Følg meg på:
Alt du bør vite om kulelager
Lagre er en av de mest kritiske komponentene i ethvert industrielt maskineri. Disse høypresisjonskomponentene er avgjørende for å redusere friksjon og bære belastninger under rotasjonsbevegelse. Det finnes tusenvis av typer lagre på markedet, inkludert kulelager, sylindriske rullelager, koniske rullelager, nålrullelagre og lagerenheter. Mens kulelager er det vanligste type lager, hver type har sine egne egenskaper og fordeler som gjør den egnet for visse bruksområder og ikke for andre i driftsmiljøer.
Nå oppsummerer AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. all informasjon om kulelager basert på år med lager produksjonserfaring. Kulelagre er rullende lagre som bruker rullende kuler som holdes mellom indre og ytre løpebaner for å støtte radielle og aksiale belastninger som virker på roterende og frem- og tilbakegående aksler. Disse kulelagrene brukes til å gi jevn, lav friksjonsbevegelse i roterende applikasjoner. De gir høy ytelse og lang levetid, og overfører belastning fra kulene til den indre ringen. I denne artikkelen vil vi diskutere forskjellige typer kulelager.
Kulelager består av fire hoveddeler som er: 2 ringer/løper, kuler (rulleelementer) og holdere (kuleskillere).
Den ytre ringen er festet og montert i huset. Den ytre ringen hjelper også til med overføringen av radielle belastninger fra lageret til huset. Den indre ringen støtter og styrer akselen under rotasjon og er montert på den roterende akselen. Funksjonen til de rullende elementene er å bære last og fordele den gjennom løpebanene.
De rullende elementene roterer med en annen hastighet enn den indre ringen, men de roterer rundt den indre ringen. Keeperen fungerer som en barriere som hindrer at ballene kolliderer med hverandre. Trykklagre utsettes for belastninger parallelt med rotasjonsaksen, kalt aksiale belastninger. Trykkkulelager består av to like store ringer.
Typer kulelager
I henhold til utformingen og strukturen til kulelageret kan det deles inn i flere typer. Vanlige utforminger av kulelager er beskrevet nedenfor. Les videre for å lære om forskjellige typer kulelager og deres bruksområder.
Enrads vinkelkontaktkulelager
Dobbeltrads vinkelkontaktkulelager
Firepunkts vinkelkontaktkulelager
Enrads dype sporkulelager
Dobbeltrads dype sporkulelager
Dobbel retning aksialkulelager
Dobbelt kulelager
Vinkelkontaktkulelager er utformet slik at lageret danner en kontaktvinkel mellom løpene og kulene når lageret er i bruk. Hoveddesignfunksjonen til denne typen kulelager er at skulderen til den ene eller begge ringene er høyere enn den andre. For at disse lagrene skal fungere skikkelig, må det påføres trykkbelastninger under montering. Denne belastningen (eller forhåndsbelastningen) skaper en kontaktlinje (eller kontaktvinkel) mellom den indre ringen, kulene og den ytre ringen. Forspenning kan bygges inn i lageret eller det kan opprettes når lageret settes inn i sammenstillingen. Kontaktvinkler varierer fra 15° til 40° og måles i forhold til en linje vinkelrett på lageraksen. Vinkelkontaktkulelager har indre og ytre ringløp som er forskjøvet i forhold til hverandre i retning av lageraksen. Dette betyr at disse lagrene er konstruert for å tåle kombinerte belastninger, dvs. radielle og aksiale belastninger som virker samtidig. Disse kulelagertypene er tilgjengelige i forskjellige designstiler, med tetninger eller skjold. Ikke bare forhindrer de forurensning, de fungerer også som en holder for smøremidler. Disse lagrene kan være laget av rustfritt stål, keramisk hybrid eller plast og kan være krom, kadmium eller annet belagt. I tillegg kan de være forhåndssmurt, ettersmurt eller ha solide smøreegenskaper. Vinkelkontaktkulelager er videre delt inn i følgende undertyper:
Enrads vinkelkontaktkulelager
Disse lagrene bruker et stort antall kuler for å gi relativt høy lastbærende kapasitet, kan bare ta imot aksiale belastninger i én retning, er vanligvis justert for et andre lager, og har ikke-separerbare lagerringer.
Fordelene med enkeltrads vinkelkontaktkulelager inkluderer:
Høy bæreevne
God løpeprestasjon
Enkel å installere universelt matchbare lagre
Dobbel rad vinklet kontakt kulelager
Med en utforming som tilsvarer to enradslagre anordnet rygg mot rygg, men der to enradslagre tar for mye aksial plass, kan de ta opp radielle og aksiale belastninger i begge retninger og vippemomenter. Fordelene med dobbeltrads vinkelkontaktkulelager inkluderer:
Mindre aksial plass
Aksepterer radielle og aksiale belastninger i begge retninger
Tillater vippemomenter
Stivt lagerarrangement
Firepunkts vinkelkontaktkulelager
Firepunkts vinkelkontaktkulelagre er designet for å støtte aksialbelastninger i to retninger og har høy lastbærende kapasitet, kan støtte begrensede radielle belastninger for en gitt aksialbelastning, bruker mindre aksial plass enn dobbeltradslagre, og kan separeres.
Fordelene med firepunkts vinkelkontaktkulelager inkluderer:
Egnet for aksialbelastninger i begge retninger
Mindre aksial plass
Høy bæreevne
Separat design
Forbedret oljestrøm
Begrenset indre ringdeformasjon når den utsettes for høye klemkrefter
Dype sporkulelager er de vanligste type kulelager og kan kjøpes i forseglede, skjermede og låsering-konfigurasjoner. Dimensjonene til løpene i disse typer lagre stemmer godt med dimensjonene til kulene som finnes. De er også gode for å støtte tunge belastninger. Dype sporlagre gir radiell og aksial støtte. Det er imidlertid ingen måte å justere kontaktvinkelen for å endre det relative nivået av slik belastning. Dype sporkulelager er videre delt inn i følgende undertyper:
Enkeltrads dype sporkulelager
Enrads dype sporkulelager er den vanligste typen kulelager. De brukes veldig mye. Løpesporene til de indre og ytre ringene er sirkelbuer med en radius som er litt større enn kulenes. I tillegg til radielle belastninger kan aksialbelastninger også påføres i begge retninger. På grunn av deres lave dreiemoment er de ideelle for applikasjoner som krever høy hastighet og lavt effekttap. Også for åpne lagre er disse vanligvis utstyrt med stålskjold eller gummipakninger på en eller begge sider og er forhåndssmurt med fett.
Dobbeltrad dype sporkulelager
Dobbeltrads dypsporkulelager tilsvarer design med enkeltrads dypsporkulelager. Deres dype og kontinuerlige løpespor er tett integrert med kulene, noe som gjør at lagrene tåler radielle belastninger og aksiale belastninger i begge retninger. Disse kulelagertypene egner seg godt for lagerarrangementer hvor bæreevnen til enkeltradslagre er utilstrekkelig. For samme boring og utvendig diameter er dobbeltradslagre litt bredere enn enkeltradslagre i 62- og 63-serien, men har mye høyere bæreevne. Dobbeltrads dypsporkulelager kan kun brukes som åpne lagre (ingen tetninger eller skjold).
Skyv kulelagre er designet for rene skyvebelastninger. Disse lagrene tåler liten eller ingen radiell belastning. Rulleelementer kan være kuler, nåler eller ruller. Svingringer eller dreieskivelagre kan romme aksiale, radielle og momentbelastninger. De er ikke montert på huset eller akselen, men direkte på overflaten av basen. Både den indre og ytre ringen har monteringshull. Den indre ringen, den ytre ringen eller begge kan ha integrerte gir. Disse lagrene er kjent som bordlagre, dreieskivelagre og svingringer. Trykkkulelager gir lav støy, jevn drift og kapasitet for høyhastighetsapplikasjoner. De kan brukes som enveis eller toveis lagre, valget avhenger av om belastningen er enveis eller toveis.
Enkeltretnings skyvekulelager består av en skive-lignende lagerring med løpespor. Ringen som er koblet til akselen kalles akselringen (eller indre ring), og ringen som er koblet til lagerhuset kalles setering (eller ytre ring).
I et dobbeltretnings aksialkulelager er det tre ringer og midtringen (senterringen) er festet til akselen. Det finnes også trykkkulelagre med en justerende seteskive under husskiven for å kompensere for akselfeil eller monteringsfeil. Stemplede stålbur brukes vanligvis til mindre lagre, mens maskinerte bur brukes til større lagre.
Dupleks kulelager
En kombinasjon av to vinkelkontaktkulelager danner et duplekslager. Mulige kombinasjoner inkluderer ansikt til ansikt, som har de ytre ringflatene sammen (type DF), rygg mot rygg (type DB), eller begge frontflatene i samme retning (type DT). DF og DB dupleks lagre er i stand til å ta radial og aksial belastning i begge retninger. Type DT brukes når det er en sterk aksial belastning i én retning og det er nødvendig å pålegge belastningen likt på hvert lager.
Nå som du ble kjent med de vanlige designene til kulelager, la oss bli kjent med konstruksjonstypene for kulelager.
Conrad kulelager
Disse kulelagertypene settes sammen ved å plassere den indre ringen i en eksentrisk posisjon i forhold til den ytre ringen, med de to ringene i kontakt på ett punkt, noe som resulterer i et stort gap motsatt kontaktpunktet. Kulene settes inn gjennom spalten og fordeles deretter jevnt rundt lagerenheten, noe som får ringene til å bli konsentriske. Monteringen fullføres ved å montere et bur til ballene for å opprettholde deres posisjoner i forhold til hverandre.
Conrad-lagre tåler både radielle og aksiale belastninger, men har ulempen med lavere belastningskapasitet på grunn av det begrensede antallet kuler som kan lastes inn i lagersammenstillingen. Sannsynligvis det mest kjente industrielle kulelageret er Conrad-stilen med dype spor. Lageret brukes i de fleste mekaniske industrier.
Spaltefyll kulelager
I et radiallager med spaltefylling er de indre og ytre ringene hakket på den ene siden, slik at når hakkene er på linje, kan kuler skyves inn i den resulterende slissen for å sette sammen lageret. Et spaltefylllager har den fordelen at kuler kan monteres, noe som gir en høyere radiell belastningskapasitet enn et Conrad-lager av samme dimensjoner og materialtype. Imidlertid kan et spaltefylllager ikke bære en betydelig aksiallast, og spaltene forårsaker diskontinuitet i løpene som kan ha en liten, men negativ effekt på styrken.
Selvjusterende kulelager
Selvjusterende kulelager har to rader med kuler, en vanlig kuleformet løpebane i den ytre ringen og to dype uavbrutt løpespor i den indre ringen. De er tilgjengelige åpne eller forseglede. Disse kulelagertypene er ufølsomme for vinkelforskyvning av akselen i forhold til huset, som for eksempel kan være forårsaket av akselavbøyning.
Fordelene med selvjusterende kulelager inkluderer:
Tilpass statisk og dynamisk feiljustering
Utmerket høyhastighetsytelse
Minimum vedlikehold
Lav friksjon
Utmerket ytelse ved lett belastning
Selvjusterende kulelager kan redusere støy- og vibrasjonsnivåer, for eksempel i vifter.
Lineære kulelager
Lineære kulelagre er designet for å gi fri bevegelse i én retning. De er det mest brukte utvalget av lineære lysbilder og sikrer en jevn presisjonsbevegelse langs en enkelt akse lineær design. Disse kulelagrene har selvsmørende teknologi og gir optimal ytelse og pålitelighet. De består av to lineære kulelagrede rader, integrert i fire stenger på alternative sider av basen.
Radial kulelager
Radielle kulelagre er egnet for et bredt spekter av formål og tilbyr eksepsjonelle ytelsesnivåer. Disse kulelagertypene har kapasitet for enten radielle eller aksiale belastninger som påføres akselen. Imidlertid krever den kombinerte påføringen av slike belastninger aksial vinkelkontakt. Justering av den aksiale radielle lagervinkelen gir lik fordeling av de aksiale og radielle belastningene sammen med vinkelkontaktkulelagrene.
Avlastet løpekulelager
Avlastede løpekulelagre "avlastes" som navnet antyder ved å ha enten OD på den indre ringen redusert på den ene siden av IDen til den ytre ringen økt på den ene siden. Dette gjør at et større antall baller kan settes sammen i enten den indre eller ytre banen, og deretter presse-passe over avlastningen. Noen ganger vil den ytre ringen bli varmet opp for å lette monteringen. I likhet med spaltefyllingskonstruksjonen tillater den avlastede løpskonstruksjonen et større antall baller enn Conrad-konstruksjonen, opp til og med fullt komplement, og det ekstra ballantallet gir ekstra lastekapasitet. Imidlertid kan et avlastet løpelager bare støtte betydelige aksiale belastninger i én retning.
Brudd løpekulelager
En annen måte å montere kuler i et radialkulelager på er ved å radialt "frakturere" en av ringene hele veien gjennom, laste inn kulene, sette sammen den frakturerte delen igjen og deretter bruke et par stålbånd for å holde den frakturerte ringen. seksjoner sammen på linje. Igjen, dette tillater kuler, inkludert full kulekomplement, men i motsetning til enten spaltefylling eller avlastede rasekonstruksjoner, kan den støtte betydelig aksial belastning i begge retninger.
Lager med flens på den ytre ringen forenkle aksial plassering. Huset for slike typer kulelager kan bestå av et gjennomgående hull med ensartet diameter, men inngangsflaten til huset må bearbeides virkelig vinkelrett på hullets akse. Imidlertid er slike flenser svært kostbare å produsere. Et kostnadseffektivt arrangement av lagerets ytre ring, med lignende fordeler, er et låseringspor i en eller begge ender av ytre diameter. Snurringen overtar funksjonen som en flens.
Burkulelager
cages brukes vanligvis til å feste kulene i et kulelager i Conrad-stil. I andre konstruksjonstyper av kulelager kan de redusere antall kuler avhengig av den spesifikke burformen og dermed redusere lastekapasiteten. Uten bur stabiliseres den tangentielle posisjonen ved at to konvekse flater skyves på hverandre. Med et bur stabiliseres tangentiell posisjon ved glidning av en konveks overflate i en matchet konkav overflate, som unngår bulker i kulene og har lavere friksjon.
Hybrid kulelager
Keramiske lagerkuler kan veie opptil 40 % mindre enn stål, avhengig av størrelse og materiale. Dette reduserer sentrifugalbelastning og skrens, så hybride keramiske lagre kan operere 20 % til 40 % raskere enn konvensjonelle lagre. Dette betyr at det ytre løpesporet utøver mindre kraft innover mot ballen når lageret spinner. Denne reduksjonen i kraft reduserer friksjonen og rullemotstanden. De lettere kulene lar lageret spinne raskere og bruker mindre kraft for å opprettholde hastigheten.
Disse lagrene gjøre bruk av både keramiske kuler og rase. Disse lagrene er ugjennomtrengelige for korrosjon og krever sjelden smøring om i det hele tatt. På grunn av stivheten og hardheten til kulene og rase, er disse lagrene støyende ved høye hastigheter. Stivheten til keramikken gjør disse lagrene sprø og kan sprekke under belastning eller støt. Fordi både kule og rase har samme hardhet, kan slitasje føre til flising ved høye hastigheter på både kulene og rasen, noe som kan forårsake gnister.
Materialer brukt i kulelager
De materialer som brukes til å lage kulelager varierer mye, men det har alltid vært et stort fokus på ringenes materiale. Dette sikrer et koordinert samspill mellom buret, ytre og indre ringer. Dette er ofte viktig når applikasjonen innebærer oppvarming eller avkjøling av lageret. Løpeytelsen til kulelager er viktig; de må være gode. Nedenfor er en liste over de vanligste materialene som brukes til å produsere kulelager, og hvordan de forholder seg til ringmaterialene:
Høyere hardhet så lengre levetid
lavere kostnader
God for temperaturer på 120°C konstant opp til 150°C intermitterende
Dårlig korrosjonsbestandighet
Dette er standardstålet for de fleste kulelager. Det er hardere enn rustfritt stål, noe som betyr høyere levetid. Den har også overlegne lavstøykvaliteter enn standard 440 rustfritt stål. Kromstål har faktisk lavt krominnhold og er ikke korrosjonsbestandig. Kromstål tåler kontinuerlige temperaturer på opptil 120°C. Over denne temperaturen gjennomgår den større dimensjonsendring og hardheten påvirkes, noe som reduserer belastningskapasiteten. Den tåler opptil 150°C periodevis, men over denne temperaturen reduseres lagerets levetid betydelig.
Martensitisk rustfritt stål av klasse 440 (prefiks "S")
God korrosjonsbestandighet mot vann og mange svake kjemikalier
Egnet for -70°C til 250°C konstant temperatur eller 300°C intermitterende temperatur
Litt mykere enn kromstål og derfor lavere belastningsevne
Korrosjon i saltvann eller saltspray, dårlig syre- og alkalibestandighet
dyrt enn kromstål
motstandsdyktig mot korrosjon på grunn av høyere krominnhold og tilsetning av nikkel, rustfritt stål av klasse 440 er mest brukt for korrosjonsbestandige kulelager. Krom reagerer med oksygen i luften og danner et lag med kromoksid på overflaten av stålet, som kalles en passiveringsfilm. Den er herdet ved varmebehandling og har en god kombinasjon av styrke og korrosjonsbestandighet. I motsetning til klasse 300 austenittisk stål, er dette stålet magnetisk.
Lastekapasiteten til AISI440-kvaliteten er omtrent 20 % lavere enn for kromstål, så levetiden vil reduseres noe. Denne karakteren viser god korrosjonsbestandighet når den utsettes for ferskvann og noen svakere kjemikalier, men vil korrodere i sjøvannsmiljøer eller ved kontakt med mange aggressive kjemikalier.
KS440/ACD34/X65Cr13 rustfritt stål med lavere karboninnhold, sammenlignet med standard AISI440C-kvalitet, det har høyere korrosjonsmotstand, større lastekapasitet (omtrent 10 % lavere enn kromstål) og utmerkede lavstøyegenskaper. Klasse 440 rustfritt stål tåler også høyere temperaturer enn kromstål, opptil 250°C konstant og opptil 300°C intermitterende, men med redusert lastekapasitet. Over 300°C reduseres lagerlevetiden betraktelig.
Utmerket korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann og mange kjemikalier
Egnet for full belastning temperaturer opp til 500°C
Egnet for kryogene applikasjoner ned til -250°C
Ubetydelig respons på magnetiske felt
Dyrt enn karakter 440 på grunn av lavere avling.
Kun egnet for svært lav belastning og lave hastigheter
Ikke egnet for støysvake applikasjoner
Klasse 316 rustfrie stållagre brukes for bedre korrosjonsbestandighet mot sjøvann, saltspray og visse syrer/alkalier. De er egnet for applikasjoner med svært høye temperaturer siden stålet kan brukes ved temperaturer opp til 500°C. De kan også brukes i kryogene applikasjoner, da stålet forblir duktilt ned til -250°C. I motsetning til 440-klasse lagre, er 316 rustfrie stållagre klassifisert som ikke-magnetiske på grunn av deres ubetydelige respons på magnetiske felt, selv om 316 rustfritt stål kan bli magnetiske etter kaldbearbeiding.
Klasse 316 rustfritt stål kan ikke herdes ved varmebehandling og tåler kun lave belastninger og hastigheter. 316 kulelager i rustfritt stål har betydelig lavere belastning og hastighet enn tilsvarende 440-klasse lagre. Klasse 316 rustfritt stål viser god korrosjonsbestandighet i marine miljøer når det brukes over vannlinjen eller midlertidig nedsenket når det spyles med rent vann. Ikke egnet for permanent nedsenking med mindre det er vanlig høyhastighets vannstrøm på lageret. Dette er fordi passiveringsfilmen på overflaten av rustfritt stål avhenger av tilstedeværelsen av oksygen for å regenerere seg selv. I marine havmiljøer med lavt oksygeninnhold, som stillestående sjøvann eller under gjørme/slam, kan stål være utsatt for groper eller sprekker. 316 rustfritt stål er mindre motstandsdyktig mot varmt sjøvann. Pittingkorrosjon er en risiko i sjøvann over 30°C, mens sprekkkorrosjon kan oppstå ved 10-15°C. Klasse 316 er fortsatt korrosjonsbestandig enn 440. Lagre laget av rustfritt stål av klasse 316 kan brukes ved høye temperaturer, forutsatt at det brukes egnet burmateriale eller lageret er fylt fullt. Polyetylen, PEEK eller PTFE brukes ofte til merder i 316 rustfrie stållagre.
Ingeniørplast
Acetalharpiks / POM-C (AC)
Utmerket korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann og svake kjemikalier
Ikke magnetisk
Kun semi-presisjonsgrad er mulig
Temperaturområde -40 ° C til + 110 ° C
Kun egnet for svært lav belastning og lav hastighet
PEEK (PK)
Utmerket korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann og de fleste kjemikalier
God ytelse ved høy temperatur
Ikke magnetisk
Bredt temperaturområde fra -70°C til +250°C
Kun halvpresisjon, men større styrke, så egnet for høyere belastning og hastighet enn annen plast
Polyetylen (PE)
Utmerket korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann og mange kjemikalier
Ekstremt lavt fuktopptak
Ikke magnetisk
Temperaturområde fra -40°C til +80°C
Egnet for lav belastning og lav hastighet og kun semi-presisjon
PTFE (PT)
Utmerket korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann og de fleste kjemikalier
Ekstremt lavt fuktopptak
God ytelse ved høy temperatur
Ikke magnetisk
Meget bredt temperaturområde fra -190°C til +200°C
Egnet for lavere belastninger og hastigheter enn annen plast og kun semi-presisjon
PVDF (PV)
Utmerket korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann og de fleste kjemikalier
Ekstremt lavt fuktopptak
Tåler høyere temperaturer enn acetal og polypropylen
Ikke magnetisk
Ganske bredt temperaturområde fra -50°C til +150°C
Egnet for lav belastning og lav hastighet og kun semi-presisjon
AUBs standard polymer korrosjonsbestandige lagre har polyoksymetylenharpiks (POM-C) ringer, nylon (PA66) bur og kuler laget av 316 rustfritt stål eller glass. De er også egnet for matapplikasjoner. Imidlertid korroderer de i nærvær av visse kjemikalier, og PA66-merder absorberer vann etter langvarig eksponering, noe som resulterer i tap av strekkfasthet. Det finnes mange alternative materialer for ringer, bur og kuler som polypropylen, PTFE, PEEK eller PVDF.
Alle plastlagre er semi-presisjonslagre og bør, som 316 rustfrie stållagre, ikke brukes i presisjonsapplikasjoner. På grunn av det mykere materialet, selv om PEEK har bedre bæreevne, egner de seg ikke til annet enn lav belastning og lave hastigheter. PTFE, PEEK og PVDF-materialer varierer i korrosjonsbestandighet for å gi den beste generelle kjemiske motstanden.
Ved bruk av plastlagre ved høye temperaturer bør man passe på å velge riktig materiale. Acetallager bør ikke brukes ved temperaturer over 110°C, polypropylen kun opp til 80°C, men andre materialer har god høy temperaturbestandighet, spesielt PTFE og PEEK, som er egnet for temperaturer opp til 250°C, til tross for lavere belastning vurdering av PTFE. Generelt anbefales ikke plastlagre for vakuumapplikasjoner. Unntaket er PEEK, som har svært gode avgassingsegenskaper.
Keramikk
Zirconia / ZrO2 (prefiks "CCZR")
Høy korrosjonsbestandighet mot syrer og alkalier, men kan brytes ned etter langvarig eksponering for varmt vann eller damp. Det er også utført studier på lavtemperaturnedbrytning av zirkoniumoksid i nærvær av fuktighet eller vann. Det er bevis på noe svekkelse av overflaten, men effekten på lagerytelsen er ikke entydig og antas ikke å påvirke zirkoniumslagre alvorlig ved lave temperaturer eller romtemperatur.
Bredt temperaturområde fra -190°C til 400°C uten bur
Ikke magnetisk og elektrisk isolerende
Lavere hastighet og belastning enn stållagre
Ikke egnet for støysvake applikasjoner
75 % av tettheten til stål
Høyere bøyestyrke og lavere elastisitetsmodul enn annen keramikk, så bedre for små støtbelastninger og interferenspasninger
Utvidelse lik kromstål og samme som 440 rustfritt, så det er ikke noe problem å bruke med stålskaft ved høy temperatur
Meget god korrosjonsbestandighet mot vann, saltvann, syrer og alkalier
Meget bredt temperaturområde fra -210°C til 800°C uten bur
Ikke magnetisk, elektrisk isolerende og egnet for bruk i høyvakuumapplikasjoner
Lavere hastighet og belastning enn presisjonsstållager, men Si3N4-kuler brukes i høyhastighets hybridlager
Ikke egnet for støysvake applikasjoner
40 % av tettheten til stål
Svært lav termisk ekspansjon, så vurder passform for aksel/hus for høytemperaturapplikasjoner
Anbefales ikke for støtbelastninger eller interferenspasninger
Beste korrosjonsbestandighet for keramikken
Beste høytemperaturytelse opp til 1600°C uten bur
Ikke magnetisk
Elektrisk ledende
40 % av tettheten til stål
Svært lav termisk ekspansjon, så vurder passform for aksel/hus for høytemperaturapplikasjoner
Mest sprø, så tåler ikke sjokkbelastninger
Leveres ikke fra lager
Helkeramiske lagre er mye dyrere enn stållagre og brukes derfor ofte i miljøer som er for harde for stållagre. De har god til utmerket korrosjonsbestandighet, avhengig av materiale og kjemikalier som påtreffes, og leveres vanligvis uten smøring. De er ikke-magnetiske og, i motsetning til silisiumkarbid, er de elektrisk isolerende. Helkeramiske lagre kan ha PTFE- eller PEEK-bur eller leveres som fullkomplementtyper, dvs. uten bur. Hvis de leveres som et komplett supplement, kan de brukes ved svært høye temperaturer.
Siden keramikk er mye hardere enn stål, er de sprø. Stål tåler store støt gjennom plastisk deformasjon, mens keramikk er utsatt for sprekker. Derfor anbefales ikke helkeramiske lagre, spesielt silisiumnitrid og silisiumkarbid, for bruk der det er sannsynlig med store støtbelastninger. På grunn av større sprøhet kan helkeramiske lagre bære omtrent 65 % til 75 % av belastningen til stållagre. Den begrensende hastigheten til helkeramiske lagre er bare ca. 25 % av hastigheten til samme stållager, fordi ringene er mindre runde og det er større risiko for plutselig svikt på grunn av lavere bøyestyrke sammenlignet med stål.
Bruk av silisiumnitrid eller silisiumkarbidlager med stålaksler eller hus i høytemperaturapplikasjoner kan forårsake monteringsproblemer på grunn av store forskjeller i ekspansjonskoeffisient. Hvis det ikke tas hensyn til den større utvidelsen av stålakselen i den keramiske innerringen ved høye temperaturer, kan det oppstå lagerskader. Zirconia er mindre problematisk fordi ekspansjonskoeffisienten er lik stål. Se avsnittet om tilpasning av aksel/hus for detaljer.
Hybridlager (prefiks "CB" eller "SCB"): Silisiumnitrid er det mest populære for kulene i hybridlagre da det bare har 40 % av tettheten til lagerstål, men er mye vanskeligere og gir større slitestyrke. Hybridlager er også i stand til høyere hastigheter på grunn av den lavere sentrifugalkraften som genereres av de keramiske kulene. Men på grunn av den lavere elastisiteten til ballene, er kontaktområdet mellom ballene og løpebanen mindre, noe som forårsaker et høyere kontakttrykk. Dette kan føre til at løpebanene slites raskere. Hastighetsøkningen for hybridlager er ca. 30-40 % med tilstrekkelig smøring. Hybridlager kan også fungere bedre med begrenset smøring, men kjørehastigheten bør reduseres. De er også mindre utsatt for kulesklir under høy akselerasjon med lav belastning.
Lagerholdere
Lagerholdere fordeler kulene jevnt rundt løpebanene for å forhindre ball-til-ball-kontakt og tillate høyere hastigheter. De hjelper også med å holde på fett rundt kulene og løpebanene. For større nøyaktighet og for å forhindre ytterligere friksjon, er det viktig å ikke tillate for mye radiell bevegelse av holderen. For dette styres buret av baller eller en av ringene.
Metall krone / bånd
Disse standardholderne er produsert av karbonstål for kromlager og rustfritt stål av AISI304- eller AISI420-kvalitet for rustfrie lagre. Disse ble ofte laget av messing som også ga høy temperatur, men dette er mye mindre vanlig på grunn av høyere kostnader for messing og fremskritt innen stålteknologi.
For høyere temperaturer anbefales vanligvis rustfritt stål. Kroneburet og båndburet utfører samme funksjon, men kroneburet brukes primært på mindre miniatyrlagre og tynnseksjonslagre der plassen er begrenset. Stålbur er å foretrekke for krevende driftsforhold og der det oppleves høye nivåer av vibrasjoner. Bur i 316 rustfritt stål kan monteres på helkeramiske lagre fra 8 mm boring og oppover.
Egnet for middels og lav hastighet
Tåler høyere temperaturer avhengig av ståltype
Krone Type – indre ring guidet
Båndtype – hovedsakelig kuleføring
Forsterket nylonkrone (TW)
Dette støpte glassfiberforsterkede syntetiske buret har bedre glideegenskaper enn stålbur og gir lavere dreiemomentvariasjoner. Den kan øke maksimalhastigheten med opptil 60 %, så den brukes ofte i høyhastighetsapplikasjoner og har gode lavstøyegenskaper. Denne holderen er ikke egnet for kryogene applikasjoner da den mister sin elastisitet under ca. 30°C. Ved vakuumapplikasjoner kan den bli sprø.
Høy hastighet og lite støy
Temperaturområde ca –
30 til + 120 ° C Ball guidet
Polyetylen krone (PE)
Denne lavhastighetsholderen er laget av polyetylen med høy tetthet (HDPE) og brukes i 316 lagre av rustfritt stål. Den har veldig god korrosjonsbestandighet, så den kan brukes i nærvær av sjøvann og mange kjemikalier.
Meget korrosjonsbestandig
Temperaturområde -40 til +80°C
Innerring guidet
PEEK Crown (PK)
PEEK-bur er ofte brukt i keramiske lagre, 316 rustfrie stållagre og PEEK-lagre. De er svært korrosjonsbestandige, har et bredt temperaturområde og egner seg for bruk i vakuummiljøer.
Meget korrosjonsbestandig
Lav utgassing, så egnet for vakuumbruk
Temperaturspenn -
70 til + 250 ° C Innerring guidet
PTFE-krone (PT)
Dette buret brukes til keramiske lagre, 316 rustfrie lagre og PTFE-lagre. Den er svært motstandsdyktig mot korrosjon og har et veldig bredt temperaturområde.
Meget korrosjonsbestandig
Temperaturspenn -
190 til + 200 ° C Innerring guidet
Nylon Crown (PA)
Dette brukes hovedsakelig i våre acetalplastlagre. I motsetning til TW-buret, er dette ikke et forsterket bur, så det er ikke egnet for høye hastigheter. Den er korrosjonsbestandig, men kan svelle etter noen måneder hvis den brukes konstant i vann eller et kontinuerlig fuktig miljø.
Korrosjonsbestandig
Temperaturområde -30 til +100°C
Innerring guidet
Fullt komplement (F/B)
Et komplett kulelager inneholder ekstra kuler og har ingen holder. Den brukes for sin større radielle belastningskapasitet, selv om aksial belastningskapasitet er veldig liten. Disse lagrene kan kun brukes ved lave hastigheter og lagermomentet økes på grunn av kule-til-kule-friksjon. Forbedrede stål- og herdeteknikker har økt belastningskapasiteten til lagre med merder, og fullkomplementlageret er mye mindre vanlig nå.
Høyere radiell belastningskapasitet
Mye lavere hastighet enn burtype
Lav aksial belastning
Økt lagermoment
Bekjempe vanlige holderproblemer
Fra smøresvikt til feiljustering av lagerfeil oppstår av en rekke årsaker. Holdere kan imidlertid gi etter for to vanlige problemer:
Hooping
Fenomenene når holderen slingrer som en hula-bøyle og forårsaker momenttopper i den roterende enheten. Holderen skal spore i et ekte periferisk plan konsentrisk med stigningsdiameteren til ballene.
Legg på (avvikling)
Når en aksial belastning påføres statiske lagre som har akselens akse i horisontal modus, faller kulene nedover til en posisjon hvor de er ulikt fordelt før belastningen påføres. Når den aksiale belastningen påføres, klemmer den ballene mellom de indre og ytre løpebanene. Nå som kulene holdes sikkert i posisjoner med ulik avstand, får de holderen til å binde seg. Denne bindingen kalles "retainer hang-up." Når lagerrotasjonen begynner, er holderen belastet og noen av kulene kan skli og forårsake skade som vil initiere for tidlig lagersvikt.
Lagerbeskyttere og tetninger
Lagre har forskjellige typer skjold og segl, ofte kalt nedleggelser. Disse lukkingene er ikke alltid nødvendige; skjermede og forseglede lagre gir imidlertid bedre beskyttelse mot forurensning og hjelper til med å holde på lagersmøremidler.
Skjold (ZZ)
De fleste av våre lagre har metallskjold. Skjoldet er designet for å forhindre at større partikler kommer inn i lageret mens fettet holdes inne i lageret. De kan presses inn i den ytre ringen av lageret (ikke avtagbare) eller sikres med låseringer (avtakbare). Siden beskyttelsen ikke kommer i kontakt med innerløpet, er det ingen økning i start- eller kjøremoment. Beskyttere på rustfrie lagre er vanligvis laget av AISI 304 rustfritt stål.
Unngå forurensning med større partikler
Reduser smøremiddellekkasje
Ikke øk dreiemomentet
Bredt temperaturområde, spesielt for rustfritt stål
Kontakttetning (2RS)
Standard lagertetninger består av nitril/BUNA-N gummi bundet til en metallskive. Skiver er laget av SPCC kaldvalset stål for kromstållager eller 304 rustfritt stål for rustfritt stållager. Noen størrelser er tilgjengelige med høytemperatur-PTFE-tetninger (opptil 250°C) eller Viton-tetninger (opptil 230°C). Den indre leppen på tetningen gnis mot den indre ringen av lageret for å gi en effektiv tetning mot mindre partikler som støv og fuktighet samtidig som det forhindrer lekkasje av smøremiddel. Kontakttetninger genererer mye høyere nivåer av friksjonsmoment enn tetninger og vil redusere den maksimale hastigheten til lageret. Under -40°C herder nitril og viton og gir dårlig forsegling, så PTFE-tetninger eller metallskjold bør vurderes ved svært lave temperaturer.
God beskyttelse mot forurensning
Reduserer smøremiddellekkasjen betydelig
Redusert makshastighet med omtrent 40 %
Betydelig økt lagermoment
Temperatur. Område –40°C/+110°C for NBR
Temperatur. PE-område –50°C/+110°C
Temperatur. Viton-område –40°C/+230°C
Temperatur. PEEK-område –70°C/+250°C
temperatur. PTFE-område –190°C/+250°C
Berøringsfri tetning (2RU)
Disse tetningene er også laget av nitrilgummi bundet til metallskiver, men gnis ikke mot den indre ringen av lageret og har derfor mindre effekt på lagermoment og maksimal hastighet enn kontakttetninger og kan derfor brukes i lavt dreiemoment, høyhastighetsapplikasjoner . De gir bedre beskyttelse enn metallskjerming, men tetter ikke så godt som kontakt.
God beskyttelse mot forurensning
Reduser smøremiddellekkasje
Ingen dreiemomentøkning
Påvirker ikke maksimal hastighet
Temperatur. Område –40°C/+110°C for NBR
Temperatur. PE-område –50°C/+110°C
Temperatur. PEEK-område –70°C/+250°C
Temperatur. PTFE-område –190°C/+250°C
Trenger du lagre som er beskyttet mot høy forurensning?
For bruk i mat- og drikkevare- eller farmasøytisk industri, må utstyr overholde strenge hygiene- og sikkerhetsstandarder. I disse miljøene er beskyttelse mot forurensning kritisk, så det er fordelaktig å velge en kontakttetning for å sikre at smuss ikke kommer inn i lageret. For utstyr som håndterer vanlige vask vil en kontakttetning også gi effektiv vannmotstand. Dette vil forhindre at fett spyles ut av lageret, rullen eller kulen glir eller overopphetes. Mange stållagre i denne industrien krever tilførsel av ikke-giftige smøremidler som oppfyller NSFs H1- eller H2-standarder.
Vil lageret fungere under ekstreme temperaturforhold?
Skjermede metalllagre tåler generelt høyere temperaturer enn forseglede lagre. For høytemperaturapplikasjoner kan 440 rustfrie stållagre brukes ved temperaturer opp til 300°C. Hvis den utsettes for ekstreme forhold, kan gummien eller plasten smelte, og hvis rusk smelter og kommer inn i løpebanene, kan det føre til at lageret svikter. I disse tilfellene anbefales skjermede lagre.
Med hvilken hastighet vil lageret gå?
For høyhastighetsapplikasjoner som sykling og skateboarding er berøringsfrie tetninger det foretrukne valget. Tilbyr bedre forurensningsbeskyttelse enn verner, og berøringsfrie tetninger påvirker ikke maksimal hastighet eller lagermoment.
De belastningsgrad er en retningslinje for belastningen et lager tåler i en applikasjon og brukes i levetidsberegninger. Vi uttrykker alltid belastningen til et lager i Kgf (kilogram kraft). Dette er kraften som utøves av et kilogram masse på jordens overflate. Andre steder kan du se krefter uttrykt i Newton. En Newton er definert som kraften som akselererer en masse på ett kilogram med en hastighet på en meter per sekund (eller 1 m/s²). Siden tyngdekraften på jordens overflate er 9.80665 m/s², er 1 Kgf = 9.80665 Newton, men for enkelhets skyld la oss si 1 Kgf = 10 Newton.
Dynamisk radiell belastningsvurdering
Dynamisk radiell belastningsgrad er offisielt definert som: "90 % konstant radiell belastning i et sett med identiske kromstållager, med bare den indre ringen som roterer, i en million omdreininger før de viser tegn til tretthet."
Én million rpm høres mye ut, men la oss se nærmere. Hvis du kjører med cirka 10,000 100 omdreininger per minutt (rpm) og bruker maksimal dynamisk belastning, vil lageret kun vare litt over en og en halv time (XNUMX minutter).
Disse tallene brukes til å beregne levetid, men i normale applikasjoner bør ikke lagre utsettes for i nærheten av slike belastninger med mindre du ikke forventer at de skal vare veldig lenge.
Hvis det kreves lang levetid, er det best å begrense den faktiske belastningen til mellom 6 % og 12 % av den dynamiske belastningen til lageret. Tåler tyngre belastning, men levetiden blir forkortet.
AISI440C/KS440 rustfrie stållagre vil støtte omtrent 80 % – 85 % av belastningstallene til kromstållagre. Trykklagerets belastning er basert på en konstant aksiallast på en million omdreininger. AUB Bearings' ekspertteam kan hjelpe med å gi vurderingsdata for levetid for et bredt spekter av forskjellige lagre.
Nominell statisk radiell belastning
Statiske radielle belastninger er rene radielle belastninger (eller aksiale belastninger for trykklager) som forårsaker fullstendig permanent deformasjon av kulene eller løpebanene.
Statiske belastninger nær dette tallet kan være akseptable for enkelte applikasjoner, men ikke der det kreves jevnhet eller nøyaktighet. Statiske belastninger for lagre i rustfritt stål er omtrent 75 % til 80 % av de for kromstållagre.
Lastekapasiteten til et lager kan være begrenset av smøremidlet. Enkelte smøremidler er kun egnet for lett belastning, mens andre er konstruert for bruk med høy belastning. Komplette lager har høyere belastningsklasser. Den aksiale belastningskapasiteten til radielle kulelagre kan økes ved å spesifisere løs radiell klaring.
Nominell aksial belastning
Kraftige lagertyper som 6200- eller 6300-serien kan tåle aksialbelastninger på opptil 50 % av den nominelle statiske radielle belastningen. På grunn av de grunne løpebanene, kan tynnveggede dype sporkulelagre bare oppta aksiale belastninger mellom 10 % og 30 % av lagerets statiske radielle belastning.
Merk at disse tallene er basert på rene aksiallaster. Ytterligere radielle laster eller momenter (feilinnrettingslaster) vil påvirke den aksiale lastkapasiteten. Overskridelse av de totale anbefalte grensene for kombinerte laster vil ha en negativ effekt på lagerets levetid.
Fullkomplement kulelager har et fyllingsspor bearbeidet i de indre og ytre ringene. Under aksialbelastninger forstyrrer sporet kulerotasjonen, så fullkomplementlager anbefales ikke for aksialbelastninger.
Bærende liv
Den beregnede livet til et lager er basert på belastning, driftshastighet og miljøfaktorer. Bransjestandarder krever vanligvis at 90 % av lagrene skal kunne repareres etter 1 million omdreininger og 50 % av lagrene skal kunne repareres etter 5 millioner omdreininger. Dette er kjent som lagertretthetsliv. Lagerlevetid er ofte undervurdert (av sikkerhetsgrunner) og de aktuelle variablene brukes til å beregne slik levetid.
Det kan også gjøres med følgende formel:
Innvendig klaring av kulelager
Intern klaring eller radiell klaring er mengden løshet mellom kulene og løpebanene til et lager.
Radiell klaring er klaringen målt vinkelrett på lageraksen, eller spesifikt: gjennomsnittlig ytre ringløpsdiameter minus gjennomsnittlig indre ringløpsdiameter minus (2 x kulediameter).
Aksialklaring er klaringen målt langs lagerets akse, kalt aksialklaring. Aksialspillet er omtrent 10 ganger den radielle klaringsverdien.
Radialspillet i et lager før installasjon kan refereres til som det "initielle" radielle sløret. Den "resterende" eller "løpende" radielle klaringen er det som gjenstår etter at lageret er installert. Ideelt sett bør den gjenværende radielle klaringen i lageret være null for å minimere kuleglidning og redusere aksialt spill (endespill), så det er veldig viktig å velge den initiale radielle klaringen riktig.
Under installasjonen er det mange faktorer som kan endre den radielle klaringen. En tett akselpasning (ofte kalt en interferenspasning eller presspasning) der akselen er litt større enn den indre ringen av lageret vil strekke den indre ringen, slik at den blir større. Dette reduserer det radielle spillet til interferenspasningen med opptil 80 %. En lignende situasjon kan oppstå hvis den ytre ringen sitter tett i huset. Forskjellen mellom aksel- og hustemperatur kan også være et problem. Hvis den indre ringen i lageret er varmere enn den ytre ringen, vil den utvide seg og redusere den radielle klaringen. Dette kan beregnes som følger:
Kromstål: 0.0000125 x (indre ringtemperatur – ytre ringtemperatur °C) x ytre ringløpsdiameter* i mm.
440 rustfritt stål: 0.0000103 x (indre ringtemperatur – ytre ringtemperatur °C) x ytre ringløpsdiameter * (mm).
* Den ytre ringløpsdiameteren kan grovt beregnes som: 0.2 x (d + 4D) der d er boringen i mm og D er den ytre diameteren i mm.
Det kan også være problemer, f.eks. er akselen laget av et annet materiale enn lagrene og huset og utvider seg på grunn av en annen ekspansjonskoeffisient. I dette tilfellet kan det være nødvendig med lagre med løsere radiell klaring.
Standard radiell klaring er vanligvis egnet, og disse lagrene er lett tilgjengelige, men noen ganger anbefales en ikke-standard klaring. Hvis belastningen er rent radiell, bidrar tett radiell klaring til lav støy, høyere stivhet og kjørenøyaktighet. En løsere radiell klaring er ønskelig for høye aksiale belastninger fordi det øker den aksiale belastningskapasiteten til lageret. Det vil også imøtekomme feiljustering mellom akselen og huset bedre.
Tett radiell klaring (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Betraktet for rent radielle belastninger og lav støy, lav vibrasjon applikasjoner. Vær oppmerksom på aksialbelastninger, høyhastighetsapplikasjoner, kraftige vibrasjoner og svært lavt dreiemoment. En interferenspasning skal ikke brukes.
Middels radiell klaring (MC3/MC4, P24/P35, CN): Mest brukt og tilgjengelig som standard, bortsett fra helkeramiske lagre med C3 som standard.
Løs radiell klaring (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): På grunn av større skyvelastkapasitet bør du vurdere høyere aksiallaster. Større interferenspasninger og akselfeil kan tolereres. Også egnet for tung belastning eller støtbelastning. Anbefales ikke for støysvake applikasjoner med mindre trangere radielle klaringer ikke er egnet.
Middels radiell klaring (MC3/MC4, P24/P35, CN): Mest brukt og tilgjengelig som standard, bortsett fra helkeramiske lagre med C3 som standard.
Løs radiell klaring (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): På grunn av større skyvelastkapasitet bør du vurdere høyere aksiallaster. Større interferenspasninger og akselfeil kan tolereres. Også egnet for tung belastning eller støtbelastning. Anbefales ikke for støysvake applikasjoner med mindre tettere radielle klaringer ikke er egnet.
Radiell klaring har ingenting med nøyaktighetsklasse eller toleranse å gjøre. Løst lager betyr ikke nødvendigvis lav lagernøyaktighet. Du kan bruke P4 (Abec7) klasse lagre med løsere radiell klaring, akkurat som du kan bruke P0 (Abec1) lagre med tettere radiell klaring, for mye klaring indikerer behov for tettere radiell klaring eller aksial forspenning.
I applikasjoner med lav støy eller høy hastighet, er null gjenværende radialspill ønskelig. Dette gir større stivhet, reduserer støy, gir større løpspresisjon og eliminerer kuleslip under akselerasjon. Dette oppnås ved å påføre en forspenning på lageret. Dette er den aksiale belastningen som påføres den indre eller ytre ringen for å motvirke effekten av den ytre ringen på den indre ringen og eliminere radialt spill.
Forhåndslast påføres vanligvis ved bruk av bølgeskiver eller fjærskiver og påføres vanligvis på en stasjonær ring som skal ha en glidende passform med akselen eller huset for å tillate aksial bevegelse. Hvis lageret er limt til akselen eller huset, kan du bruke en vekt for å holde lageret forhåndsbelastet mens limet herder. Mengden forhåndsbelastning bør være så liten som mulig. Overdreven forspenning vil resultere i høyt friksjonsmoment og rask feil.
Guide forhåndsbelastninger
Forhåndslast kategori | Forhåndslastbeløp Miniatyr og lite lager (Cr = Basic Dynamic Load Rating) | Forhåndslastbeløp Standard lager (Cr = Basic Dynamic Load Rating) | Egenskaper |
| Litt forhåndsbelastning | 0.50 % x Cr | 0.15 % x Cr | Lagerstivhet ikke nødvendig. Vekt på lavt dreiemoment. |
| Lett forhåndsinnlasting | 1.25 % x Cr | 0.58 % x Cr | Lagerstivhet og lavt dreiemoment er begge nødvendig. |
| Middels forhåndslast | 1.75 % x Cr | 1.28 % x Cr | Vekt på lagerstivhet. Relativt høyt dreiemoment. |
| Tung forhåndsbelastning | 2.50 % x Cr | 2.64 % x Cr | Vekt på lagerstivhet. Høyt dreiemoment. |
Maksimal kulelagerhastighet
En rekke faktorer påvirker kulelagerets hastighetsbegrensning, slik som temperatur, belastning, vibrasjon, radialspill, holder, smøremiddel, kulemateriale og lukkinger.
Hastighetene oppgitt i våre tekniske tegninger er kun omtrentlige og gyldige for lagre som brukes på en horisontal aksel med metallbur, standard toleransegrad og radiell klaring, middels belastning, roterende indre ring og egnet smøremiddel (se nedenfor). Vertikale akselapplikasjoner vil kreve en maksimal hastighetsreduksjon på ca. 20 prosent på grunn av redusert burføring og mindre effektiv oppbevaring av smøremiddel.
For høye temperaturer og høyere belastning vil også kreve lavere hastigheter. Lagre utstyrt med kontakttetninger kan ikke oppnå samme hastighet på grunn av økt friksjon mellom tetningsleppen og lagerets indre ring. Valg av smøremiddel kan også ha en betydelig innvirkning på nominell hastighet. Den maksimale hastigheten som et smøremiddel kan fungere effektivt med varierer etter type.
Følgende justeringsfaktorer er omtrentlige og basert på lagre med metallkroner eller tapebur. Hvis et egnet smøremiddel brukes, kan den maksimale hastigheten på lageret økes ved å bruke nylon- eller fenolholdere. Bruk av keramiske kuler kan øke lagerhastigheten med opptil 40 %, men keramiske kuler reduserer også belastningskapasiteten til lageret på grunn av den økte belastningen på lagerringene forårsaket av de hardere keramiske kulene.
Hastighetsreduksjonstabell:
| Roterende indre ring | Roterende ytre ring | ||
|---|---|---|---|---|
Åpen/ZZ | 2RS | Åpen/ZZ | 2RS | |
Petroleumsolje | Null reduksjon | 40 % reduksjon | 20 % reduksjon | 40 % reduksjon |
Syntetisk olje | Null reduksjon | 40 % reduksjon | 20 % reduksjon | 40 % reduksjon |
Silisiumolje | 30 % reduksjon | 40 % reduksjon | 50 % reduksjon | 50 % reduksjon |
Standard fett | 30 % reduksjon | 40 % reduksjon | 50 % reduksjon | 50 % reduksjon |
Høyhastighetsfett | Null reduksjon | 40 % reduksjon | 20 % reduksjon | 40 % reduksjon |
Silisiumfett | 30 % reduksjon | 40 % reduksjon | 50 % reduksjon | 50 % reduksjon |
Kulelager friksjonsmoment
Friksjonsmoment påvirker lagerets frie gang. Lagre som inneholder tøft fett vil ha problemer med å spinne. Dette betyr at den har et relativt høyt friksjonsmoment. Et lager som ikke er smurt vil spinne fritt, noe som betyr at det har lavt friksjonsmoment. Kraften som kreves for å spinne et lager avhenger i stor grad av rundheten til lageret, påført belastning, smøring og lukking. Den bedre rundheten og overflatefinishen til kulene og løpebanene betyr at det kreves mindre kraft for å spinne lageret. Jo større belastningen er, desto større blir deformasjonen av lagerkomponentene, noe som resulterer i økt motstand.
Når det gjelder smøring, gir gauge-oljer generelt lavere dreiemomentnivåer, spesielt ved svært lave hastigheter, men forskjellen mellom disse oljene og mange smørefett med lavt dreiemoment kan være svært liten, spesielt hvis lavfettfyllinger brukes Down. Høyviskositetssmøremidler kan øke lagermomentet betydelig på grunn av større smøremiddelmotstand. Fettlagre opplever korte topper i dreiemomentnivået da fettet bruker kort tid på å "bryte seg inn" eller fordele seg inne i lageret. Kontakttetninger vil øke momentverdiene betraktelig. Kraften som kreves for å rotere et lager fra hvile (startmoment) er litt større enn kraften som kreves for å holde det i gang (løpende dreiemoment).
Du kan beregne omtrentlige tall for friksjonsmoment ved å bruke denne enkle formelen:
Radialkulelager: 0.5 x 0.0015 x radiell belastning i Newton* x lagerboring (mm)
Aksiale kulelager: 0.5 x 0.0013 x aksiallast i Newton* x lagerboring (mm)
Dette er kun gyldig hvis lageret har en standard fylling med lavt dreiemoment smøring, ikke har kontaktpakninger og er utsatt for lav hastighet og lav belastning. For radielle kulelagre bør aksialbelastningen være mindre enn 20 prosent av radiallasten mens belastningen skal være rent aksial for trykklager. Kontakt oss hvis du trenger nøyaktige tall som tar hensyn til hastighet og smøremiddelviskositet.
Målene er i Newton millimeter (Nmm). Dette er en sammensatt momentenhet som tilsvarer dreiemomentet fra en kraft på ett newton (ca. 0.1 Kgf) påført over en avstandsarm på en millimeter.
Kulelagerstøy og vibrasjoner
Overdreven vibrasjon øker lagerstøyen og kan redusere lagrenes levetid betydelig. Lagerringer og kuler er ikke helt runde, og kulene og løpebanene, selv etter omfattende finsliping og polering, er ikke helt glatte. Maskineringsfeil i form av grove eller ujevne overflater kan føre til at den ene ringen beveger seg eller slingrer radialt i forhold til den andre, noe som forårsaker lagervibrasjoner og støy. Glattheten eller stillheten til lageret kan kontrolleres med et akselerometer som måler lagervibrasjoner i den ytre ringen, vanligvis roterer den indre ringen med 1800 rpm. For å forstå hvordan man måler lagervibrasjon, er det viktig å forstå hvordan vibrasjon fungerer.
Mengden oscillasjon i et vibrerende objekt kalles forskyvning. Når en ytre lagerring vibrerer, vil den ytre overflaten bevege seg oppover til øvre grense, deretter ned til nedre grense og deretter tilbake til startpunktet. Målingen mellom øvre og nedre grense kalles topp-til-topp-forskyvning. Hele oscillasjonsbevegelsen fra startpunkt gjennom øvre og nedre grenser og tilbake til startpunkt kalles a syklus. Denne vibrasjonssyklusen vil gjentas så lenge lageret roterer. Vi kan også måle antallet av disse syklusene i en gitt tid. Dette gir oss frekvens. Frekvens er oftest uttrykt som sykluser per sekund (CPS) eller Hertz (Hz) som er det samme.
Vibrasjoner kan øke utmattelseshastigheten og forkorte lagerlevetiden. Forskyvningsmålinger forteller oss ikke nok. Vibrasjoner i et lager eller en maskin vil vanligvis forekomme ved mange forskjellige frekvenser, og de bidrar alle til tretthet, så vi må ta alle disse vibrasjonsfrekvensene i betraktning i våre målinger av vibrasjon. Vi kan oppnå dette ved å måle vibrasjonshastighet.
Vibrasjonshastighet (forskyvning x frekvens) gir oss en god indikasjon på alvorlighetsgraden av vibrasjonen. Hvis en lagerkomponent beveger seg en bestemt avstand (forskyvning) med en bestemt hastighet (frekvens), må den bevege seg med en viss hastighet. Jo høyere vibrasjonshastighetsmåling, jo mer støyende blir lageret. Vibrasjonshastigheten måles på en Bearing Vibration Tester i mikron per sekund eller en Anderon Meter i Anderons. En Anderon tilsvarer 7.5 mikron per sekund. Avlesningene er delt inn i tre frekvensbånd: lav (50 til 300 Hz); medium (300 til 1800 Hz) og høy (1800 til 10000 Hz). Selv om vibrasjonshastighet viser utmattelsespotensialet, kan vibrasjonskraft forårsake deformasjon av kuler og ringer og kan være svært skadelig ved høye frekvenser der hastighetsavlesningene kan være ganske lave. Av denne grunn måler vi også vibrasjonsakselerasjon.
Vibrasjonsakselerasjon er en indikasjon på vibrasjonskraft (kraft = masse x akselerasjon) og siden kraft er skadelig ved høyere frekvenser, er vibrasjonsakselerasjon en nyttig måling der et lager vil oppleve vibrasjonsfrekvenser over 2000 Hz. Vibrasjonsakselerasjon måles i G (9.81 m/s²), men du vil ofte se disse målingene konvertert til desibel (dB).
En lav støy-/vibrasjonsvurdering oppnås ved å være spesielt oppmerksom på overflatefinishen til løpebanene og kulene, rundheten til ringene og kulene og korrekt burdesign. Finfiltrerte støysvake fett kan også brukes. Disse inneholder færre, mindre faste partikler som genererer støy når de passerer mellom ballene og løpebanen.
Eksterne faktorer som omgivende vibrasjoner kan påvirke lagerstøy. Et annet problem, spesielt med mindre og tynnseksjonslagere, er ringforvrengning forårsaket av dårlig aksel- eller husrundhet. Smuss eller støvforurensning vil også øke støy- og vibrasjonsnivået. Dårlig monteringspraksis eller feil håndtering er noen ganger skylden, og forårsaker sjokkbelastninger som igjen skaper riper eller bulker i løpebanen.
Kulelagersmøremidler
Riktig smøring er avgjørende for lagerytelsen. Smøring skaper en tynn film mellom kontaktområdene til lageret for å redusere friksjon, spre varme og hindre korrosjon av kulene og løpebanene. Smøremidler påvirker maksimale driftshastigheter og temperaturer, dreiemomentnivåer, støynivåer og til slutt lagerlevetid. Mineral- eller syntetiskbaserte smøremidler er mest brukt. Det finnes mange forskjellige typer designet for generell bruk eller høyhastighetsbruk, lavstøyapplikasjoner, vanntetting eller ekstreme temperaturer.
Silikon smøremidler har et bredt temperaturområde og viser mindre endring i viskositet med temperaturen. De er også godt vannavstøtende og trygge å bruke med de fleste plastmaterialer. De er ikke egnet for høye belastninger og høye hastigheter.
Perfluorerte eller PFPE smøremidler er ikke-brennbare, oksygenkompatible og svært motstandsdyktige mot mange kjemikalier. De vil ikke reagere med plast eller elastomerer. Mange har lavt damptrykk og egner seg for vakuum- eller renromsapplikasjoner, mens noen tåler temperaturer over 300°C.
Tørre smøremidler For bruk der standard smøremidler kan forårsake forurensning, for eksempel i vakuummiljøer. Populære materialer som molybdendisulfid eller wolframdisulfid kan poleres eller sputteres på kulene og løpebanene for å gi jevn drift og høyere driftshastigheter enn usmurte lagre.
Solide polymersmøremidler består av en syntetisk polymer impregnert med smøreolje, som fyller det meste av det indre rommet i lageret. Denne typen smøremiddel brukes vanligvis i støvete miljøer eller forseglede lagre hvor smøremiddellekkasje ikke kan tolereres, for eksempel rene miljøer og vertikale akselapplikasjoner. Solide smøremidler har utmerket vannmotstand og tåler regelmessig vask. De tåler også høye vibrasjoner og sentrifugalkrefter.
Dempende fett er mye brukt i bildeler for å forhindre rangler og knirking. De brukes også for å gi en "kvalitets" følelse til brytere, sklier, gjenger og gir. De kan brukes i sakte roterende lagre i for eksempel potensiometre av samme grunn.
Matvarekvalitets smøremidler er påkrevd for at mat- og drikkevareindustrien skal overholde strenge hygieneforskrifter. HI-godkjente smøremidler kreves for lagre der det kan være tilfeldig kontakt med matvarer og H2-godkjente fett brukes der det ikke er kontakt. Disse fettene er også designet for å være svært motstandsdyktige mot å bli vasket ut av rengjøringsprosesser.
Smøremiddelviskositet
Oljer og fett med lav viskositet brukes der det kreves lav smøremiddelmotstand, for eksempel følsomme instrumenter. Smøremidler med høyere viskositet kan spesifiseres for bruk med høy belastning, høy hastighet eller vertikal aksel. Lavviskositetsoljer (eller fett med lavviskositetsbaseoljer) foretrekkes for høyhastighetsapplikasjoner da de genererer mindre varme. Selv om smørefett ofte gir mye større motstand enn oljer, kan mange moderne smørefett med lavt dreiemoment gi dreiemoment som ligner på enkelte oljer, spesielt der en fylling med lavt fett brukes.
Oljer
De fleste oljer opprettholder konsistensen godt over et bredt temperaturområde og er enkle å påføre. For bruk med svært lavt dreiemoment bør en lett instrumentolje spesifiseres. Høyere kjørehastigheter er mulig med olje, men siden den har en tendens til ikke å holde seg på plass, må kontinuerlig smøring påføres med oljestråle, oljebad eller oljetåke med mindre hastighetene er lave eller rotasjonen er i korte perioder. En oljeimpregnert fenolholder eller en syntetisk holder laget av et materiale med svært lav friksjonskoeffisient som Torlon trenger ikke kontinuerlig utvendig smøring. Disse typer holdere brukes ofte i tannlager med høy hastighet og lavt dreiemoment.
fett
Fett er ganske enkelt oljer blandet med et fortykningsmiddel for å holde seg inne i lageret. Fett er generelt egnet for tung belastning og har den åpenbare fordelen av å gi konstant smøring over lang tid uten vedlikehold.
Overraskende nok kan for mye fett være dårlig for et lager. En høy fettfylling vil bety større rullemotstand (høyere dreiemoment) som kanskje ikke er egnet for mange bruksområder, men enda verre er risikoen for varmeoppbygging. Den ledige plassen inne i et lager er viktig for å la varmen stråle bort fra kontaktområdet mellom kuler og løpebane. Som et resultat kan for mye fett føre til for tidlig feil med mindre hastighetene er lave. Standardfyllingen er 25 % – 35 % av det indre rommet, men dette kan varieres ved behov. En mindre prosentandel kan spesifiseres for påføring med høy hastighet og lavt dreiemoment, mens mye høyere fylling kan være tilrådelig for påføring med lav hastighet og høy belastning.
Grease Speed Rating
Fett har hastighetsklassifiseringer, noen ganger kalt "DN"-klassifiseringer. Beregningen for "DN" til en applikasjon er som følger:
Hastighet i rpm x (lager-ID + lager-OD) ÷ 2
Anta at et lager roterer med 20,000 8 rpm. Lager-ID er 22 mm og OD er 300,000 mm. Formelen ovenfor gir en DN på 1 XNUMX, så fettet bør vurderes over dette tallet. Mange moderne smørefett er egnet for høye hastigheter med noen klassifisert til XNUMX million DN eller .
Produsenter kan bruke flere tilnærminger for å sikre en lang og vellykket lagerlevetid. Det første trinnet er å begrense radielle belastninger til mellom 6 % og 12 % av den dynamiske belastningen til lageret. Selv om lageret tåler høyere belastninger, vil dets levetid bli forkortet.
Det neste trinnet er å velge riktig materiale. Valg av riktig type lager kan også spille en viktig rolle, basert på AUB Bearings' erfaring som spesialister innen tynnseksjon, korrosjonsbestandig, miniatyrlager og keramiske lagre. Selv om alle radielle kulelagre har en viss trykkbelastningsevne, er det vanligvis best å bruke tunge lagre med dype løpebaner, hvis det er større trykkbelastninger, da de tåler opptil 50 % av den nominelle statiske radielle belastningen i aksialretningsbelastningen.
Selv om tynnseksjonslagere (forskjellen mellom lagerets indre og ytre diameter er liten) er svært egnet for kompakthet og vektreduksjon. På grunn av de grunne løpebanene, kan de bare tåle aksialbelastninger mellom 10 % og 30 % av lagerets statiske radielle belastning. Ytterligere radielle eller momentbelastninger vil ytterligere redusere skyvelastkapasiteten. Overdreven trykkbelastning på tynne seksjonslagere kan føre til at kulene kommer farlig nær toppen av løpebanen.
By velge riktig lager type og med tanke på nøkkelfaktorene som styrer radial- og skyvebelastninger, kan ingeniører sikre at de fortsetter å innovere mens de leverer de høyeste nivåene av presisjon, jevnhet og lagerlevetid.
