slėgiu arba Herco stresu. Herco kontaktinis slėgis yra svarbus atskaitos veiksnys nustatant apkrovos, kurią gali atlaikyti guolis, dydį ir tipą. Guolių gebėjimas atlaikyti apkrovą priklauso nuo to, kiek herco kontaktinis slėgis yra arti guolio įtempių ribos. Kuo arčiau guolio įtempių ribos, tuo trumpesnis laikas, reikalingas guoliui plastinei deformacijai.

Pavyzdžiui, plienui AISI 52100 Rutuliniai guoliai, visuotinai pripažinta įtempių riba yra 4,200 MPa. „Aubearing“ mano, kad plieninių rutulių hercinis kontaktinis slėgis yra didesnis nei 1,500 MPa, o keraminių rutuliukų – didesnis nei 1,800 MPa, o to pakanka, kad priartėtų prie įtempių ribos ir taip turėtų reikšmingos įtakos bendram naudojimo laikui. Jei programa turi didelį hercinį įtampą, norint sumažinti įtampą, gali reikėti pakeisti programą. Kai kurie sprendimai gali būti guolių dydžių keitimas, keraminių rutuliukų naudojimas arba guolių įtraukimas į sistemą, kad būtų lengviau paskirstyti apkrovą.

AISI 52100 rutuliniai guoliai

Apskaičiuokite guolių apkrovas

Guolių apkrovą galima apskaičiuoti naudojant įvairias formules ir programines programas, įskaitant ir guolio gamintojo. Turinys, internetiniai skaičiuotuvai ir baigtinių elementų analizė (FEA) simuliacijos. Dažniausiai naudojamos radialinės ir ašinės apkrovos formulės:

Radialinė apkrova = (C/P)^(1/3) x Fr
Ašinė apkrova = (C0/P)^(1/2) x Fa

Formulėje C yra pagrindinė dinaminė apkrova, P yra lygiavertė dinaminė guolio apkrova, C0 yra pagrindinė statinė apkrova, Fr yra radialinė apkrova, o Fa yra ašinė apkrova. Norėdami gauti tikslius rezultatus apskaičiuodami guolio apkrovą, kreipkitės į specialistą arba naudokite guolio gamintojo pateiktą programinę įrangą.

Norint išvengti ankstyvo gedimo, labai svarbu pasirinkti guolius, turinčius pakankamą išcentrinę apkrovą. Išcentrinės apkrovos gali sukelti guolio deformaciją, vibraciją ir nuovargį. Norėdami apskaičiuoti išcentrinę apkrovą, naudokite formules ir programines programas, tokias kaip gamintojo pateiktas. Turinys, internetiniai skaičiuotuvai ir FEA modeliavimas. Dažniausiai naudojama formulė: išcentrinė apkrova = (C0/P) x V^2 x 10^-9. kur C0 yra pagrindinė statinė apkrova, P yra lygiavertė dinaminė guolio apkrova, o V yra guolio greitis aps./min.

Nominali guolio apkrova

Mes visada išreiškiame guolio apkrovą Kgf (kilogramų jėga). Tai jėga, kurią Žemės paviršių veikia kilogramas masės. Kitur galite pamatyti jėgas, išreikštas niutonais. Niutonas apibrėžiamas kaip jėga, kuri pagreitina masės kilogramą vienu metru per sekundę (arba 1 m/s²). Kadangi gravitacija Žemės paviršiuje yra 9.80665 m/s², 1 Kgf = 9.80665 niutonų, bet dėl ​​paprastumo tarkime, kad 1 Kgf = 10 niutonų.

Nominali dinaminė radialinė apkrova

Oficialus dinaminės radialinės apkrovos apibrėžimas yra toks: „pastovi statinė radialinė apkrova, kuriai esant 90 % identiškų chromo plieno guolių rinkinio (sukasi tik vidinį žiedą) gali atlaikyti vieną milijoną apsisukimų prieš pasirodant nuovargio požymiams“. Vienas milijonas aps./min skamba kaip didelis skaičius, bet patikrinkime dar kartą. Jei jie veiktų maždaug 10,000 100 apsisukimų per minutę (aps./min.) su maksimalia dinamine apkrova, guoliai veiktų tik pusantros valandos (apie 6 minučių). Šie skaičiai naudojami skaičiuojant eksploatavimo trukmę, tačiau įprastomis sąlygomis guoliai neturėtų būti veikiami beveik tokių apkrovų, nebent nesitikite, kad jie tarnaus labai ilgai. Jei reikalingas ilgas tarnavimo laikas, geriausia apriboti tikrąją apkrovą iki 12–440 % guolio dinaminės apkrovos. Gali atlaikyti didesnes apkrovas, bet gyvenimas sutrumpės. AISI440C/KSXNUMX nerūdijančio plieno guoliai atlaikys maždaug 80–85 % chrominio plieno guolių apkrovos. Atraminio guolio apkrovos įvertinimas pagrįstas pastovia ašine apkrova vienam milijonui apsisukimų. „Aubearing“ ekspertų komanda gali padėti pateikti įvairių skirtingų guolių naudojimo trukmės duomenis.

skersinis ritininis guolis

Nominali statinė radialinė apkrova

Statinė radialinė apkrova yra gryna radialinė apkrova (arba ašinė apkrova traukos guoliams), kuri sukelia visišką nuolatinę rutulio arba bėgimo tako deformaciją. Statinės apkrovos, artimos šiam skaičiui, gali būti pakeliamos kai kuriose programose, bet ne ten, kur reikalingas lygumas ar tikslumas. Nerūdijančio plieno guolių statinė apkrova yra maždaug 75–80 % chromo plieno guolių apkrovos. Tepalas gali apriboti guolių apkrovą. Kai kurie tepalai tinka tik nedidelėms apkrovoms, o kiti skirti didelėms apkrovoms. Visiškai komplektuojami guoliai turi aukštesnę apkrovą. Radialinių rutulinių guolių ašinę apkrovą galima padidinti nurodant laisvą radialinį tarpą.

Nominali ašinė apkrova

Didelės apkrovos guolių tipai, tokie kaip 6200 arba 6300 serijos, gali atlaikyti ašines apkrovas iki 50 % vardinės statinės radialinės apkrovos. Dėl savo seklių bėgių takų plonos dalies gilių griovelių rutuliniai guoliai gali atlaikyti tik ašines apkrovas, kurios sudaro 10–30 % guolio vardinės statinės radialinės apkrovos. Atkreipkite dėmesį, kad šie skaičiai pagrįsti tik ašinėmis apkrovomis. Papildomos radialinės apkrovos arba momentai (neišlyginimo apkrovos) turės įtakos ašinei apkrovai. Bendrų rekomenduojamų kombinuotų apkrovų ribų viršijimas neigiamai paveiks guolio tarnavimo laiką. Visiškai komplektuojami rutuliniai guoliai turi užpildymo griovelius ant vidinio ir išorinio žiedų. Šis griovelis trukdo rutulio sukimuisi veikiant ašinėms apkrovoms, todėl esant ašinėms apkrovoms nerekomenduojama naudoti pilno komplemento guolius.

Guolių apkrovos poveikis gyvybei

Tinkamų guolių pasirinkimas su pakankama apkrova yra labai svarbus efektyviam mašinos veikimui ir ilgaamžiškumui. Per maža talpa gali sukelti ankstyvą gedimą, prastovą, remontą ir pavojų saugai, o per didelė apkrova gali sukelti perkaitimą, susidėvėjimą ir padidinti energijos suvartojimą. Neteisinga keliamoji galia gali sukelti katastrofiškų gedimų, pavojų saugai ir brangiai kainuojančias prastovos. Pasikonsultuokite su ekspertu arba guolių gamintoju, kad užtikrintumėte tinkamą jūsų pritaikymo pajėgumą.
Pagrindinis nuovargio tarnavimo laikas, žinomas kaip L10, apskaičiuojamas kaip apsisukimų skaičius, kai 90 % visų konkrečios grupės guolių pasiekia arba viršija apskaičiuotą laiką iki gedimo (gedimo tikimybė: 10 %). Kataloge pasižiūrėkite guolio dinaminę talpą, įvertinkite radialinę apkrovą ir sukimosi greitį ir galėsite patys apskaičiuoti L10 guolio tarnavimo laikas. L10 eksploatavimo trukmės skaičiavimas rodo guolio tarnavimo laiką jūsų darbo sąlygomis 90 % tikslumu.

Todėl apkrovos dažniausiai gaunamos teorines vertes padauginus iš įvairių faktorių laikui bėgant. Yra daug matematikos, tačiau informaciją galite rasti „Aubearing“ svetainėje.

Pasirinkite tinkamą guolį

Renkantis guolius, atsižvelkite į taikymo reikalavimus, apkrovos tipą, greitį, aplinką ir temperatūrą. Rutuliniai guoliai tinka mažoms ir vidutinėms apkrovoms, o ritininiai – didesnėms apkrovoms. Stumdomi guoliai tinka mažo greičio, didelės apkrovos mašinoms. Reguliariai tikrindami, valydami ir sutepkite guolius, kad užtikrintumėte optimalų veikimą ir tarnavimo laiką. Gamintojai gali padaryti daugybę dalykų, kad užtikrintų ilgą ir sėkmingą jų guolių tarnavimo laiką. Pirmiausia reikia apriboti radialines apkrovas iki 6–12 % guolio dinaminės apkrovos. Nors guoliai gali atlaikyti didesnes apkrovas, jų tarnavimo laikas sutrumpėja.

Kitas žingsnis yra tinkamos medžiagos pasirinkimas. Aubearing, kaip plonų, korozijai atsparių, miniatiūrinių guolių ir keraminių guolių specialisto, patirtis Tinkamo guolio tipo pasirinkimas taip pat gali turėti įtakos. Nors visi radialiniai rutuliniai guoliai turi tam tikrą traukos apkrovą, jei yra didesnės traukos apkrovos, paprastai geriau naudoti sunkiasvorius guolius su giliais bėgių takais, nes šie guoliai gali atlaikyti ašines apkrovas iki 50 % statinės radialinės apkrovos. Apkrovos įvertinimas.

Nors plonasieniai guoliai (kai skirtumas tarp guolio vidinio ir išorinio skersmens yra nedidelis) puikiai tinka kompaktiškumui ir svorio taupymui. Kadangi bėgių takai yra negilūs, jie gali išlaikyti ašines apkrovas tik nuo 10% iki 30% guolio vardinės statinės radialinės apkrovos. Papildomos radialinės arba momentinės apkrovos dar labiau sumažins traukos apkrovos galimybes. Dėl per didelės plonasienių guolių traukos apkrovos rutuliai gali pavojingai priartėti prie bėgimo tako viršaus. Pasirinkę tinkamą guolio tipą ir atsižvelgdami į pagrindinius veiksnius, valdančius radialines ir traukos apkrovas, inžinieriai gali užtikrinti, kad jie ir toliau diegs naujoves, tuo pačiu užtikrindami aukščiausią tikslumo, lygumo ir guolio tarnavimo laiką.

plono profilio guoliai

Išvada

Norint pasirinkti tinkamą guolį, labai svarbu suprasti guolių apkrovas. Radialinės, ašinės ir išcentrinės apkrovos nustato tinkamą apkrovą. Aubearing siūlo platų guolių asortimentą, tinkantį įvairioms sąlygoms ir pritaikymui, taip pat aukštos kokybės gaminius ir ekspertų patarimus. „Aubearing“ pirmiausia gamina rutulinius ir ritininius guolius, skirtus naudoti įvairiose pramonės šakose JAV ir visame pasaulyje.

Mūsų pramoninio lygio guoliai turi ne tik užtikrinti ilgą tarnavimo laiką pagal riedėjimo nuovargio standartus, bet ir struktūriškai sujungti, kad apsaugotų nuo smūgių, perkrovos ir retkarčiais važiuojančių dideliu greičiu. Šiuo tikslu optimizuojamas kiekvieno guolio dizainas, įskaitant mūsų didelių angų guolius.