Design og Teknikk

I hjertet av Aubearing er vår evne til å samarbeide med kunder for å forfølge unike design og applikasjoner, og for å tilby innovative og kostnadseffektive løsninger. Ved å trekke på årevis med applikasjonskunnskap og presisjonsinstrumentering har våre ingeniører tiår med praktisk erfaring som dekker hundrevis av forskjellige applikasjoner og bransjer, inkludert medisinsk, robotikk, gruveutstyr, landbruksutstyr, automotive, motorsykler, sykler, engineering Maskiner, jordflyttingsutstyr, skogbruk, emballasje, vannbehandlingsutstyr, utskriftsutstyr og , som gjør dem i stand til å skreddersy optimal lagerdesign og tekniske løsninger for spesifikke bruksområder.

Sammen kan vi produsere det beste lageret for dine krevende spesifikasjoner, ofte med toleranser målt i milliondeler av en tomme. Vi inviterer deg til å besøke våre fasiliteter, og vi ønsker velkommen muligheten til å besøke dine i et forsøk på å tilby løsninger for alle dine behov.

Aubearings interne teknologilaboratorium

Vårt tekniske laboratorium er utstyrt med avanserte presisjonsinstrumenter og avansert evalueringsprogramvare (ikke begrenset til bruk inkludert Solid Works, AutoCAD), som raskt og effektivt kan evaluere lagerapplikasjoner. Det unike "Aubearing Analysis System" evaluerer lagre fra flere perspektiver. Våre designingeniører optimaliserer racerbaneprofiler nøye for å maksimere belastning, hastighetsbegrensninger og utmattelseslevetid. Spesiell vurdering har blitt gitt til "Design for Manufacture" for å sikre optimal gjenværende løpebanespenning for overlegen ytelse. Samtidig er mange applikasjoner under støvete og forurensede forhold, så lagertetninger vurderes også å forhindre forurensning.

Spar produksjonskostnader

Omtrent 70 % av lagerets produksjonskostnader (materialkostnader, verktøykostnader og monteringskostnader) bestemmes av designbeslutninger, mens de resterende 30 % av kostnadene utgjør produksjonsbeslutninger som prosessplanlegging eller valg av maskinverktøy. Vårt mål er å optimalisere tilpassede lagre for å være kostnadseffektive i produksjon, montering og vedlikehold samtidig som de opprettholder høy kvalitet. Aubearing kan anbefale lagerstørrelse, rulleelementer, hardhet, girkonfigurasjon osv., og produserer lagerstørrelser fra 200 mm ID til 6,000 XNUMX mm OD for å møte dine krav til belastning, størrelse, rotasjon og livssyklus.

Begreper og beregninger bør enhver designingeniør kjenne til

Lagre finnes i praktisk talt alle roterende enheter i utstyr og kraftoverføringsapplikasjoner. De produserer jevn roterende bevegelse og reduserer friksjon og slitasje. Når de er dimensjonert og brukt riktig, vil de fleste lagre fungere i mange år uten å kreve utskifting.

Roterende lager er et bredt begrep som inkluderer glidelagre, hydrostatiske og hydrodynamiske lagre, magnetiske lagre og rulleelementlager. Rullende elementlagre kan deles ytterligere etter rulleelementtype - kule, rulle og nålerulle. Alle mekaniske designingeniører som innlemmer kule- eller rullelager i monteringen bør være kjent med beregninger for lagerlevetid og lagerbelastning. Kunnskap om disse grunnleggende formlene vil bidra til å sikre en robust design optimalisert for lang levetid.

Bærer livet

Lagerlevetid (L) er definert som antall timer lageret kan kjøre med en gitt konstant hastighet før det viser de første tegn på utmattelse i materialet til enten lagerring eller noen av rulleelementene.

Lagerlevetid (L10) er levetiden i timer ved en spesifikk konstant hastighet som 90 % av en gruppe tilsynelatende identiske lagre vil fullføre eller overskride. Klasselevetid refererer også til levetiden for et enkelt lager assosiert med 90 % pålitelighet. Lagerlevetid for lagre som opererer med konstant hastighet kan også uttrykkes i timer og omtales som L10h. Enhetene for vurdering av levetid er i millioner av omdreininger (106 omdreininger).

Bærelaster

Bærelast uttrykkes med forskjellige termer, hver med en unik definisjon. Statiske laster refererer til laster på et ikke-roterende lager.

Basic load rating (CB) er en beregnet konstant last for radielle og vinkelkontaktlager. Det er belastningen som en gruppe tilsynelatende identiske lagre kan tåle i én million omdreininger av den indre ringen mens den ytre ringen holdes i ro. Enhetene for grunnleggende belastning er pund (lb) eller Newton (N).

Den grunnleggende statiske belastningen (Co) er den radielle belastningen på et ikke-roterende lager som tilsvarer en beregnet kontaktspenning ved det mest belastede kontaktpunktet mellom rulleelementet og løpebanen som gir en total permanent deformasjon av rulleelementet og løpebanen. på 0.0001 av rulleelementets diameter. Enhetene for grunnleggende statisk belastning er pund (lb) eller Newton (N).

Statisk ekvivalent last (Po) er en beregnet statisk, radiell last. Det er definert som belastningen som vil forårsake den samme totale permanente deformasjonen ved det mest belastede rulleelementet og løpebanekontakten som det som oppstår under den faktiske belastningstilstanden. Enhetene for statisk ekvivalent belastning er pund (lb) eller Newton (N).

Den grunnleggende dynamiske belastningsgraden (C) er den beregnede konstante radielle belastningen som en gruppe tilsynelatende identiske lagre med en stasjonær ytre ring statistisk kan tåle en million omdreininger av den indre ringen. Enhetene for grunnleggende dynamisk belastning er pund (lb) eller Newton (N).

Dynamisk ekvivalent last (P) er en av faktorene som brukes i lagerlivsligninger. Det er en konstant, hypotetisk radiell belastning, som har samme innvirkning på lagerets levetid som den som oppstår under den faktiske belastningstilstanden. Enhetene for dynamisk ekvivalent belastning er pund (lb) eller Newton (N).

beregninger

Lagerlevetid (L10) kan beregnes med følgende formel. Variabler som kreves er grunnleggende dynamisk belastningsgrad (C) og den dynamiske ekvivalente belastningen til lageret (P).

L₁₀ = (C/P)³

L₁₀ = vurderingstid (10⁶rev); C = grunnleggende dynamisk belastningsgrad (lb eller N); P = dynamisk ekvivalent belastning (lb eller N)

For å konvertere fra omdreininger til timer divideres med hastigheten (rpm).

L_10hrs = (C/P)³ x [(10⁶rev) / (N rpm x 60 min/time)] = 16667/N x (C/P)³

N = hastighet (rpm)

1. P = VF_r

2. P = XVF_r + YF_a

P = dynamisk ekvivalent belastning; V = rotasjonsfaktor; X = radiell faktor; Y = skyvefaktor; Fr = radiell belastning; Fa = aksial belastning

Når lagerets ytre diameter (OD) er lik eller mindre enn 0.625 tommer, kan følgende verdier brukes: X = 0.56, Y = 2.10 og e = 0.16. For lagre som er større enn 0.625 i diameter, se tabellen nedenfor. Faktor "e", vist i den siste kolonnen i tabellen nedenfor, representerer forholdet mellom Fa/VFr. Hvis Fa /VFr < e, brukes formel (1); hvis Fa/VFr > e, brukes formel (2).

Selv om disse formlene gir et godt utgangspunkt, kan andre faktorer også påvirke effektive lagerlevetid og belastningsklassifiseringer.

I noen applikasjoner kan belastningene og hastigheten variere under drift. Dette kan tas med i bærelastberegninger dersom last- og hastighetsvariasjonene er kjente variabler.
Smøring er en annen faktor som kan ha en betydelig innvirkning på lagrenes levetid. For tette lagre er det ofte smøremiddelets levetid som bestemmer levetiden til lagret.
Miljøforhold og forurensning kan også påvirke lagerets levetid negativt.
Lagermateriale kan også påvirke ytelsen. For eksempel bør belastningen for 440C rustfritt stål reduseres med omtrent 20 % sammenlignet med 52100 lagerstål. Lagerlevetid er ikke en eksakt vitenskap på grunn av disse faktorene og andre, men bruk av disse formlene vil hjelpe ingeniører med å utvikle en sikker og pålitelig design for sammenstillingene deres.

Kulelagerdesign

De enestående egenskapene kulelager er resultatet av teknisk krevende kvalitetsegenskaper som oppnår maksimale ytelsesgrenser. Ulike tiltak i design, som forspenning eller flere arrangementer av lagre, motvirker ytelsesbegrensninger og øker ytelsesevnen til lagre.

FORLASTING AV LAGER

Forbelastning er definert som en konstant virkende aksial kraft på et kulelager som skaper en elastisk deformasjon i kontaktområdet til kulene og løpebanene.

YTELSEOPTIMERING GJENNOM FORLASTING

Installasjon av kulelager med stiv eller fjærforspenning optimerer mange ytelsesegenskaper for lagerdrift.

Redusert fjæring sikrer generering av en definerbar radiell og aksial stivhet (se diagram)
Høy kjørenøyaktighet og brukbarhet selv med skiftende belastning
Redusert vibrasjon og støy
Unngå glidning og friksjon i rulleelementkontakten ved høye hastigheter og høy akselerasjon
Redusert glidende friksjonsdeler ved høye hastigheter (redusert kontaktvinkelendring mellom indre og ytre ring)
Økt lastekapasitet (på grunn av ytre belastninger og rotasjonshastigheter) med lang levetid

STIVHET

Stivhet definerer mengden aksial krafteffekt [N] på kulelageret, som forårsaker en forskyvning i lagerringen med 1 μm.

Egnet forspenning øker lagerstivheten og støtter lagerets bæreevne mot driftskrefter.

LØFTEKRAFT

Løftekraft er kraften som lageret blir lastfritt med gjennom en sentral aksiallast på et lagersett.
Hvis den ytre aksiale lasten overstiger løftekraften, …
… kulene og løpebanene til det ubelastede kulelageret ikke lenger er i konstant kontakt.
… slitasjen økes ved å øke glidefriksjonen.

FJØRFORBELASTNING

DESIGNENS EGENSKAPER:

Lager 1 (arbeidssiden) er aksialt festet i huset, lager 2 er anordnet aksialt bevegelig (fast sete for de indre ringene på akselen)
Fjærkraften på den ytre ringen av lageret 2 sikrer en konstant forspenning for begge lagrene
Den nødvendige fjærforspenningen stilles inn ved hjelp av fjærvandringen (banekraftfunksjon i henhold til fjærkarakteristikken)
For perfekte forspenningsresultater kreves en tilstrekkelig aksial mobilitet av den innstilte ytre ringen på det flytende lageret
Justeringen av justeringsfjæren skjer i virkeretningen til den ytre aksiallasten
Ved bruk av enkeltlager: <~> kan uavstemte lagre brukes
Ved bruk av lagre i tandem (<< ~ >>), sikrer lagre av samme type (L, M eller S) en jevn lastfordeling

KJENNETEGN:

Forspenningen – uavhengig av hastighet og temperatur – skyldes utelukkende fjærkraften
Fjærkraften resulterer i lik forspenning av lageret og aksiallageret
Termisk utvidelse av aksel og hus har ingen innvirkning på forspenningen
Fjærbelastede lagersystemer kan ha de høyeste hastighetene

STIVE FORBELASTNINGSLAGERSETT

Arrangementet av flere lagre i såkalte lagersett øker bæreevne, stivhet og løftekraft.

Dermed er den radielle stivheten for alle arrangementer:
ved α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
ved α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Referanseverdier for lagerpar i O- eller X-arrangement (se lagerdata).
Driftsrelaterte påvirkninger (som RPM, belastning) tas ikke i betraktning.

FLERE ORDNINGER MED 2 LAGER (LAGERPAR)

Med stiv lagerforspenning tilbyr spesifiserte lagerpar i O-, X- eller tandem-arrangementer en effektiv, kostnadseffektiv og teknisk løsning for mange bruksområder.

O ORDNING (DB)

>Trykklinjene divergerer i retning av lageraksen

>Stor støttefot (H) og høy stivhet mot vippemomenter
Aksialkraftabsorpsjon i begge retninger

Lagerpar i O-arrangement

X-ORDNING (DF)
Trykkledninger konvergerer i retning av lageraksen

>Ufølsom for escape-feil
>Redusert støttebasestørrelse og vippestivhet
>Aksial kraftabsorpsjon i begge retninger

Lagerpar i X-arrangement

TANDEM ORDNING (DT)
Parallelt arrangement til lastretning

>Høyre aksiallastkapasitet (faktor 2) enn enkeltlager
>Begge lagre har samme kontaktvinkel og er plassert mot et tredje lager

Lagerpar i tandem

FLERE ORDNING MED 3 ELLER LAGER (LAGERSETT)

Med maksimale krav til systemstivhet eller høy belastning, gir X, O eller tandem-arrangementer med 3 eller lagre enestående ytelsesegenskaper.

ORDNINGER MED 3 LAGER

ORDNING MED 4 LAGER

MELLOMRINGER

YTELSEOPTIMERING GJENNOM MELLOMRINGER
Man kan oppnå differensiert optimalisering av individuelle kvalitetsegenskaper til parede lagre ved å installere mellomringer (avstandsringer). Bredden på en mellomring er minst bredden til et enkelt lager.

KJENNETEGN:
>Øke støttebasen (H) og øke den radielle stivheten
>Optimalisering av varmespredning
>Forbedret lagersmøring takket være optimalisert oljemating og -utløp

Mellomringbredde ≥ Enkel lagerbredde

DESIGNENS EGENSKAPER:

>Materiale: 100 Cr6, eller lignende, herdet (minst 45 HRC)
>Det må utvises forsiktighet for å sikre en god plan parallellitet mellom mellomringene (se også nøyaktigheten til komponentene).
>Den nødvendige parallelliteten til den ytre og indre mellomringen sikres ved plansliping av begge ringene i en klemoperasjon.
>Ved lagersett med mellomringer (for eksempel <||<||>||>) slipes avstandsringen mellom lagrene av med forskjellige trykkledningsbaner og dermed koordineres forspenningen.

Avstandsring mellom ulike trykkledningsbaner

ENDRING AV FORHÅNDSLASTING VED HJELP AV MELLOMRINGER

Mellomringer gir en endring til forspenning for allerede koordinerte kulelagre.

Hvis bredden på akselens mellomring er mindre enn bredden på huset...

… forspenningen i O-arrangementet øker

… forhåndsbelastningen i X-matrisen reduseres

KONTAKTVINKEL OG KOORDINERING PRESISJON

KONTAKTVINKEL ⍺0

Vinkelen på de rette linjene mellom kontaktpunktene: Innerringbane – kule – ytre ringløp og det radielle nivået definerer kontaktvinkelen.

Kontaktvinkelen bestemmes avhengig av den radielle lagerklaringen (lagerspillet) og svingningene til løpebanene.

Lastoverføringer mellom begge lagerringene gjøres over kontaktpunktene til løpebanene med kulene.

Ensartet lastfordeling på de enkelte lagrene i lagerarrangement setter samme kontaktvinkel på alle belastede lagre.

Standard kontaktvinkel C (15°) og E (25°) )

KONTAKTVINKELEN ENDRES AVHENGIG AV DRIFT GJENNOM ...

… eksterne krefter
... indre krefter
(Sentrifugalkraften til indre ring og kuler ved høye hastigheter)
... indre ring passer
… temperaturforskjeller fra indre ring til ytre ring.
Avvik i kontaktvinkelen forårsaker endringer i lageregenskapene,
som påvirker lagerdriften.

Ytterligere kontaktvinkler er tilgjengelig på forespørsel.

PRESISJON AV KONVERTERINGSDELENE

Veiledende verdier for akseljusteringer og form- og posisjonstoleranser (DIN EN ISO 1101)

OPTIMERING AV PASSFORMEN MED HØYE RPMS

Med økende RPM (fra ca. n · Dm = 1.5 . 106 mm / min.), kan den progressivt økende sentrifugalkraften forårsake en utvidelse av den indre ringen, og føre til funksjonelle støt. For eksempel:

>Gliding av den indre ringen ved kontakten med akselen og ved kontaktflatene
> Friksjonskorrosjon
>vibrasjoner

For å motvirke løfting av innerringen anbefales en sterkere passform.

Korreksjonsfaktorer for en overdimensjonert lagerdesign og lagerserie:

SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15

Gjelder for solide skaft. For hulaksler (50%): Korreksjonsfaktor = 0.8

STRØMLAGERSETTER SAMMEN

YTELSEOPTIMERING GJENNOM PRESISJONØTTER

Bruken av presisjonsmuttere for å klemme lagre (sett) støtter en optimal utnyttelse av ytelseskapasiteten til GMN høypresisjon kulelager.

DESIGN:

Forsiktig montering med presisjonsmuttere forhindrer (avbrudd ut, evt. oppfølging med bindestrek: mikrobevegelser);
mikrobevegelser forårsaker kontaktkorrosjon.

>Slip sidene av mutteren i rett vinkel på gjengen på mutteren og akselen for å forhindre vipping av lageret eller bøyning av akselen (maks. 2 μm utløpstoleranse)
> Fest presisjonsmutteren på akselen (mot å løsne)
>Mellomskiver og foringer må utføres parallelt med planene (maks. 2 μm)

En tilstrekkelig høy aksial klemkraft fikserer lagrene i den tiltenkte posisjonen og sikrer nødvendig forspenning, presisjon og stivhet til lageret.

INSTALLASJON:

>Smør gjengene lett
>Skru inn presisjonsmutrene med 2 til 3 ganger TARGET tiltrekkingsmoment, slipp dem deretter igjen og fest dem med ønsket moment (kompensasjon av temperaturavhengige dimensjonsendringer av de indre ringene og setene)
>Nødvendig pressbånding av flere lagre (aksialt) og nødvendig overvinnelse av friksjonsmotstand når lagrene presses på akselen (radialt) er sikret av det 2 til 3 ganger primære (breakout) tiltrekkingsmomentet

Verdier for klemkrefter og tiltrekkingsmomenter er erfaringsbaserte veiledende verdier og kan variere avhengig av bruksområde.