Volg me op:
Richtlijnen voor het dragen van belastingen
Het draagvermogen van een lager is cruciaal voor de levensduur en prestaties. Een onvoldoende draagvermogen kan leiden tot voortijdige slijtage, oververhitting en catastrofale defecten. Daarom is het van essentieel belang om rekening te houden met de lagerbelasting bij het ontwerpen van nieuwe toepassingen of het aanpassen van bestaande toepassingen, met name na een lagerdefect. Deze blog beoogt informatie te geven over lagerbelasting en constructieve suggesties te bieden voor de keuze van de juiste lagers.
Wat is draaglast?
Lagerbelasting is de hoeveelheid kracht of druk die op het lager wordt uitgeoefend. In detail wordt de kracht via enkele of alle rolelementen van de ene lagerring naar de andere overgebracht. Normaal gesproken wordt de uitgeoefende belasting overgebracht naar de as, vervolgens naar de binnenring van het lager en uiteindelijk naar de buitenring. Lagers zijn bestand tegen verschillende belastingen, zoals radiale belasting, axiale belasting, centrifugale belasting, enz. De grootte en richting van lagerbelastingen zijn afhankelijk van verschillende factoren, waaronder het gewicht van de apparatuur, bedrijfssnelheid, versnelling, vertraging, schokken, trillingen, temperatuur en smering. Onjuiste uitlijning, installatie of onderhoud kunnen ook de lagerbelasting beïnvloeden.
Vorm van lagerbelasting
Lagerbelastingen in de traditionele zin omvatten axiale belasting, radiale belasting en kantelmoment. Lagers dragen vele soorten belastingen. Zowel in bedrijf als daarbuiten dragen ze werkbelastingen, eigen gewicht, hellingsbelastingen, botsingsbelastingen, temperatuurbelastingen, enzovoort. Hieronder worden de verschillende vormen van lagerbelasting in detail beschreven.
Radiale belasting dragen
Radiale lagerbelastingen staan loodrecht op de as van de as en werken op de buitenring van het lager. Ze worden veroorzaakt door het gewicht van de apparatuur of de krachten van roterende onderdelen. Om de radiale capaciteit te berekenen, bepaalt u het gewicht van de ondersteunde componenten en de krachten die daarop inwerken, verdeelt u de belasting over de lagers en zorgt u ervoor dat de belasting, berekend aan de hand van de specificaties van de fabrikant, binnen de maximale capaciteit van het geselecteerde lager ligt. Als uw toepassing vereist dat lagers radiale belastingen kunnen verwerken, zijn radiale kogellagers of hoekcontactlagers met een lage contacthoek een goede keuze.
Dragende axiale belasting
Axiale belastingen, ook wel stuwkrachten genoemd, werken parallel aan de as van de as en werken op de binnen- of buitenringen van het lager. Ze worden veroorzaakt door stuwkracht of spanning en kunnen unidirectioneel of bidirectioneel zijn. Ze brengen de kracht gelijkmatig over en zorgen zo voor een evenwichtige verdeling van de belasting. Hoekcontactlagers met hogere contacthoeken (ongeveer 25°) zijn goede keuzes voor axiale belastingstoepassingen, maar bij verschoven axiale belastingen werken de momenten op de binnenring, wat resulteert in een ongelijkmatige belastingsverdeling op de lagerrolelementen. Om de axiale belastingscapaciteit te berekenen, moet u rekening houden met de afmetingen, het materiaal en de geometrie van het lager, evenals de richting en grootte van de belasting. Fabrikanten beoordelen lagers op basis van gestandaardiseerde formules en tests, en toepassingen met hoge axiale belastingen omvatten pompen, autotransmissies en compressoren.
Het draagvermogen kan worden berekend met behulp van een verscheidenheid aan formules en softwareprogramma's, waaronder catalogi van lagerfabrikanten, online rekenmachines en eindige-elementenanalyse (FEA)-simulaties. De meest gebruikte formules voor radiale en axiale belastingen zijn:
Radiaal draagvermogen = (C/P)^(1/3)x Fr, axiaal draagvermogen = (C0/P)^(1/2)x Fa.
Hierbij staat C voor de basis dynamische belasting, P voor de equivalente dynamische belasting van het lager, C0 voor de basis statische belasting , Fr voor de radiale belasting en Fa voor de axiale belasting. Om nauwkeurige resultaten te verkrijgen bij het berekenen van de draagkracht van het lager, raden wij u aan experts te raadplegen of gebruik te maken van een softwareprogramma van de lagerfabrikant.
Centrifugaalbelasting dragend
Centrifugale lagerbelastingen worden gegenereerd door de rotatiesnelheid van de toepassing, vooral bij hogesnelheidstoepassingen zoals turbines en centrifuges. Terwijl de binnenring de rolelementen roteert, bewegen ze tangentieel in een recht pad, maar de buitenring moet ze dwingen de boog van het lager te volgen. Deze interactie creëert centrifugale radiale belastingen, en de maximale snelheid van de toepassing wordt soms beperkt door de kracht die hierdoor ontstaat. Centrifugale belastingbeperkingen.
Statische belasting
Statische belasting van lagers verwijst naar de maximale kracht of het maximale moment waaraan het lager wordt blootgesteld in radiale, axiale en andere richtingen wanneer het lager niet draait. Statische belasting is een belangrijke parameter bij het ontwerpen van lagers. Het maakt deel uit van het basisdraagvermogen van het lager en is ook een van de belangrijke referentiegegevens voor het bepalen van de levensduur van het lager.
Dynamische belasting
De dynamische belasting van een lager verwijst naar de maximale belasting die het lager tijdens rotatie draagt. Deze wordt doorgaans berekend met behulp van de formule voor de dynamische equivalente belasting. De omvang van de dynamische belasting op het lager heeft een directe invloed op de levensduur en de prestaties ervan. Lagerfabrikanten moeten daarom rekening houden met de impact van de dynamische belasting bij het ontwerpen en produceren van lagers. De berekeningsmethode voor de dynamische lagerbelasting is afhankelijk van het type lager en de gebruiksomstandigheden. Meestal wordt de formule voor de dynamische equivalente belasting gebruikt, en de berekeningsmethode is als volgt:
P = (Fr^2 + Fa^2)^0.5
Onder hen is P de dynamische equivalente belasting; Fr is de radiale belasting; Fa is de axiale belasting. De waarden van radiale belasting en axiale belasting moeten worden berekend op basis van specifieke gebruiksomstandigheden, terwijl de dynamische equivalente belasting uitgebreid wordt berekend op basis van factoren zoals lagergeometrie, materiaal, afwijking en aantal lagers.
Statisch draagvermogen
De fundamentele statische belastingswaarde van een wentellager (radiaal Cor, axiaal Coa) verwijst naar de equivalente fantoom radiale belasting of centrale axiale statische belasting wanneer een bepaalde contactspanning wordt veroorzaakt in het contactcentrum tussen de lagerrolelementen en de loopring onder de maximale belasting toepassing. . Het statische draagvermogen wordt bepaald onder veronderstelde belastingsomstandigheden. Voor radiale lagers heeft het statische draagvermogen betrekking op de radiale belasting. Bij radiale druklagers (hoekcontactkogellagers) verwijst dit naar de radiale component van de belasting die de halve cirkelvormige loopring in het lager belast. Voor druklagers heeft het betrekking op de centrale axiale belasting. Dat wil zeggen dat de radiale statische basisbelasting en de axiale statische basisbelasting van het lager verwijzen naar de maximale belasting die het lager kan dragen wanneer het statisch of roterend is. Het draagvermogen van groefkogellagers bij stilstand of langzaam draaiend (snelheid n≤10r/min) is de nominale statische belasting.
Lager dynamisch draagvermogen
De nominale dynamische belasting van het lager is de constante radiale belasting (constante axiale belasting) die het wentellager theoretisch kan weerstaan. De nominale levensduur onder deze belasting bedraagt 100 W omwentelingen. De dynamische basisbelasting van het lager weerspiegelt het vermogen van het lager om rolmoeheid te weerstaan. . De dynamische basisbelastingen van radiale lagers en druklagers worden respectievelijk de radiale dynamische basisbelasting en de axiale dynamische basisbelasting genoemd, weergegeven door Cr en Ca. Het draagvermogen van groefkogellagers bij rotatie (snelheid n>10r/mim) is de dynamische basisbelasting.
Vaste belasting
De resulterende radiale belasting die op de lagerring inwerkt, wordt gedragen door het lokale gebied van de ringloopbaan en overgebracht naar het tegenoverliggende gebied van de as of lagerzitting. Deze belasting wordt een vaste belasting genoemd. Het kenmerk van een vaste belasting is dat de resulterende radiale belastingsvector relatief stationair is ten opzichte van de ferrule. Noch de ferrule, noch de resulterende radiale belasting roteert of ze roteren met dezelfde snelheid en worden als vaste belastingen beschouwd. Adereindhulzen die vaste belastingen dragen, kunnen een lossere pasvorm gebruiken.
Roterende belasting
De synthetische radiale belasting die op de lagerring inwerkt, roteert langs de omtreksrichting van de loopring, en de belasting die achtereenvolgens door elk onderdeel wordt gedragen, wordt rotatiebelasting genoemd. Rotatiebelasting wordt gekenmerkt door de rotatie van de resulterende radiale belastingsvector ten opzichte van de ferrule. Er zijn drie situaties van roterende belasting:
A. De belastingsrichting is vast en de ferrule draait;
B. De belastingsvector roteert en de ferrule staat stil;
C. De belastingsvector en de ferrule roteren met verschillende snelheden.
Oscillerende belastingen en onbepaalde belastingen
Soms kunnen de richting en de omvang van de lading niet nauwkeurig worden bepaald. In roterende machines met hoge snelheid is er bijvoorbeeld naast de belasting in de vaste richting van het rotorgewicht ook een roterende belasting die wordt veroorzaakt door een ongebalanceerde massa. Als deze roterende belasting groter is dan de vaste belasting, zal de resulterende belasting nog steeds een roterende belasting zijn als deze veel groter is. En als de roterende belasting veel kleiner is dan de vaste belasting, is de resulterende belasting een oscillerende belasting. Ongeacht de roterende belasting of de zwenkbelasting veranderen de grootte en richting ervan voortdurend. Onder variabele werkomstandigheden kan de belasting op sommige adereindhulzen roterende belastingen, vaste belastingen of zwenkbelastingen zijn. Dit type belasting wordt een onbepaalde belasting genoemd.
Oscillerende en variabele belastingen moeten qua passing op dezelfde manier worden behandeld als roterende belastingen. Een te losse passing kan schade aan het contactoppervlak veroorzaken. Voor de ring en de as of het lagergat die roteren ten opzichte van de belastingrichting, moet een overgangspassing of een perspassing worden gekozen. De perspassing is gebaseerd op het principe dat de ring, wanneer het lager onder belasting werkt, niet mag "kruipen" op het contactoppervlak op de as of in het lagergat. Voor zware belastingen moet de passing over het algemeen strakker zijn dan voor lichte en normale belastingen. Hoe zwaarder de belasting, hoe groter de perspassing moet zijn.
Werkend laden
Wanneer het lager in werking is, draagt het de som van het gewicht van de machine zelf en het gewicht van het zware voorwerp, en brengt het totale gewicht langzaam over op het lager.
temperatuur belasting
Mechanische apparatuur genereert tijdens bedrijf een bepaalde temperatuur en deze temperaturen moeten door de lagers worden geabsorbeerd, zodat de lagers alle temperaturen kunnen weerstaan.
windbelasting
Wanneer de machine in de open lucht werkt, moet rekening worden gehouden met het effect van windbelasting, inclusief windrichting, regen, onweersbuien, enz. Het bovenstaande is slechts een deel van de belastingen die door het zwenklager worden gedragen. In feite moet het zwenklagersamenstel belasting kunnen dragen om al het gewicht en de belastingen van de machine tijdens bedrijf te kunnen dragen. Onder normale omstandigheden heeft het zwenkplaatlager zelf montagegaten, smeerolie en afdichtingen, die kunnen voldoen aan de verschillende behoeften van verschillende soorten hosts die onder verschillende werkomstandigheden werken.
Risicobelasting
Onverwachte en onvoorspelbare belasting gedragen door het roterende lager, zijdelingse kracht, risicokracht, accidenteel geweld, enz. Daarom moet de keuze van lagers een veiligheidsfactor hebben om ervoor te zorgen dat deze onfeilbaar is.
Minimale belasting dragen
Wentellagers worden gebruikt om de wrijving in roterende machines te verminderen door zoveel mogelijk glijwrijving uit het systeem te verwijderen door gebruik te maken van rolwrijving met een lagere wrijvingscoëfficiënt. Hoewel wentellagers proberen de totale wrijving in het systeem te verminderen, hebben de afzonderlijke wentellagers in het lager nog steeds een bepaalde hoeveelheid wrijving nodig om te kunnen rollen in plaats van te glijden. Deze interne wrijving ontstaat door belasting op het lager uit te oefenen. Deze belasting kan intern worden gegenereerd door voorbelasting of door een extern aangebrachte belasting.
Bij veel radiale lagers is er meestal een bepaalde ruimte tussen de rolelementen en de loopbaan om thermische uitzetting mogelijk te maken en te voorkomen dat het lager vastloopt. "Deze interne speling creëert zogenaamde laad- en ontlaadzones in het lager. Naarmate de as draait, bewegen de rolelementen in en uit de dragende zone van de buitenring. Door deze beweging verandert de snelheid van de rolelementen. Als er geen minimale belasting op de rolelementen is, kan de versnelling in en uit de dragende zone zeer schadelijk zijn."
Waarom is belasting belangrijk voor lagers?
Als een wentellager niet aan de minimale belasting voldoet, kunnen er een aantal omstandigheden optreden die de levensduur van het lager aanzienlijk verkorten. Slippen die tussen de rolelementen en loopbanen glijden, kunnen de smeerfilm vernietigen en smeerschade veroorzaken. Smeren beschadigt niet alleen het roloppervlak, maar zorgt er ook voor dat de temperatuur stijgt. De belasting wordt op een kooi in het lager geplaatst. Kooien zijn doorgaans ontworpen om te voorkomen dat rolelementen met elkaar in contact komen. Wanneer echter niet aan de minimale belasting wordt voldaan, dat wil zeggen als er geen trekkracht is, moet de kooi nu de rolelementen aandrijven in plaats van de trekkracht van de loopbaan. Dit creëert onverklaarbare belastingen op de kooi en kan leiden tot voortijdig falen van de kooi.
Factoren die de lagerbelasting beïnvloeden
Materialen, structuur, productieproces, werkbelasting, rotatiesnelheid, temperatuur en smeringsomstandigheden zijn de belangrijkste factoren die de interne belastingsverdeling van het lager beïnvloeden. Tijdens het gebruik en onderhoud van lagers is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan veranderingen in deze factoren en hun impact op de levensduur en bedrijfsstabiliteit van lagers om een normale werking van de lagers te garanderen.
structurele factoren
De structuur van het lager heeft ook een zekere invloed op het draagvermogen. De structuur van het lager omvat hoofdzakelijk binnen- en buitenringen en rolelementen. Lagers met tonvormige rolelementen hebben een hoger radiaal draagvermogen dan lagers met rolvormige rolelementen.
Productieproces
Het productieproces is een van de belangrijkste factoren die het draagvermogen beïnvloeden. Productieprocessen omvatten warmtebehandeling , precisiebewerking, assemblage, enzovoort. Deze processen hebben direct invloed op de uiterlijke kwaliteit en de intrinsieke kwaliteit van het lager, en daarmee op het draagvermogen.
Werkdruk
De werkbelasting van het lager verwijst naar de kracht en het moment dat het lager draagt. Het is een van de belangrijkste factoren die de belastingsverdeling in het lager beïnvloeden. De grootte en richting van de werkbelasting bepalen rechtstreeks de spanning en belastingverdeling van verschillende onderdelen in het lager. Wanneer de werkbelasting van het lager ongelijkmatig is, zal de belastingsverdeling binnen het lager dienovereenkomstig ongelijk zijn, wat lokale schade en vermoeidheidsbreuken van het lager zal veroorzaken.
roterende snelheid
De rotatiesnelheid van het lager verwijst naar de rotatiesnelheid van de rolelementen in het lager. Het is een van de belangrijke factoren die de belastingsverdeling in het lager beïnvloeden. De toename van de rotatiesnelheid zal de traagheidskracht van de rolelementen in het lager vergroten, wat resulteert in een grotere belasting van het lagersamenstel. Wanneer de rotatiesnelheid te hoog is, is het lagermateriaal bovendien gevoelig voor vermoeidheid en oververhitting, wat ook de belastingverdeling in het lager zal beïnvloeden.
Temperatuur
Temperatuur is een andere belangrijke factor die de belastingsverdeling in het lager beïnvloedt. Wanneer het lager in werking is, zal de temperatuur in het lager stijgen als gevolg van de opwekking van wrijving en warmte. Wanneer de temperatuur stijgt, zullen de materiaaleigenschappen van verschillende onderdelen in het lager veranderen, waardoor de belastingsverdeling in het lager wordt beïnvloed. Als de temperatuur relatief hoog is, kunnen de polymeerkooi in het lager, de thermisch stabiele temperatuur van het staal, afdichtingen, enz. De interne speling van een lager en de verandering ervan met de temperatuur een aanzienlijke invloed hebben op de grootte van de belastingszone in het lager. Wanneer er een groot temperatuurverschil is tussen de twee uiteinden van het lager (dwz de hete as en de koude behuizing), zal de interne speling van het lager afnemen. Dit zorgt voor hogere belastingen en hogere rolwrijving in de lagers.
Smeeromstandigheden
Smeeromstandigheden zijn een andere belangrijke factor die de belastingsverdeling in het lager beïnvloedt. Wanneer het lager in werking is, heeft het smeerolie of vet nodig om de smeertoestand te behouden, waardoor de wrijving en slijtage in het lager worden verminderd. Wanneer de smeringsomstandigheden slecht zijn, zal er plaatselijke droge wrijving en warmteaccumulatie in het lager optreden, wat zal leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de belasting in het lager, waardoor lageruitval waarschijnlijk wordt.
Lagers en belastingsrichting
Onder normale omstandigheden kunnen voor zuiver radiale belastingen diepgroefkogellagers of cilindrische rollagers worden gekozen. Een drukkogellager is echter alleen geschikt voor een matige hoeveelheid zuiver axiale belasting. Bovendien kunnen eenrichtingsdrukkogellagers slechts in één richting belasting dragen. Een tweerichtingsdrukkogellager of een tweerichtingsdrukhoekcontactlager kan axiale belastingen in beide richtingen dragen. Als het lager bijvoorbeeld wordt blootgesteld aan gecombineerde radiale en axiale belastingen, worden doorgaans hoekcontactkogellagers of kegelrollagers gebruikt. Een vierpuntskogellager of een tweerichtingsdrukhoekcontactkogellager kan de gecombineerde belasting in beide richtingen weerstaan.
Als de belasting weg werkt van het midden van het lager, kan er een kantelmoment optreden. Volgens fabrikanten van roestvrijstalen lagers zijn tweerijige kogellagers bestand tegen kantelmomenten, maar het wordt aanbevolen om gepaarde hoekcontactkogels of gepaarde kegellagers te kiezen. Face-to-face-typen zijn beschikbaar en back-to-back-typen zijn beter. Uiteraard kunt u ook kiezen voor gekruiste kegellagers etc.,
Conclusie
Bij het selecteren van lagers moet rekening worden gehouden met de toepassingsvereisten, het belastingstype, de snelheid, de omgeving en de temperatuur. Kogellagers zijn geschikt voor lage tot middelmatige belastingen, terwijl rollagers geschikt zijn voor hogere belastingen. Glijlagers zijn geschikt voor machines met lage snelheid en hoge belasting. Door regelmatig lagers te onderhouden door ze te inspecteren, reinigen en smeren om optimale prestaties en levensduur te garanderen. Aubearing biedt een breed scala aan lagers voor verschillende omstandigheden en toepassingen, met producten van hoge kwaliteit en deskundig advies. Neem voor informatie contact met ons op.