Volg me op:
Alles wat u moet weten over kogellagers
Lagers behoren tot de meest cruciale onderdelen van elke industriële machine. Deze uiterst nauwkeurige componenten zijn essentieel voor het verminderen van wrijving en het dragen van belastingen tijdens roterende bewegingen. Er zijn duizenden soorten lagers op de markt, waaronder kogellagers , cilindrische rollagers , kegellagers , naaldlagers en lagerunits. Hoewel kogellagers het meest voorkomende type lager zijn , heeft elk type zijn eigen kenmerken en voordelen waardoor het geschikt is voor bepaalde toepassingen en niet voor andere in de bedrijfsomgeving.
AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. heeft alle informatie over kogellagers samengevat op basis van jarenlange ervaring in de lagerproductie . Kogellagers zijn rollagers die gebruikmaken van rollende kogels tussen een binnen- en een buitenring om radiale en axiale belastingen op roterende en heen-en-weer bewegende assen op te vangen. Deze kogellagers worden gebruikt om een soepele beweging met lage wrijving te garanderen in roterende toepassingen. Ze bieden hoge prestaties en een lange levensduur door de belasting van de kogels over te brengen op de binnenring. In dit artikel bespreken we de verschillende soorten kogellagers.
Ontwerp van kogellagers
Kogellagers bestaan uit vier hoofdonderdelen: 2 ringen/loopvlakken, kogels (rolelementen) en houders (kogelscheiders).
De buitenring wordt vastgezet en in de behuizing gemonteerd. De buitenring helpt ook bij de overdracht van radiale belastingen van het lager naar de behuizing. De binnenring ondersteunt en geleidt de as tijdens het draaien en is op de roterende as gemonteerd. De functie van de rolelementen is het dragen van lasten en deze over de loopbanen te verdelen.
De rolelementen roteren met een andere snelheid dan de binnenring, maar ze roteren rond de binnenring. De keeper fungeert als een barrière die voorkomt dat de ballen met elkaar in botsing komen. Druklagers worden onderworpen aan belastingen evenwijdig aan de rotatie-as, de zogenaamde axiale belastingen. Drukkogellagers bestaan uit twee ringen van gelijke grootte.
Soorten kogellagers
Op basis van het ontwerp en de structuur van een kogellager kunnen er verschillende typen worden onderscheiden. Hieronder worden enkele veelvoorkomende ontwerpen van kogellagers beschreven. Lees verder om meer te weten te komen over de verschillende soorten kogellagers en hun toepassingen.
Enkele rij hoekcontactkogellagers
Dubbele rij hoekcontactkogellagers
Vierpunts hoekcontactkogellagers
Eenrijige groefkogellagers
Dubbele rij diepgroefkogellagers
Kogellager in dubbele richting
Dubbel kogellager
Hoekcontactkogellagers zijn zo ontworpen dat er tijdens gebruik een contacthoek ontstaat tussen de loopbanen en de kogels. Het belangrijkste kenmerk van dit type kogellager is dat de schouder van een of beide ringen hoger ligt dan de andere. Om deze lagers goed te laten functioneren, moeten er tijdens de montage axiale belastingen worden aangebracht. Deze belasting (of voorspanning) creëert een contactlijn (of contacthoek) tussen de binnenring, de kogels en de buitenring. Voorspanning kan in het lager zelf worden aangebracht of kan worden gecreëerd tijdens de montage. Contacthoeken variëren van 15° tot 40° en worden gemeten ten opzichte van een lijn loodrecht op de lageras. Hoekcontactkogellagers hebben loopbanen in de binnen- en buitenring die ten opzichte van elkaar verschoven zijn in de richting van de lageras. Dit betekent dat deze lagers zijn ontworpen om gecombineerde belastingen op te vangen, dat wil zeggen radiale en axiale belastingen die gelijktijdig werken. Dit type kogellager is verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen, met afdichtingen of afschermingen. Deze voorkomen niet alleen vervuiling, maar fungeren ook als drager voor smeermiddelen. Deze lagers kunnen gemaakt zijn van roestvrij staal, een keramisch hybride materiaal of kunststof en kunnen verchroomd, cadmium- of op een andere manier geplateerd zijn. Daarnaast kunnen ze voorgesmeerd, nagesmeerd of voorzien zijn van vaste smering. Hoekcontactkogellagers worden verder onderverdeeld in de volgende subtypes:
Enkele rij hoekcontactkogellagers
Deze lagers gebruiken een groot aantal kogels om een relatief hoog draagvermogen te bieden, kunnen slechts axiale belastingen in één richting opnemen, zijn meestal aangepast voor een tweede lager en hebben niet-scheidbare lagerringen.
De voordelen van hoekcontactkogellagers met één rij zijn onder meer:
Hoge draagkracht
Goede loopprestaties
Eenvoudig te installeren universeel passende lagers
Dubbele rij hoekcontactkogellagers
Met een ontwerp dat overeenkomt met twee eenrijige lagers die rug aan rug zijn geplaatst, maar waar twee eenrijige lagers te veel axiale ruimte in beslag nemen, kunnen ze radiale en axiale belastingen in beide richtingen en kantelmomenten opvangen. De voordelen van hoekcontactkogellagers met dubbele rij zijn onder meer:
Minder axiale ruimte
Accepteert radiale en axiale belastingen in beide richtingen
Vangt kantelmomenten op
Stijve lageropstelling
Vierpunts hoekcontactkogellagers
Vierpunts hoekcontactkogellagers zijn ontworpen om axiale belastingen in twee richtingen te ondersteunen en hebben een hoog draagvermogen, kunnen beperkte radiale belastingen ondersteunen voor een gegeven axiale belasting, gebruiken minder axiale ruimte dan lagers met dubbele rij en zijn scheidbaar.
De voordelen van vierpunts hoekcontactkogellagers zijn onder meer:
Geschikt voor axiale belastingen in beide richtingen
Minder axiale ruimte
Hoge draagkracht
Apart ontwerp
Verbeterde oliestroom
Beperkte vervorming van de binnenring bij blootstelling aan hoge klemkrachten
Diepgroefkogellagers zijn het meest voorkomende type kogellager en zijn verkrijgbaar in afgedichte, afgeschermde en borgringuitvoeringen. De afmetingen van de loopvlakken in dit type lager komen nauw overeen met de afmetingen van de kogels. Ze zijn ook zeer geschikt voor het dragen van zware lasten. Diepgroefkogellagers bieden radiale en axiale ondersteuning. Het is echter niet mogelijk om de contacthoek aan te passen om de relatieve belasting te veranderen. Diepgroefkogellagers worden verder onderverdeeld in de volgende subtypes:
Enkele rij diepgroefkogellagers
Eenrijige groefkogellagers zijn het meest voorkomende type kogellagers. Ze worden op grote schaal gebruikt. De loopbaangroeven van de binnen- en buitenringen zijn cirkelbogen met een straal die iets groter is dan die van de kogels. Naast radiale belastingen kunnen ook axiale belastingen in beide richtingen worden toegepast. Vanwege hun lage koppel zijn ze ideaal voor toepassingen die een hoge snelheid en een laag vermogensverlies vereisen. Ook zijn deze bij open lagers doorgaans aan één of beide zijden voorzien van stalen schilden of rubberen afdichtingen en vooraf gesmeerd met vet.
Dubbele rij diepgroefkogellagers
Tweerijige groefkogellagers komen qua ontwerp overeen met eenrijige groefkogellagers. Hun diepe en doorlopende loopbaangroeven zijn nauw geïntegreerd met de kogels, waardoor de lagers radiale belastingen en axiale belastingen in beide richtingen kunnen weerstaan. Dit soort kogellagers zijn zeer geschikt voor lageropstellingen waarbij het draagvermogen van lagers met één rij onvoldoende is. Bij dezelfde boring en buitendiameter zijn dubbele rij lagers iets breder dan enkele rij lagers in de 62 en 63 series, maar hebben ze een veel hoger draagvermogen. Dubbelrijige diepgroefkogellagers kunnen alleen als open lagers worden gebruikt (geen afdichtingen of schilden).
Axiale kogellagers zijn ontworpen voor zuivere axiale belastingen. Deze lagers kunnen weinig tot geen radiale belasting opnemen. De rolelementen kunnen kogels, naalden of rollen zijn. Draaikranslagers of draaitafellagers kunnen axiale, radiale en momentbelastingen opnemen. Ze zijn niet op de behuizing of as gemonteerd, maar direct op het oppervlak van de basis. Zowel de binnen- als de buitenring hebben montagegaten. De binnenring, de buitenring of beide kunnen geïntegreerde tandwielen hebben. Deze lagers staan bekend als tafellagers, draaitafellagers en axiale lagers. Axiale kogellagers bieden een laag geluidsniveau, een soepele werking en zijn geschikt voor toepassingen met hoge snelheden. Ze kunnen worden gebruikt als eenrichtings- of tweerichtingslagers, de keuze hangt af van of de belasting eenrichtings- of tweerichtings is.
Eenrichtingsdrukkogellagers bestaan uit een ringvormige lagerring met loopvlakgroeven. De ring die met de as is verbonden, wordt de asring (of binnenring) genoemd, en de ring die met het lagerhuis is verbonden, wordt de zittingring (of buitenring) genoemd.
Bij een kogellager met dubbele richting zijn er drie ringen en is de middelste ring (de middenring) aan de as bevestigd. Er zijn ook drukkogellagers met een uitlijnende zittingring onder de behuizingsring om verkeerde uitlijning van de as of montagefouten te compenseren. Gestempelde stalen kooien worden doorgaans gebruikt voor kleinere lagers, terwijl machinaal bewerkte kooien worden gebruikt voor grotere lagers.
Duplex kogellager
Een combinatie van twee hoekcontactkogellagers vormt een duplexlager. Mogelijke combinaties zijn onder meer face-to-face, waarbij de buitenste ringvlakken naar elkaar toe gericht zijn (type DF), back-to-back (type DB), of beide voorkanten in dezelfde richting (type DT). DF- en DB-duplexlagers zijn in staat radiale en axiale belastingen in beide richtingen op te nemen. Type DT wordt gebruikt wanneer er in één richting een sterke axiale belasting is en het noodzakelijk is om de belasting gelijkmatig op elk lager uit te oefenen.
Nu u bekend bent met de gebruikelijke ontwerpen van kogellagers, laten we de constructietypen van kogellagers leren kennen.
Conrad-kogellager
Dit soort kogellagers worden geassembleerd door de binnenring in een excentrische positie te plaatsen ten opzichte van de buitenring, waarbij de twee ringen op één punt met elkaar in contact komen, wat resulteert in een grote opening tegenover het contactpunt. De kogels worden door de opening gestoken en vervolgens gelijkmatig over het lagersamenstel verdeeld, waardoor de ringen concentrisch worden. De montage wordt voltooid door een kooi aan de ballen te bevestigen om hun positie ten opzichte van elkaar te behouden.
Conrad-lagers zijn bestand tegen zowel radiale als axiale belastingen, maar hebben het nadeel van een lager draagvermogen vanwege het beperkte aantal kogels dat in het lagersamenstel kan worden geladen. Waarschijnlijk het meest bekende industriële kogellager is het Conrad-type met diepe groef. Het lager wordt in de meeste mechanische industrieën gebruikt.
Sleufvullend kogellager
Bij een radiaal lager met gleufvulling zijn de binnen- en buitenringen aan één zijde gekerfd, zodat wanneer de inkepingen op één lijn liggen, kogels in de resulterende gleuf kunnen worden geschoven om het lager te monteren. Een gleufvullager heeft als voordeel dat kogels kunnen worden gemonteerd, waardoor een hoger radiaal draagvermogen ontstaat dan een Conrad-lager van dezelfde afmetingen en materiaalsoort. Een gleufvullager kan echter geen significante axiale belasting dragen, en de sleuven veroorzaken discontinuïteit in de loopvlakken, wat een klein maar nadelig effect op de sterkte kan hebben.
Zelfinstellend kogellager
Zelfuitlijnende kogellagers hebben twee rijen kogels, een meestal bolvormige loopbaan in de buitenring en twee diepe, ononderbroken loopvlakgroeven in de binnenring. Ze zijn verkrijgbaar in open of afgedichte uitvoering. Dit type kogellager is ongevoelig voor hoekafwijkingen van de as ten opzichte van de behuizing, die bijvoorbeeld kunnen worden veroorzaakt door asbuiging.
De voordelen van zelfinstellende kogellagers zijn onder meer:
Geschikt voor statische en dynamische uitlijnfouten
Uitstekende prestaties op hoge snelheid
Minimaal onderhoud
Lage wrijving
Uitstekende prestaties bij lichte belasting
Zelfrichtende kogellagers kunnen geluids- en trillingsniveaus verminderen, bijvoorbeeld in ventilatoren.
Lineaire Kogellagers
Lineaire kogellagers zijn ontworpen om vrije beweging in één richting te bieden. Ze zijn de meest gebruikte variëteit aan lineaire geleidingen en zorgen voor een soepele, nauwkeurige beweging langs een lineair ontwerp met één as. Dankzij de zelfsmerende technologie zorgen deze kogellagers voor optimale prestaties en betrouwbaarheid. Ze bestaan uit twee rijen lineaire kogellagers, geïntegreerd in vier stangen aan weerszijden van de basis.
Radiaal kogellager
Radiale kogellagers zijn geschikt voor een breed scala aan doeleinden en bieden uitzonderlijke prestatieniveaus. Dit soort kogellagers kunnen zowel radiale als axiale belastingen aan, zoals uitgeoefend op de as. De gecombineerde toepassing van dergelijke belastingen vereist echter axiaal hoekcontact. Aanpassing van de axiale radiale lagerhoek zorgt voor een gelijke verdeling van de axiale en radiale belastingen samen met de hoekcontactkogellagers.
Verlicht racekogellager
Ontlaste racekogellagers worden 'ontlast', zoals de naam al doet vermoeden, doordat de buitendiameter van de binnenring aan één kant wordt verkleind of de binnendiameter van de buitenring aan één kant wordt vergroot. Hierdoor kan een groter aantal kogels in de binnen- of buitenring worden gemonteerd en vervolgens over het reliëf worden geperst. Soms wordt de buitenring verwarmd om de montage te vergemakkelijken. Net als de slot-fill-constructie laat de reliëfrace-constructie een groter aantal ballen toe dan de Conrad-constructie, tot en met volledige aanvulling, en het extra aantal ballen zorgt voor extra laadvermogen. Een ontlast racelager kan echter slechts in één richting aanzienlijke axiale belastingen dragen.
Gebroken racekogellager
Een andere manier om kogels in een radiaal kogellager te plaatsen is door een van de ringen radiaal helemaal te 'breken', de kogels erin te laden, het gebroken gedeelte opnieuw in elkaar te zetten en vervolgens een paar stalen banden te gebruiken om de gebroken ring vast te houden. secties op elkaar afgestemd. Nogmaals, dit maakt ballen mogelijk, inclusief volledige kogelcomplement, maar in tegenstelling tot slotvulling of ontlaste raceconstructies kan het aanzienlijke axiale belasting in beide richtingen ondersteunen.
Lagers met een flens aan de buitenring vereenvoudigen de axiale positionering. De behuizing voor dergelijke kogellagers kan bestaan uit een doorlopend gat met een uniforme diameter, maar het ingangsvlak van de behuizing moet loodrecht op de as van het gat worden gefreesd. Dergelijke flenzen zijn echter zeer kostbaar om te produceren. Een kosteneffectieve oplossing voor de buitenring van het lager, met vergelijkbare voordelen, is een borgringgroef aan één of beide uiteinden van de buitendiameter. De borgring vervult de functie van een flens.
Gekooid kogellager
Kooien worden doorgaans gebruikt om de kogels in een Conrad-kogellager vast te zetten. Bij andere typen kogellagers kunnen ze, afhankelijk van de specifieke kooivorm, het aantal kogels verminderen en daardoor het draagvermogen verlagen. Zonder kooi wordt de tangentiële positie gestabiliseerd door het glijden van twee bolle oppervlakken over elkaar. Met een kooi wordt de tangentiële positie gestabiliseerd door het glijden van een bol oppervlak over een overeenkomend hol oppervlak, waardoor deuken in de kogels worden voorkomen en de wrijving wordt verminderd.
Hybride kogellager
Keramische kogellagers kunnen, afhankelijk van de grootte en het materiaal, tot 40% lichter zijn dan stalen kogellagers. Dit vermindert de centrifugale belasting en slip, waardoor hybride keramische lagers 20% tot 40% sneller kunnen draaien dan conventionele lagers. Dit betekent dat de buitenste groef van de lagerring minder kracht naar binnen uitoefent op de kogel tijdens het draaien van het lager. Deze vermindering van kracht verlaagt de wrijving en de rolweerstand. De lichtere kogels zorgen ervoor dat het lager sneller kan draaien en minder energie verbruikt om de snelheid te behouden.
Deze lagers maken gebruik van zowel keramische kogels als een keramische loopbaan. Ze zijn corrosiebestendig en hebben zelden, zo niet nooit, smering nodig. Door de stijfheid en hardheid van de kogels en de loopbaan maken deze lagers lawaai bij hoge snelheden. De stijfheid van het keramiek maakt deze lagers broos en gevoelig voor scheuren onder belasting of impact. Omdat zowel de kogel als de loopbaan een vergelijkbare hardheid hebben, kan slijtage bij hoge snelheden leiden tot afbrokkeling van zowel de kogels als de loopbaan, wat vonkvorming kan veroorzaken.
Materialen gebruikt in kogellagers
De materialen die gebruikt worden voor de productie van kogellagers variëren sterk, maar er is altijd veel aandacht geweest voor het materiaal van de ringen. Dit zorgt voor een gecoördineerde interactie tussen de kooi, de buitenring en de binnenring. Dit is vaak belangrijk wanneer de toepassing het verwarmen of koelen van het lager met zich meebrengt. De loopprestaties van kogellagers zijn van groot belang; ze moeten goed zijn. Hieronder vindt u een lijst met de meest voorkomende materialen die gebruikt worden voor de productie van kogellagers, en hoe deze zich verhouden tot de materialen van de ringen:
Hogere hardheid dus langere levensduur
Lagere kost
Goed voor temperaturen van 120°C constant tot 150°C intermitterend
Slechte corrosieweerstand
Dit is het standaardstaal voor de meeste kogellagers. Het is harder dan roestvrij staal, wat een langere levensduur betekent. Het heeft ook superieure geluidsarme eigenschappen ten opzichte van standaard 440 roestvrij staal. Chroomstaal heeft namelijk een laag chroomgehalte en is niet corrosiebestendig. Chroomstaal is bestand tegen continue temperaturen tot 120°C. Boven deze temperatuur ondergaat het een grotere maatverandering en wordt de hardheid beïnvloed, waardoor het draagvermogen afneemt. Het is met tussenpozen bestand tegen temperaturen tot 150°C, maar boven deze temperatuur wordt de levensduur van de lagers aanzienlijk verkort.
Martensitisch roestvrij staal van klasse 440 (voorvoegsel "S")
Goede corrosiebestendigheid tegen water en veel zwakke chemicaliën
Geschikt voor -70°C tot 250°C constante temperatuur of 300°C intermitterende temperatuur
Iets zachter dan chroomstaal en daardoor lager draagvermogen
Corrosie in zout water of zoutnevel, slechte zuur- en alkalibestendigheid
duurder dan chroomstaal
corrosiebestendig door het hogere chroomgehalte en de toevoeging van nikkel, roestvrij staal 440 wordt het meest gebruikt voor corrosiebestendige kogellagers. Chroom reageert met zuurstof in de lucht en vormt een laag chroomoxide op het oppervlak van het staal, die een passivatiefilm wordt genoemd. Het wordt gehard door warmtebehandeling en heeft een goede combinatie van sterkte en corrosieweerstand. In tegenstelling tot austenitisch staal van klasse 300 is dit staal magnetisch.
Het laadvermogen van AISI440-kwaliteit is ongeveer 20% lager dan dat van chroomstaal, dus de levensduur zal enigszins worden verkort. Deze kwaliteit vertoont een goede corrosieweerstand bij blootstelling aan zoet water en enkele zwakkere chemicaliën, maar zal corroderen in zeewateromgevingen of bij contact met veel agressieve chemicaliën.
Roestvrij staal van KS440/ACD34/X65Cr13 met een lager koolstofgehalte, vergeleken met de standaard AISI440C-kwaliteit, heeft een hogere corrosieweerstand, een groter draagvermogen (ongeveer 10% lager dan chroomstaal) en uitstekende geluidsarme eigenschappen. Roestvrij staal van klasse 440 is ook bestand tegen hogere temperaturen dan chroomstaal, tot 250°C constant en tot 300°C intermitterend, maar met een verminderd draagvermogen. Boven 300°C wordt de levensduur van de lagers aanzienlijk verkort.
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen water, zout water en vele chemicaliën
Geschikt voor vollasttemperaturen tot 500°C
Geschikt voor cryogene toepassingen tot -250°C
Verwaarloosbare reactie op magnetische velden
Duurder dan soort 440 vanwege lagere opbrengst.
Alleen geschikt voor zeer lage belastingen en lage snelheden
Niet geschikt voor geluidsarme toepassingen
Er worden roestvrijstalen lagers van klasse 316 gebruikt voor een betere corrosieweerstand tegen zeewater, zoutnevel en bepaalde zuren/alkaliën. Ze zijn geschikt voor toepassingen bij zeer hoge temperaturen, omdat het staal kan worden gebruikt bij temperaturen tot 500 °C. Ze kunnen ook worden gebruikt in cryogene toepassingen, omdat het staal ductiel blijft tot -250°C. In tegenstelling tot lagers van klasse 440 worden 316 roestvrijstalen lagers geclassificeerd als niet-magnetisch vanwege hun verwaarloosbare reactie op magnetische velden, hoewel 316 roestvrij staal magnetisch kan worden na koudvervormen.
Roestvrij staal 316 kan niet worden gehard door warmtebehandeling en kan alleen lage belastingen en snelheden ondersteunen. 316 roestvrijstalen kogellagers hebben aanzienlijk lagere belasting- en snelheidswaarden dan gelijkwaardige lagers uit de 440-klasse. Roestvrij staal van klasse 316 vertoont een goede corrosieweerstand in maritieme omgevingen bij gebruik boven de waterlijn of tijdelijk ondergedompeld bij spoelen met schoon water. Niet geschikt voor permanente onderdompeling, tenzij er regelmatig water met hoge snelheid door het lager stroomt. Dit komt omdat de passivatiefilm op het oppervlak van roestvrij staal afhankelijk is van de aanwezigheid van zuurstof om zichzelf te regenereren. In onderwateromgevingen met weinig zuurstof, zoals stilstaand zeewater of onder modder/slib, kan staal gevoelig zijn voor putcorrosie of spleetcorrosie. 316 roestvrij staal is minder bestand tegen warm zeewater. Putcorrosie is een risico in zeewater boven de 30°C, terwijl spleetcorrosie kan optreden bij 10-15°C. Klasse 316 is nog steeds corrosiebestendig dan 440. Lagers van roestvrij staal 316 kunnen worden gebruikt bij hoge temperaturen, op voorwaarde dat geschikt kooimateriaal wordt gebruikt of dat het lager volledig gevuld is. Polyethyleen, PEEK of PTFE worden vaak gebruikt voor kooien in 316 roestvrijstalen lagers.
Engineering Plastic
Acetaalhars / POM-C (AC)
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen water, zout water en zwakke chemicaliën
Niet-magnetisch
Alleen semi-precisiekwaliteit is mogelijk
Temperatuurbereik -40 ° C tot + 110 ° C
Alleen geschikt voor zeer lage belasting en lage snelheid
PEEK (PK)
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen water, zout water en de meeste chemicaliën
Goede prestaties bij hoge temperaturen
Niet-magnetisch
Groot temperatuurbereik van -70°C tot +250°C
Alleen semi-precisie maar grotere sterkte, dus geschikt voor hogere belasting en snelheid dan andere kunststoffen
Polyethyleen (PE)
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen water, zout water en vele chemicaliën
Extreem lage vochtopname
Niet-magnetisch
Temperatuurbereik van -40 ° C tot + 80 ° C
Alleen geschikt voor lage belasting en lage snelheid en semi-precisie
PTFE (PT)
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen water, zout water en de meeste chemicaliën
Extreem lage vochtopname
Goede prestaties bij hoge temperaturen
Niet-magnetisch
Zeer breed temperatuurbereik van -190°C tot +200°C
Alleen geschikt voor lagere belastingen en snelheden dan andere kunststoffen en semi-precisie
PVDF (PV)
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen water, zout water en de meeste chemicaliën
Extreem lage vochtopname
Bestand tegen hogere temperaturen dan acetaal en polypropyleen
Niet-magnetisch
Vrij breed temperatuurbereik van -50°C tot +150°C
Alleen geschikt voor lage belasting en lage snelheid en semi-precisie
De standaard corrosiebestendige polymeerlagers van AUB hebben polyoxymethyleenhars (POM-C) ringen, nylon (PA66) kooien en kogels gemaakt van 316 roestvrij staal of glas. Ze zijn ook geschikt voor voedseltoepassingen. Ze corroderen echter in de aanwezigheid van bepaalde chemicaliën, en PA66-kooien absorberen water na langdurige blootstelling, wat resulteert in een verlies aan treksterkte. Er zijn veel alternatieve materialen voor ringen, kooien en ballen zoals polypropyleen, PTFE, PEEK of PVDF.
Alle kunststoflagers zijn semi-precisielagers en mogen, net als 316 roestvrijstalen lagers, niet worden gebruikt in precisietoepassingen. Door het zachtere materiaal zijn ze, hoewel PEEK een beter draagvermogen heeft, voor niets anders geschikt dan lage belastingen en lage snelheden. PTFE-, PEEK- en PVDF-materialen variëren in corrosieweerstand om de beste algehele chemische bestendigheid te bieden.
Bij het gebruik van kunststof lagers bij hoge temperaturen moet erop worden gelet dat het juiste materiaal wordt gekozen. Acetaallagers mogen niet worden gebruikt bij temperaturen boven 110°C, polypropyleen alleen tot 80°C, maar andere materialen zijn goed bestand tegen hoge temperaturen, vooral PTFE en PEEK, die ondanks de lagere belasting geschikt zijn voor temperaturen tot 250°C beoordeling van PTFE. Over het algemeen worden kunststoflagers niet aanbevolen voor vacuümtoepassingen. De uitzondering is PEEK, dat zeer goede ontgassingseigenschappen heeft.
Keramiek
Zirkonia / ZrO2 (voorvoegsel "CCZR")
Hoge corrosieweerstand tegen zuren en logen, maar kan verslechteren na langdurige blootstelling aan heet water of stoom. Er zijn ook onderzoeken uitgevoerd naar de afbraak van zirkoniumoxide bij lage temperatuur in aanwezigheid van vocht of water. Er zijn aanwijzingen voor enige verzwakking van het oppervlak, maar het effect op de lagerprestaties is niet doorslaggevend en er wordt niet aangenomen dat dit de lagers van zirkoniumoxide ernstig aantast bij lage temperaturen of kamertemperatuur.
Groot temperatuurbereik van -190°C tot 400°C zonder kooi
Niet-magnetisch en elektrisch isolerend
Lagere snelheid en belasting dan stalen lagers
Niet geschikt voor geluidsarme toepassingen
75% van de dichtheid van staal
Hogere buigsterkte en lagere elasticiteitsmodulus dan andere keramieksoorten, dus beter geschikt voor kleine schokbelastingen en interferentiepassingen
Uitbreiding vergelijkbaar met chroomstaal en hetzelfde als roestvrij staal 440, dus geen probleem om te gebruiken met stalen as bij hoge temperatuur
Zeer goede corrosiebestendigheid tegen water, zout water, zuren en logen
Zeer breed temperatuurbereik van -210°C tot 800°C zonder kooi
Niet-magnetisch, elektrisch isolerend en geschikt voor gebruik in hoogvacuümtoepassingen
Lagere snelheid en belasting dan stalen precisielagers, maar Si3N4-kogels worden gebruikt in hybride lagers met hoge snelheid
Niet geschikt voor geluidsarme toepassingen
40% van de dichtheid van staal
Zeer lage thermische uitzetting, dus overweeg of de as/behuizing geschikt is voor toepassingen bij hoge temperaturen
Niet aanbevolen voor schokbelastingen of interferentiepassingen
Beste corrosieweerstand van keramiek
Beste prestaties bij hoge temperaturen tot 1600°C zonder kooi
Niet-magnetisch
Elektrisch geleidend
40% van de dichtheid van staal
Zeer lage thermische uitzetting, dus overweeg of de as/behuizing geschikt is voor toepassingen bij hoge temperaturen
Het meest broos en kan dus geen schokbelastingen verdragen
Niet uit voorraad leverbaar
Volkeramische lagers zijn veel duurder dan stalen lagers en worden daarom vaak gebruikt in omgevingen die te zwaar zijn voor stalen lagers. Ze hebben een goede tot uitstekende corrosiebestendigheid, afhankelijk van het materiaal en de chemicaliën die worden aangetroffen, en worden doorgaans zonder smering geleverd. Ze zijn niet-magnetisch en, in tegenstelling tot siliciumcarbide, elektrisch isolerend. Volledig keramische lagers kunnen PTFE- of PEEK-kooien hebben of worden geleverd als volledig complementaire typen, dwz zonder kooien. Indien als complete aanvulling geleverd, kunnen ze bij zeer hoge temperaturen worden gebruikt.
Omdat keramiek veel harder is dan staal, is het bros. Staal is bestand tegen grote schokken door plastische vervorming, terwijl keramiek gevoelig is voor scheuren. Daarom worden volledig keramische lagers, vooral siliciumnitride en siliciumcarbide, niet aanbevolen voor gebruik waar zware schokbelastingen waarschijnlijk zijn. Vanwege de grotere brosheid kunnen volledig keramische lagers ongeveer 65% tot 75% van de belasting van stalen lagers dragen. De grenssnelheid van volledig keramische lagers bedraagt slechts ongeveer 25% van de snelheid van hetzelfde stalen lager, omdat de ringen minder rond zijn en er een groter risico bestaat op plotseling falen door de lagere buigsterkte vergeleken met staal.
Het gebruik van siliciumnitride- of siliciumcarbidelagers met stalen assen of behuizingen bij toepassingen met hoge temperaturen kan montageproblemen veroorzaken vanwege grote verschillen in uitzettingscoëfficiënt. Als er geen rekening wordt gehouden met de grotere uitzetting van de stalen as in de keramische binnenring bij hoge temperaturen, kan lagerschade optreden. Zirkonia is minder problematisch omdat de uitzettingscoëfficiënt vergelijkbaar is met die van staal. Zie het gedeelte over het passen van de as/behuizing voor meer informatie.
Hybride lagers (prefix “CB” of “SCB”): Siliciumnitride is het meest gebruikte materiaal voor de kogels in hybride lagers, omdat het slechts 40% van de dichtheid van lagerstaal heeft, maar veel harder is en daardoor een grotere slijtvastheid biedt. Hybride lagers kunnen ook hogere snelheden aan dankzij de lagere centrifugale kracht die door de keramische kogels wordt gegenereerd. Door de lagere elasticiteit van de kogels is het contactoppervlak tussen de kogels en de loopbaan echter kleiner, wat een hogere contactdruk veroorzaakt. Dit kan leiden tot snellere slijtage van de loopbaan. De snelheidsverhoging voor hybride lagers bedraagt ongeveer 30-40% bij voldoende smering. Hybride lagers kunnen ook beter functioneren met beperkte smering, maar de loopsnelheid moet dan wel worden verlaagd. Ze zijn ook minder gevoelig voor het slippen van de kogels bij hoge acceleratie en een lage belasting.
Lagerhouders
Lagerhouders verdelen de kogels gelijkmatig over de loopbanen om bal-op-bal contact te voorkomen en hogere snelheden mogelijk te maken. Ze helpen ook om vet rond de kogels en loopbanen vast te houden. Voor een grotere nauwkeurigheid en om extra wrijving te voorkomen, is het belangrijk om niet te veel radiale beweging van de houder toe te staan. Hiervoor wordt de kooi geleid door ballen of een van de ringen.
Metalen kroon/lint
Deze standaardhouders zijn vervaardigd uit koolstofstaal voor chroomlagers en AISI304- of AISI420-roestvrij staal voor roestvrije lagers. Deze waren vaak gemaakt van messing, dat ook bestand was tegen hoge temperaturen, maar dit komt veel minder vaak voor vanwege de hogere kosten van messing en de vooruitgang in de staaltechnologie.
Voor hogere temperaturen wordt meestal roestvrij staal aanbevolen. De kroonkooi en lintkooi vervullen dezelfde functie, maar de kroonkooi wordt voornamelijk gebruikt op kleinere miniatuurlagers en dunne lagers waar de ruimte beperkt is. Stalen kooien hebben de voorkeur onder zware bedrijfsomstandigheden en waar hoge trillingsniveaus worden ervaren. Kooien van roestvrij staal 316 kunnen worden gemonteerd op volledig keramische lagers vanaf een boring van 8 mm.
Geschikt voor gemiddelde en lage snelheid
Bestand tegen hogere temperaturen afhankelijk van de staalsoort
Kroontype – binnenring geleid
Linttype – voornamelijk kogelgeleider
Versterkte nylon kroon (TW)
Deze gegoten glasvezelversterkte kunststofkooi heeft betere glij-eigenschappen dan stalen kooien en produceert lagere draaimomentschommelingen. Het kan de maximale snelheid met maximaal 60% verhogen, dus wordt het vaak gebruikt in toepassingen met hoge snelheid en heeft het goede geluidsarme eigenschappen. Deze houder is niet geschikt voor cryogene toepassingen, omdat deze zijn elasticiteit verliest onder ongeveer 30°C. Bij vacuümtoepassingen kan het bros worden.
Hoge snelheid en laag geluidsniveau
Temperatuurbereik ca. –
30 tot + 120 ° C Bal geleid
Polyethyleen kroon (PE)
Deze lagesnelheidshouder is gemaakt van polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) en wordt gebruikt in 316 roestvrijstalen lagers. Het heeft een zeer goede corrosieweerstand, waardoor het kan worden gebruikt in de aanwezigheid van zeewater en veel chemicaliën.
Zeer corrosiebestendig
Temperatuurbereik -40 tot +80°C
Binnenring geleid
PEEK Kroon (PK)
PEEK-kooien worden vaak gebruikt in keramische lagers, 316 roestvrijstalen lagers en PEEK-lagers. Ze zijn zeer corrosiebestendig, hebben een breed temperatuurbereik en zijn geschikt voor gebruik in vacuümomgevingen.
Zeer corrosiebestendig
Lage ontgassing dus geschikt voor vacuümgebruik
Temperatuurbereik -
70 tot + 250 ° C Binnenring geleid
PTFE-kroon (PT)
Deze kooi wordt gebruikt voor keramische lagers, 316 roestvrijstalen lagers en PTFE-lagers. Het is zeer goed bestand tegen corrosie en heeft een zeer breed temperatuurbereik.
Zeer corrosiebestendig
Temperatuurbereik -
190 tot + 200 ° C Binnenring geleid
Nylon kroon (PA)
Dit wordt voornamelijk gebruikt in onze acetaal kunststoflagers. In tegenstelling tot de TW-kooi is dit geen verstevigde kooi en dus niet geschikt voor hoge snelheden. Het is corrosiebestendig, maar kan na een paar maanden opzwellen als het voortdurend in water of in een voortdurend vochtige omgeving wordt gebruikt.
Corrosiebestendig
Temperatuurbereik -30 tot +100°C
Binnenring geleid
Volledige aanvulling (V/B)
Een volledig complementair (of volledig kogellager) bevat extra kogels en heeft geen houder. Het wordt gebruikt vanwege het grotere radiale draagvermogen, hoewel het axiale draagvermogen erg klein is. Deze lagers kunnen alleen bij lage snelheden worden gebruikt en het lagerkoppel wordt verhoogd als gevolg van bal-kogelwrijving. Verbeterde staal- en hardingstechnieken hebben het draagvermogen van lagers met kooien vergroot en het volledige complementlager is nu veel minder gebruikelijk.
Hoger radiaal laadvermogen
Veel lagere snelheden dan het gekooide type
Lage axiale belasting
Verhoogd lagerkoppel
Het bestrijden van veelvoorkomende problemen met de houder
Van falende smering tot foutieve uitlijning van lagers kan om verschillende redenen optreden. Vasthouders kunnen echter bezwijken voor twee veelvoorkomende problemen:
Hoepelen
Het fenomeen waarbij de houder wiebelt als een hoelahoep, waardoor koppelpieken in het roterende geheel ontstaan. De houder moet in een echt omtreksvlak lopen, concentrisch met de steekdiameter van de kogels.
Ophangen (opwinden)
Wanneer een axiale belasting wordt uitgeoefend op statische lagers waarvan de as horizontaal staat, vallen de kogels naar beneden naar een positie waar ze ongelijk verdeeld zijn voordat de belasting wordt uitgeoefend. Wanneer de axiale belasting wordt uitgeoefend, worden de kogels tussen de binnenste en buitenste loopvlakken geperst. Nu de ballen stevig op ongelijk verdeelde posities worden vastgehouden, zorgen ze ervoor dat de houder vastloopt. Deze binding wordt ‘retainer hang-up’ genoemd. Zodra de rotatie van het lager begint, wordt de houder onder spanning gezet en kunnen sommige kogels gaan slippen, wat schade veroorzaakt waardoor het lager voortijdig kapot gaat.
Lagerbeschermers en afdichtingen
Lagers hebben verschillende soorten afschermingen en afdichtingen , vaak 'sluitingen' genoemd. Deze sluitingen zijn niet altijd nodig; afgeschermde en afgedichte lagers bieden echter betere bescherming tegen vervuiling en helpen het smeermiddel in de lagers vast te houden.
Schild (ZZ)
De meeste van onze lagers hebben metalen schilden. Het schild is ontworpen om te voorkomen dat grotere deeltjes het lager binnendringen, terwijl het vet in het lager blijft. Ze kunnen in de buitenring van het lager worden gedrukt (niet verwijderbaar) of worden vastgezet met borgveren (verwijderbaar). Omdat de beschermkap geen contact maakt met de binnenring, is er geen sprake van een toename van het start- of loopkoppel. Afschermingen op roestvrijstalen lagers zijn meestal gemaakt van AISI 304 roestvrij staal.
Voorkom besmetting door grotere deeltjes
Verminder lekkage van smeermiddel
Verhoog het koppel niet
Groot temperatuurbereik, vooral voor roestvrij staal
Contactafdichting (2RS)
Standaard lagerafdichtingen bestaan uit nitril/BUNA-N rubber gebonden aan een metalen ring. Sluitringen zijn gemaakt van SPCC koudgewalst staal voor chroomstalen lagers of 304 roestvrij staal voor roestvrijstalen lagers. Sommige maten zijn verkrijgbaar met PTFE-afdichtingen voor hoge temperaturen (tot 250°C) of Viton-afdichtingen (tot 230°C). De binnenlip van de afdichting wrijft tegen de binnenring van het lager en zorgt voor een effectieve afdichting tegen kleinere deeltjes zoals stof en vocht, terwijl lekkage van smeermiddel wordt voorkomen. Contactafdichtingen genereren een veel hoger wrijvingskoppel dan afdichtingen en verlagen de maximale snelheid van het lager. Beneden -40°C harden Nitril en Viton uit en zorgen voor een slechte afdichting. Daarom moeten PTFE-afdichtingen of metalen schilden worden overwogen bij zeer lage temperaturen.
Goede bescherming tegen vervuiling
Vermindert aanzienlijk lekkage van smeermiddel
Verlaagde maximale snelheid met ongeveer 40%
Aanzienlijk verhoogd lagerkoppel
Temperatuur. Bereik –40°C/+110°C voor NBR
Temperatuur. PE-bereik –50°C/+110°C
Temperatuur. Viton-bereik –40°C/+230°C
Temperatuur. PEEK-bereik –70°C/+250°C
temperatuur. PTFE-bereik –190°C/+250°C
Contactloze afdichting (2RU)
Deze afdichtingen zijn ook gemaakt van nitrilrubber gebonden aan metalen ringen, maar wrijven niet tegen de binnenring van het lager en hebben daarom minder invloed op het lagerkoppel en de maximale snelheid dan contactafdichtingen en kunnen daarom worden gebruikt bij toepassingen met een laag koppel en hoge snelheden . Ze bieden betere bescherming dan metalen afschermingen, maar sluiten niet zo goed af.
Goede bescherming tegen vervuiling
Verminder lekkage van smeermiddel
Geen koppelverhoging
Heeft geen invloed op de maximale snelheid
Temperatuur. Bereik –40°C/+110°C voor NBR
Temperatuur. PE-bereik –50°C/+110°C
Temperatuur. PEEK-bereik –70°C/+250°C
Temperatuur. PTFE-bereik –190°C/+250°C
Heeft u lagers met hoge vervuilingsbescherming nodig?
Voor toepassingen in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie of de farmaceutische industrie moet apparatuur voldoen aan strenge hygiëne- en veiligheidsnormen. In deze omgevingen is bescherming tegen verontreiniging van cruciaal belang, dus het is nuttig om een contactafdichting te kiezen om ervoor te zorgen dat er geen vuil in het lager terechtkomt. Voor apparatuur die regelmatig spoelbeurten uitvoert, zorgt een contactafdichting ook voor effectieve waterbestendigheid. Dit voorkomt dat er vet uit het lager spoelt, dat de rol of de kogel gaat slippen of oververhit raakt. Veel stalen lagers in deze industrie vereisen de levering van niet-giftige smeermiddelen die voldoen aan de H1- of H2-normen van NSF.
Zal het lager werken onder extreme temperatuuromstandigheden?
Afgeschermde metalen lagers zijn over het algemeen bestand tegen hogere temperaturen dan afgedichte lagers. Voor toepassingen bij hoge temperaturen kunnen roestvrijstalen lagers van kwaliteit 440 worden gebruikt bij temperaturen tot 300 °C. Bij blootstelling aan extreme omstandigheden kan het rubber of plastic smelten, en als vuil smelt en in de loopvlakken terechtkomt, kan dit ervoor zorgen dat het lager kapot gaat. In deze gevallen worden afgeschermde lagers aanbevolen.
Op welke snelheid zal het lager draaien?
Voor toepassingen met hoge snelheid, zoals fietsen en skateboarden, hebben contactloze afdichtingen de voorkeur. Biedt een betere bescherming tegen verontreiniging dan beschermkappen, en contactloze afdichtingen hebben geen invloed op de maximale snelheid of het lagerkoppel.
De draagkracht is een richtlijn voor de belasting die een lager in een bepaalde toepassing kan weerstaan en wordt gebruikt bij levensduurberekeningen. We drukken de draagkracht van een lager altijd uit in kgf (kilogramkracht). Dit is de kracht die een kilogram massa uitoefent op het aardoppervlak. Elders zie je krachten soms uitgedrukt in newtons. Een newton is gedefinieerd als de kracht die een massa van één kilogram versnelt met een snelheid van één meter per seconde (of 1 m/s²). Omdat de zwaartekracht aan het aardoppervlak 9.80665 m/s² is, is 1 kgf = 9.80665 newton, maar laten we voor de eenvoud zeggen dat 1 kgf = 10 newton.
Dynamische radiale belastingswaarde
Dynamische radiale belasting wordt officieel gedefinieerd als: “90% constante radiale belasting in een set identieke chroomstalen lagers, waarbij alleen de binnenring draait, gedurende één miljoen omwentelingen voordat tekenen van vermoeidheid optreden.”
Eén miljoen toeren per minuut klinkt als veel, maar laten we het eens nader bekijken. Als u ongeveer 10,000 toeren per minuut (rpm) draait en maximale dynamische belasting uitoefent, gaat het lager slechts iets meer dan anderhalf uur (100 minuten) mee.
Deze cijfers worden gebruikt om de nominale levensduur te berekenen, maar bij normale toepassingen mogen lagers niet in de buurt van dergelijke belastingen worden blootgesteld, tenzij u niet verwacht dat ze erg lang meegaan.
Als een lange levensduur vereist is, kunt u de werkelijke belasting het beste beperken tot 6% tot 12% van de dynamische belasting van het lager. Kan zwaardere belastingen weerstaan, maar de levensduur wordt verkort.
AISI440C/KS440 roestvrijstalen lagers ondersteunen ongeveer 80% – 85% van de belastingscijfers van chroomstalen lagers. De belastingswaarden van druklagers zijn gebaseerd op een constante axiale belasting van één miljoen omwentelingen. Het team van experts van AUB Bearings kan u helpen bij het verstrekken van gegevens over de levensduur van een breed scala aan verschillende lagers.
Nominale statische radiale belasting
Statische radiale belastingswaarden zijn zuivere radiale belastingen (of axiale belastingen voor druklagers) die volledige permanente vervorming van de kogels of loopbanen veroorzaken.
Statische belastingen in de buurt van dit getal kunnen voor sommige toepassingen acceptabel zijn, maar niet als enige gladheid of nauwkeurigheid vereist is. De statische belastingswaarden voor roestvrijstalen lagers bedragen ongeveer 75% tot 80% van die voor chroomstalen lagers.
Het draagvermogen van een lager kan worden beperkt door het smeermiddel. Bepaalde smeermiddelen zijn alleen geschikt voor lichte belastingen, terwijl andere zijn ontworpen voor toepassingen met hoge belasting. Volledig complementaire lagers hebben hogere draagvermogens. Het axiale draagvermogen van radiale kogellagers kan worden vergroot door een losse radiale speling te specificeren.
Nominale axiale belasting
Zwaar uitgevoerde lagertypen zoals de 6200- of 6300-serie zijn geschikt voor axiale belastingen tot 50% van de nominale statische radiale belasting. Vanwege de ondiepe loopbaan kunnen dunwandige groefkogellagers slechts axiale belastingen opnemen tussen 10% en 30% van de statische radiale belasting van het lager.
Merk op dat deze cijfers gebaseerd zijn op pure axiale belastingen. Extra radiale belastingen of momenten (verkeerde uitlijningsbelastingen) zullen het axiale draagvermogen beïnvloeden. Het overschrijden van de totale aanbevolen limieten voor gecombineerde belastingen zal een negatief effect hebben op de levensduur van de lagers.
Volledig complementaire kogellagers hebben een vulgroef in de binnen- en buitenringen. Bij axiale belastingen hindert de groef de rotatie van de kogel, dus volledig complementaire lagers worden niet aanbevolen voor axiale belastingen.
Leven dragen
De berekende levensduur van een lager is gebaseerd op de belasting, de bedrijfssnelheid en omgevingsfactoren. Volgens de industrienormen moet 90% van de lagers na 1 miljoen omwentelingen nog bruikbaar zijn en 50% na 5 miljoen omwentelingen. Dit staat bekend als de vermoeiingslevensduur van een lager. De levensduur van een lager wordt vaak onderschat (om veiligheidsredenen) en de variabelen die worden gebruikt om deze levensduur te berekenen, zijn vaak onnauwkeurig.
Het kan ook met de volgende formule:
Interne speling van kogellagers
Interne speling of radiale speling is de hoeveelheid losheid tussen de kogels en loopbanen van een lager.
De radiale speling is de speling gemeten loodrecht op de lageras, of specifieker: gemiddelde diameter van de buitenring min de gemiddelde diameter van de binnenring min (2 x kogeldiameter).
Axiale speling is de speling gemeten langs de as van het lager, de zogenaamde axiale speling. De axiale speling is ongeveer 10 maal de radiale spelingswaarde.
De radiale speling in een lager vóór installatie kan de “initiële” radiale speling worden genoemd. De “resterende” of “lopende” radiale speling is wat overblijft nadat het lager is geïnstalleerd. Idealiter zou de resterende radiale speling in het lager nul moeten zijn om het slippen van de kogel te minimaliseren en de axiale speling (eindspeling) te verminderen. Het is dus erg belangrijk om de initiële radiale speling correct te kiezen.
Tijdens de installatie zijn er veel factoren die de radiale speling kunnen veranderen. Een strakke aspassing (gewoonlijk een perspassing of perspassing genoemd) waarbij de as iets groter is dan de binnenring van het lager, zal de binnenring uitrekken, waardoor deze groter wordt. Hierdoor wordt de radiale speling van de perspassing tot wel 80% verminderd. Een soortgelijke situatie kan zich voordoen als de buitenring goed aansluit op de behuizing. Het verschil tussen de temperatuur van de as en de behuizing kan ook een probleem zijn. Als de binnenring van het lager warmer is dan de buitenring, zal deze uitzetten en de radiale speling verkleinen. Dit kan als volgt worden berekend:
Chroomstaal : 0.0000125 x (temperatuur binnenring – temperatuur buitenring °C) x diameter buitenringloopvlak* in mm.
440 roestvrij staal: 0.0000103 x (temperatuur binnenring – temperatuur buitenring °C) x diameter loopring buitenring * (mm).
* De diameter van de buitenring kan grofweg worden berekend als: 0.2 x (d + 4D), waarbij d de boring in mm is en D de buitendiameter in mm.
Er kunnen ook problemen optreden. De as is bijvoorbeeld van een ander materiaal gemaakt dan de lagers en de behuizing en zet uit door een andere uitzettingscoëfficiënt. In dit geval zijn mogelijk lagers met een lossere radiale speling vereist.
Standaard radiale speling is meestal geschikt en deze lagers zijn direct verkrijgbaar, maar soms wordt een niet-standaard speling aanbevolen. Als de belasting puur radiaal is, is een kleine radiale speling bevorderlijk voor een laag geluidsniveau, hogere stijfheid en loopnauwkeurigheid. Een lossere radiale speling is wenselijk bij hoge axiale belastingen, omdat dit de axiale belastingscapaciteit van het lager vergroot. Het zal ook een verkeerde uitlijning tussen de as en de behuizing beter opvangen.
Nauwe radiale speling (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Overwogen voor puur radiale belastingen en toepassingen met weinig geluid en weinig trillingen. Pas op voor axiale belastingen, toepassingen met hoge snelheid, hevige trillingen en toepassingen met een zeer laag koppel. Er mag geen interferentiepassing worden gebruikt.
Middelmatige radiale speling (MC3/MC4, P24/P35, CN): Meest gebruikte en standaard verkrijgbaar, behalve voor volledig keramische lagers met C3 als standaard.
Ruimere radiale speling (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4) : Vanwege de grotere axiale belastingscapaciteit, dient rekening te worden gehouden met hogere axiale belastingen. Grotere interferentiepassing en asuitlijningsafwijkingen kunnen worden getolereerd. Ook geschikt voor zware belastingen of schokbelastingen. Niet aanbevolen voor toepassingen met een laag geluidsniveau, tenzij een kleinere radiale speling niet wenselijk is.
Middelmatige radiale speling (MC3/MC4, P24/P35, CN) : Meest gangbaar en standaard verkrijgbaar, behalve voor volledig keramische lagers waarbij C3 standaard is.
Ruimere radiale speling (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Vanwege de grotere axiale belastingscapaciteit zijn hogere axiale belastingen mogelijk. Grotere interferentiepassing en asuitlijningsafwijkingen kunnen worden getolereerd. Ook geschikt voor zware belastingen of schokbelastingen. Niet aanbevolen voor geluidsarme toepassingen, tenzij een kleinere radiale speling niet wenselijk is.
Radiale speling heeft niets te maken met nauwkeurigheidsklasse of tolerantie. Een los lager betekent niet per se een lage lagernauwkeurigheid. Je kunt lagers van klasse P4 (Abec7) gebruiken met een ruimere radiale speling, net zoals je lagers van klasse P0 (Abec1) kunt gebruiken met een kleinere radiale speling. Te veel speling wijst op de noodzaak van een kleinere radiale speling of axiale voorspanning.
Bij toepassingen met weinig geluid of hoge snelheid is nul resterende radiale speling wenselijk. Dit zorgt voor een grotere stijfheid, vermindert het geluid, zorgt voor een grotere loopprecisie en elimineert het slippen van de bal tijdens het accelereren. Dit wordt bereikt door een voorbelasting op het lager uit te oefenen. Dit is de axiale belasting die wordt uitgeoefend op de binnen- of buitenring om het effect van de buitenring op de binnenring tegen te gaan en radiale speling te elimineren.
Voorspanning wordt meestal aangebracht met behulp van golfringen of veerringen en wordt doorgaans toegepast op een stationaire ring die een glijdende passing met de as of behuizing moet hebben om axiale beweging mogelijk te maken. Als het lager aan de as of behuizing is gelijmd, kan een gewicht worden gebruikt om het lager voorgespannen te houden terwijl de lijm uithardt. De voorspanning moet zo klein mogelijk zijn. Overmatige voorspanning leidt tot een hoog wrijvingskoppel en snelle slijtage.
Geleidingsvoorspanningen
Categorie vooraf laden | Voorgeladen bedrag Miniatuur en klein lager (Cr = Basis dynamische belastingswaarde) | Voorgeladen bedrag Standaard lager (Cr = Basis dynamische belastingswaarde) | Kenmerken |
| Lichte voorbelasting | 0.50% x Cr | 0.15% x Cr | Lagerstijfheid niet vereist. Nadruk op laag koppel. |
| Lichte voorbelasting | 1.25% x Cr | 0.58% x Cr | Lagerstijfheid en een laag koppel zijn beide vereist. |
| Gemiddelde voorbelasting | 1.75% x Cr | 1.28% x Cr | Nadruk op lagerstijfheid. Relatief hoog koppel. |
| Zware voorbelasting | 2.50% x Cr | 2.64% x Cr | Nadruk op lagerstijfheid. Hoog koppel. |
Maximale kogellagersnelheid
Een aantal factoren zijn van invloed op de snelheidsbeperking van kogellagers, zoals temperatuur, belasting, trillingen, radiale speling, houder, smeermiddel, kogelmateriaal en sluitingen.
De snelheden vermeld in onze technische tekeningen zijn slechts bij benadering en geldig voor lagers gebruikt op een horizontale as met een metalen kooi, standaard tolerantiegraad en radiale speling, gemiddelde belasting, roterende binnenring en geschikt smeermiddel (zie hieronder). Toepassingen met verticale as vereisen een maximale snelheidsreductie van ongeveer 20 procent vanwege de verminderde kooigeleiding en het minder effectief vasthouden van smeermiddel.
Overmatige temperaturen en hogere belastingen vereisen ook lagere snelheden. Lagers met contactafdichtingen kunnen niet dezelfde snelheid bereiken vanwege de verhoogde wrijving tussen de afdichtingslip en de binnenring van het lager. De keuze van het smeermiddel kan ook een aanzienlijke invloed hebben op het nominale toerental. De maximale snelheid waarmee een smeermiddel effectief kan werken, verschilt per type.
De volgende aanpassingsfactoren zijn bij benadering en gebaseerd op lagers met metalen kronen of tapekooien. Als een geschikt smeermiddel wordt gebruikt, kan de maximale snelheid van het lager worden verhoogd door nylon- of fenolkooien te gebruiken. Het gebruik van keramische kogels kan de lagersnelheid met maximaal 40% verhogen, maar keramische kogels verminderen ook het draagvermogen van het lager vanwege de verhoogde spanning op de lagerringen veroorzaakt door de hardere keramische kogels.
Snelheidsreductietabel:
| Roterende binnenring | Roterende buitenring | ||
|---|---|---|---|---|
Open/ZZ | 2RS | Open/ZZ | 2RS | |
Aardolie | Geen reductie | 40% korting | 20% korting | 40% korting |
Synthetische olie | Geen reductie | 40% korting | 20% korting | 40% korting |
Siliciumolie | 30% korting | 40% korting | 50% korting | 50% korting |
Standaard vet | 30% korting | 40% korting | 50% korting | 50% korting |
Hogesnelheidsvet | Geen reductie | 40% korting | 20% korting | 40% korting |
Siliciumvet | 30% korting | 40% korting | 50% korting | 50% korting |
Kogellagerwrijvingskoppel
Wrijvingskoppel beïnvloedt de vrije loop van het lager. Lagers die taai vet bevatten, zullen moeite hebben met draaien. Dit betekent dat het een relatief hoog wrijvingsmoment heeft. Een lager dat niet gesmeerd is, zal vrij ronddraaien, wat betekent dat het een laag wrijvingskoppel heeft. De kracht die nodig is om een lager te laten draaien hangt grotendeels af van de rondheid van het lager, de uitgeoefende belasting, smering en sluiting. Door de betere ronding en oppervlakteafwerking van de kogels en loopvlakken is er minder kracht nodig om het lager te laten draaien. Hoe groter de belasting, hoe groter de vervorming van de lagercomponenten, wat resulteert in een grotere weerstand.
Wat smering betreft, produceren gauge-oliën over het algemeen lagere koppelniveaus, vooral bij zeer lage snelheden, maar het verschil tussen deze oliën en veel vetten met een laag koppel kan erg klein zijn, vooral als er lage vetvullingen worden gebruikt. Smeermiddelen met een hoge viscositeit kunnen het lagerkoppel aanzienlijk verhogen dankzij de grotere smeermiddelweerstand. Vetlagers ervaren korte pieken in het koppelniveau, omdat het korte tijd nodig heeft om in te breken of zich in het lager te verspreiden. Contactafdichtingen zullen de koppelwaarden aanzienlijk verhogen. De kracht die nodig is om een lager vanuit rust te laten draaien (startkoppel) is iets groter dan de kracht die nodig is om het te laten draaien (loopkoppel).
U kunt geschatte cijfers voor het wrijvingskoppel berekenen met behulp van deze eenvoudige formule:
Radiale kogellagers: 0.5 x 0.0015 x radiale belasting in Newton* x lagerboring (mm)
Axiale kogellagers: 0.5 x 0.0013 x axiale belasting in Newton* x lagerboring (mm)
Dit is alleen geldig als het lager standaard is gevuld met smering met laag koppel, geen contactafdichtingen heeft en wordt blootgesteld aan lage snelheden en lage belasting. Voor radiale kogellagers moet de axiale belasting minder dan 20 procent van de radiale belasting bedragen, terwijl de belasting voor druklagers puur axiaal moet zijn. Neem contact met ons op als u nauwkeurige cijfers nodig heeft, rekening houdend met de snelheid en de viscositeit van het smeermiddel.
De metingen zijn in Newton millimeters (Nmm). Dit is een samengestelde koppeleenheid die overeenkomt met het koppel van een kracht van één Newton (ongeveer 0.1 Kgf) uitgeoefend over een afstandsarm van één millimeter.
Kogellagergeluid en trillingen
Overmatige trillingen verhogen het lagergeluid en kunnen de levensduur van de lagers aanzienlijk verkorten. Lagerringen en kogels zijn niet perfect rond, en de kogels en loopvlakken zijn, zelfs na uitgebreid fijn slijpen en polijsten, niet perfect glad. Het bewerken van onvolkomenheden in de vorm van ruwe of oneffen oppervlakken kan ervoor zorgen dat de ene ring radiaal beweegt of wiebelt ten opzichte van de andere, waardoor trillingen en geluid van de lagers ontstaan. De soepelheid of stilte van het lager kan worden gecontroleerd met een accelerometer die lagertrillingen in de buitenring meet, meestal draait de binnenring met 1800 tpm. Om te begrijpen hoe u lagertrillingen kunt meten, is het belangrijk om te begrijpen hoe trillingen werken.
De mate van trilling in een trillend object wordt verplaatsing genoemd . Wanneer een buitenring van een lager trilt, beweegt het buitenoppervlak omhoog tot de bovengrens, vervolgens omlaag tot de ondergrens en dan terug naar het beginpunt. De meting tussen de boven- en ondergrens wordt piek-tot-piekverplaatsing genoemd. De hele trillingsbeweging van het beginpunt via de boven- en ondergrens en terug naar het beginpunt wordt een cyclus genoemd . Deze trillingscyclus herhaalt zich zolang het lager draait. We kunnen ook het aantal van deze cycli in een bepaalde tijd meten. Dit geeft ons de frequentie . Frequentie wordt meestal uitgedrukt in cycli per seconde (CPS) of Hertz (Hz), wat hetzelfde is.
Trillingen kunnen de mate van vermoeidheid vergroten en de levensduur van lagers verkorten. Verplaatsingsmetingen vertellen ons niet genoeg. Trillingen in een lager of een machine treden doorgaans op bij veel verschillende frequenties en ze dragen allemaal bij aan vermoeidheid. Daarom moeten we bij onze trillingsmetingen rekening houden met al deze trillingsfrequenties. Dit kunnen we bereiken door de trillingssnelheid te meten.
De trillingssnelheid (verplaatsing x frequentie) geeft een goede indicatie van de ernst van de trilling. Als een lagercomponent een bepaalde afstand (verplaatsing) aflegt met een bepaalde snelheid (frequentie), dan beweegt deze met een bepaalde snelheid. Hoe hoger de gemeten trillingssnelheid, hoe lawaaieriger het lager. De trillingssnelheid wordt gemeten met een lagertrillingsmeter in micrometers per seconde of een Anderonmeter in Anderons. Eén Anderon is gelijk aan 7.5 micrometer per seconde. De metingen worden onderverdeeld in drie frequentiebanden: laag (50 tot 300 Hz); gemiddeld (300 tot 1800 Hz) en hoog (1800 tot 10000 Hz). Hoewel de trillingssnelheid het vermoeiingspotentieel aangeeft, kan de trillingskracht vervorming van kogels en ringen veroorzaken en zeer schadelijk zijn bij hoge frequenties, waar de snelheidsmetingen vrij laag kunnen zijn. Om deze reden meten we ook de trillingsversnelling.
Trillingsversnelling is een indicatie van de trillingskracht (kracht = massa x versnelling) en aangezien kracht bij hogere frequenties schadelijk is, is trillingsversnelling een nuttige meting wanneer een lager trillingsfrequenties boven de 2000 Hz ondervindt. Trillingsversnelling wordt gemeten in G (9.81 m/s²), maar deze metingen worden vaak omgerekend naar decibel (dB).
Een lage geluids-/trillingswaarde wordt bereikt door bijzondere aandacht te besteden aan de oppervlakteafwerking van de loopbanen en kogels, de rondheid van de ringen en kogels en het correcte kooiontwerp. Er kunnen ook fijngefilterde, geluidsarme vetten worden gebruikt. Deze bevatten minder, kleinere vaste deeltjes die geluid genereren wanneer ze tussen de kogels en de loopbaan passeren.
Externe factoren zoals omringende trillingen kunnen het lagergeluid beïnvloeden. Een ander probleem, vooral bij lagers met kleinere en dunnere doorsneden, is ringvervorming veroorzaakt door een slechte rondheid van de as of de behuizing. Vuil- of stofverontreiniging zal ook het geluids- en trillingsniveau verhogen. Slechte montagepraktijken of onjuiste hantering zijn soms de oorzaak, waardoor schokbelastingen ontstaan die op hun beurt krassen of deuken in de loopbaan veroorzaken.
Kogellagersmeermiddelen
Een goede smering is cruciaal voor de prestaties van lagers. Smering creëert een dunne film tussen de contactvlakken van het lager om wrijving te verminderen, warmte af te voeren en corrosie van de kogels en loopvlakken te voorkomen. Smeermiddelen beïnvloeden de maximale bedrijfssnelheden en -temperaturen, het koppel, het geluidsniveau en uiteindelijk de levensduur van het lager. Minerale of synthetische smeermiddelen worden het meest gebruikt. Er zijn veel verschillende soorten, ontworpen voor algemeen of hogesnelheidsgebruik, geluidsarme toepassingen, waterdichtheid of extreme temperaturen.
Siliconen smeermiddelen hebben een breed temperatuurbereik en vertonen weinig verandering in viscositeit bij temperatuurschommelingen. Ze zijn bovendien goed waterbestendig en veilig te gebruiken met de meeste kunststoffen. Ze zijn echter niet geschikt voor zware belastingen en hoge snelheden.
Perfluorhoudende of PFPE-smeermiddelen zijn niet-ontvlambaar, zuurstofcompatibel en zeer bestand tegen veel chemicaliën. Ze reageren niet met kunststoffen of elastomeren. Veel ervan hebben een lage dampdruk en zijn geschikt voor vacuüm- of cleanroomtoepassingen, terwijl sommige temperaturen van meer dan 300 °C kunnen weerstaan.
Droge smeermiddelen zijn geschikt voor gebruik in omgevingen waar standaard smeermiddelen verontreiniging kunnen veroorzaken, zoals vacuümomgevingen. Populaire materialen zoals molybdeendisulfide of wolfraamdisulfide kunnen op de kogels en loopvlakken worden gepolijst of gesputterd om een soepele werking en hogere bedrijfssnelheden te garanderen dan bij ongesmeerde lagers.
Vaste polymeersmeermiddelen bestaan uit een synthetisch polymeer geïmpregneerd met smeerolie, dat het grootste deel van de interne ruimte van het lager vult. Dit type smeermiddel wordt doorgaans gebruikt in stoffige omgevingen of afgedichte lagers waar lekkage van smeermiddel niet is toegestaan, zoals in schone omgevingen en bij verticale asconstructies. Vaste smeermiddelen hebben een uitstekende waterbestendigheid en zijn bestand tegen regelmatige reiniging. Ze zijn ook bestand tegen hoge trillingen en centrifugale krachten.
Dempingsvetten worden veel gebruikt in auto-onderdelen om rammelen en piepen te voorkomen. Ze worden ook gebruikt om schakelaars, schuifjes, schroefdraad en tandwielen een hoogwaardiger gevoel te geven. Om dezelfde reden kunnen ze worden gebruikt in langzaam draaiende lagers, bijvoorbeeld in potentiometers.
Smeermiddelen van voedselkwaliteit zijn vereist voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie om te voldoen aan strenge hygiënevoorschriften. HI-goedgekeurde smeermiddelen zijn vereist voor lagers die incidenteel in contact kunnen komen met voedsel, terwijl H2-goedgekeurde vetten worden gebruikt wanneer er geen contact is. Deze vetten zijn bovendien ontworpen om zeer goed bestand te zijn tegen uitspoeling door reinigingsprocessen.
Smeermiddelviscositeit
Oliën en vetten met een lage viscositeit worden gebruikt waar een lage smeermiddelweerstand vereist is, zoals bij gevoelige instrumenten. Smeermiddelen met een hogere viscositeit kunnen worden gespecificeerd voor toepassingen met hoge belasting, hoge snelheid of verticale as. Oliën met een lage viscositeit (of vetten met basisoliën met een lage viscositeit) hebben de voorkeur voor toepassingen met hoge snelheden, omdat ze minder warmte genereren. Hoewel vetten vaak een veel grotere weerstand bieden dan oliën, kunnen veel moderne vetten met een laag koppel koppelcijfers opleveren die vergelijkbaar zijn met die van sommige oliën, vooral wanneer een lage vetvulling wordt gebruikt.
Oliën
De meeste oliën behouden hun consistentie goed over een breed temperatuurbereik en zijn gemakkelijk aan te brengen. Voor toepassingen met een zeer laag koppel moet een lichte instrumentolie worden voorgeschreven. Hogere bedrijfssnelheden zijn mogelijk met olie, maar omdat olie niet de neiging heeft op zijn plaats te blijven, moet continue smering worden toegepast door middel van een oliestraal, oliebad of olienevel, tenzij de snelheden laag zijn of de rotatie van korte duur is. Een met olie geïmpregneerde fenolhouder of een synthetische houder gemaakt van een materiaal met een zeer lage wrijvingscoëfficiënt, zoals Torlon, hebben geen continue externe smering nodig. Dit soort houder wordt vaak gebruikt in tandlagers met hoge snelheid en laag koppel.
vetten
Vetten zijn eenvoudigweg oliën gemengd met een verdikkingsmiddel, zodat ze in het lager blijven. Vetten zijn over het algemeen geschikt voor zware belastingen en hebben het duidelijke voordeel dat ze gedurende een lange periode een constante smering bieden zonder onderhoud.
Verrassend genoeg kan te veel vet slecht zijn voor een lager. Een hoge vetvulling betekent een grotere rolweerstand (hoger koppel), wat voor veel toepassingen misschien niet geschikt is, maar nog erger is het risico op warmteontwikkeling. De vrije ruimte in een lager is belangrijk om ervoor te zorgen dat de warmte wegstraalt van het contactgebied tussen de kogels en de loopbaan. Als gevolg hiervan kan te veel vet tot voortijdige uitval leiden, tenzij de snelheden laag zijn. De standaardvulling bedraagt 25% – 35% van de interne ruimte, maar dit kan indien nodig worden gevarieerd. Een kleiner percentage kan worden gespecificeerd voor toepassingen met hoge snelheid en laag koppel, terwijl een veel hogere vulling raadzaam kan zijn voor toepassingen met lage snelheid en hoge belasting.
Snelheidsclassificatie vet
Vetten hebben snelheidsclassificaties die ook wel “DN”-classificaties worden genoemd. De berekening voor de “DN” van een applicatie is als volgt:
Toerental in rpm x (lager-ID + lager-OD) ÷ 2
Stel dat een lager met 20,000 tpm draait. De lager-ID is 8 mm en de buitendiameter is 22 mm. De bovenstaande formule levert een DN van 300,000 op, dus het vet moet boven dit cijfer worden gewaardeerd. Veel moderne vetten zijn geschikt voor hoge snelheden, waarvan sommige een vermogen hebben van 1 miljoen DN of .
Fabrikanten kunnen verschillende benaderingen hanteren om een lange en succesvolle levensduur van lagers te garanderen. De eerste stap is het beperken van radiale belastingen tot tussen 6% en 12% van de dynamische belastingswaarde van het lager. Hoewel het lager hogere belastingen kan weerstaan, wordt de levensduur ervan verkort.
De volgende stap is het kiezen van het juiste materiaal. Ook het selecteren van het juiste type lager kan een belangrijke rol spelen, gebaseerd op de ervaring van AUB Bearings als specialist op het gebied van dunne doorsnede, corrosiebestendige, miniatuurlagers en keramische lagers. Hoewel alle radiale kogellagers enige stuwkracht hebben, is het bij grotere drukbelastingen meestal het beste om zware lagers met diepe loopvlakken te gebruiken, aangezien deze tot 50% van de nominale statische radiale belasting in axiale richting kunnen weerstaan.
Hoewel dunne lagers (het verschil tussen de binnen- en buitendiameter van het lager is klein) zeer geschikt zijn voor compactheid en gewichtsreductie. Vanwege de ondiepe loopvlakken kunnen ze alleen axiale belastingen opvangen tussen 10% en 30% van de statische radiale belasting van het lager. Extra radiale of momentbelastingen zullen het stuwkrachtvermogen verder verminderen. Overmatige drukbelastingen op dunne lagers kunnen ervoor zorgen dat de kogels gevaarlijk dicht bij de bovenkant van de loopbaan komen.
Door het juiste lagertype te selecteren en rekening te houden met de belangrijkste factoren die de radiale en axiale belastingen bepalen, kunnen ingenieurs ervoor zorgen dat ze blijven innoveren en tegelijkertijd de hoogste niveaus van precisie, soepelheid en levensduur van de lagers leveren.
