Følg meg på:
Veiledning om lagerbelastninger
Lagerbelastning kapasitet er avgjørende for levetiden og ytelsen. Utilstrekkelig bæreevne kan føre til for tidlig slitasje, overoppheting og katastrofal svikt, så det er avgjørende å vurdere lagerbelastning når du designer nye applikasjoner eller modifiserer eksisterende applikasjoner, spesielt etter lagerfeil. Denne bloggen tar sikte på å introdusere informasjon om lagerbelastninger og gi konstruktive forslag for å velge passende lagre.
Hva er bærende belastning?
Lagerbelastning er mengden kraft eller trykk som utøves på lageret. I detalj overføres kraften fra den ene lagerringen til den andre gjennom noen eller alle rullende elementer. Vanligvis overføres den påførte belastningen til akselen, deretter til den indre bane av lageret, og til slutt til den ytre bane. Lagre tåler ulike belastninger, som radiell belastning, aksial belastning, sentrifugal belastning, etc. Størrelsen og retningen på lagerlastene avhenger av ulike faktorer, inkludert utstyrsvekt, driftshastighet, akselerasjon, retardasjon, sjokk, vibrasjon, temperatur og smøring. Feil justering, installasjon eller vedlikehold kan også påvirke lagerbelastninger.
Bærelastform
Lagerbelastning i tradisjonell forstand inkluderer aksiallast, radiell last og veltemoment. Lagre tåler mange typer belastninger. Enten de er i drift eller ikke, vil de bære arbeidsbelastninger, egenvektlaster, skråningslaster, kollisjonslaster, temperaturbelastninger osv. Nedenfor introduserer vi manifestasjonene av bærelast i detalj.
Lager radiell belastning
Radielle lagerbelastninger er vinkelrett på akselens akse og virker på lagerets ytre ring. De er forårsaket av vekten av utstyret eller kreftene til roterende deler. For å beregne radiell kapasitet, bestemme vekten til de støttede komponentene og kreftene som virker på dem, fordel belastningen mellom lagrene og sørg for at belastningen beregnet ved hjelp av produsentens spesifikasjoner er innenfor den maksimale kapasiteten til det valgte lageret. Hvis applikasjonen din krever lagre for å håndtere radielle belastninger, vil radielle kulelagre eller vinkelkontaktlager med lav kontaktvinkel være et godt valg.
Lager aksial belastning
Aksiale laster, også kalt skyvelaster, virker parallelt med akselens akse og virker på de indre eller ytre ringene til lageret. De er forårsaket av trykk eller spenning og kan være ensrettet eller toveis. De overfører kraft jevnt for å produsere en balansert lastfordeling. Vinkelkontaktlager med høyere kontaktvinkler (omtrent 25°) er gode valg for aksialbelastningsapplikasjoner, men for forskjøvede aksialbelastninger virker momenter på den indre banen, noe som resulterer i ujevn lastfordeling på lagerrulleelementene. For å beregne aksial lastkapasitet, vurder lagerstørrelse, materiale og geometri, samt lastretning og størrelse. Produsenter vurderer lagre basert på standardiserte formler og tester, og bruksområder med høy aksial belastning inkluderer pumper, biltransmisjoner og kompressorer.
Bærelastkapasitet kan beregnes ved hjelp av en rekke formler og programvareprogrammer, inkludert lagerprodusentens kataloger, online kalkulatorer og simuleringer av finite element analyse (FEA). De mest brukte formlene for radielle og aksiale belastninger er:
Radiell lastkapasitet = ( C/P)^(1/3)x Fr, aksiallastkapasitet = (C0/P)^(1/2)x Fa.
Blant dem er C den grunnleggende dynamiske belastningen, P er den ekvivalente dynamiske belastningen, C0 er den grunnleggende statisk belastning vurdering, Fr er den radielle belastningen, og Fa er den aksiale belastningen. For å oppnå nøyaktige resultater når du beregner lagerbelastningskapasiteten, vennligst kontakt eksperter anbefaler eller bruk et programvareprogram levert av lagerprodusenten.
Lager sentrifugallast
Sentrifugalbelastninger genereres av rotasjonshastigheten til applikasjonen, spesielt høyhastighetsapplikasjoner som turbiner og sentrifuger. Når den indre ringen roterer rulleelementene, beveger de seg tangentielt i en rett bane, men den ytre ringen må tvinge dem til å følge buen til lageret. Denne interaksjonen skaper sentrifugale radielle belastninger, og den maksimale hastigheten på applikasjonen er noen ganger begrenset av kraften den skaper. Sentrifugallastbegrensninger.
Statisk belastning
Statisk belastning av lager refererer til den maksimale kraften eller det maksimale momentet som lageret utsettes for i radielle, aksiale og andre retninger når lageret ikke roterer. Statisk belastning er en viktig parameter i lagerdesign. Det er en del av den grunnleggende belastningsgraden til lageret og er også en av de viktige referansedataene for å bestemme levetiden til lageret.
Dynamisk belastning
Den dynamiske belastningen til lageret refererer til den maksimale belastningen som lageret bærer under rotasjon. Det beregnes vanligvis ved å bruke formelen for beregning av dynamisk ekvivalent last. Størrelsen på den dynamiske belastningen på lageret påvirker direkte levetiden og ytelsen til lageret. Derfor må lagerprodusenter vurdere virkningen av dynamisk belastning når de designer og produserer lagre. Beregningsmetoden for dynamiske lagerbelastninger avhenger av type lager og bruksbetingelsene. Den dynamiske ekvivalentlastberegningsformelen brukes vanligvis, og beregningsmetoden er som følger:
P = (Fr^2 + Fa^2)^0.5
Blant dem er P den dynamiske ekvivalente lasten; Fr er den radielle belastningen; Fa er aksiallasten. Verdiene for radiell belastning og aksial belastning må beregnes i henhold til spesifikke bruksforhold, mens den dynamiske ekvivalentlasten beregnes omfattende basert på faktorer som lagergeometri, materiale, avvik og antall lagre.
Lager statisk belastning
Den grunnleggende statiske belastningen til et rullelager (radial Cor, aksial Coa) refererer til den ekvivalente fantomradiale belastningen eller sentral aksial statisk belastning når en viss kontaktspenning er forårsaket i kontaktsenteret mellom lagerets rullende elementer og løpebanen under maksimal belastningsapplikasjon. . Den statiske belastningen bestemmes under antatte belastningsforhold. For radielle lagre refererer den statiske belastningen til den radielle belastningen. For radielle trykklager (vinkelkontaktkulelager) refererer det til den radielle komponenten av lasten som belaster halvsirkelløpet i lageret. For trykklager refererer det til den sentrale aksiallasten. Det vil si at den radielle grunnleggende statiske belastningen og den aksiale grunnleggende statiske belastningen til lageret refererer til den maksimale belastningen som lageret kan bære når det er statisk eller roterende. Bæreevnen til dype sporkulelagre ved stasjonære eller sakte roterende (hastighet n≤10r/min) er den nominelle statiske lasten.
Lager dynamisk belastningsgrad
Den nominelle dynamiske belastningen til lageret er den konstante radielle belastningen (konstant aksial belastning) som rullelageret teoretisk kan tåle. Den grunnleggende nominelle levetiden under denne belastningen er 100W omdreininger. Den grunnleggende dynamiske belastningen til lageret reflekterer lagerets evne til å motstå rulletretthet. . De grunnleggende dynamiske belastningsgradene til radiallagre og aksiallagre kalles henholdsvis den radielle grunnleggende dynamiske belastningen og den aksiale grunnleggende dynamiske belastningen, representert ved Cr og Ca. Bæreevnen til dype sporkulelagre ved rotasjon (hastighet n>10r/mim) er den grunnleggende dynamiske belastningen.
Fast belastning
Den resulterende radielle belastningen som virker på lagerringen bæres av det lokale området av ringløpsbanen og overføres til det motsatte området av akselen eller lagersetet. Denne lasten kalles en fast last. Karakteristikken for en fast last er at den resulterende radielle lastvektoren er relativt stasjonær i forhold til hylsen. Verken hylsen eller den resulterende radielle belastningen roterer eller de roterer med samme hastighet og regnes som faste belastninger. Hylser som tåler fast belastning kan bruke en løsere passform.
Roterende last
Den syntetiske radielle belastningen som virker på lagerringen roterer langs omkretsretningen til løpebanen, og belastningen som bæres av hver del i rekkefølge kalles rotasjonsbelastning. Rotasjonsbelastning er karakterisert ved rotasjonen av den resulterende radielle lastvektoren i forhold til hylsen. Det er tre situasjoner med roterende last:
en. Lastretningen er fast og hylsen roterer;
b. Lastvektoren roterer og hylsen er stasjonær;
c. Lastvektoren og hylsen roterer med forskjellige hastigheter.
Oscillerende laster og ubestemte laster
Noen ganger kan ikke retningen og størrelsen på lasten bestemmes nøyaktig. For eksempel, i høyhastighets roterende maskineri, i tillegg til belastningen i fast retning av rotorvekten, er det også en roterende belastning forårsaket av en ubalansert masse. Hvis denne roterende lasten er større enn den faste lasten, Hvis den er mye større, vil den resulterende lasten fortsatt være en rotasjonslast. Og hvis den roterende lasten er mye mindre enn den faste lasten, er den resulterende lasten en oscillerende last. Uavhengig av roterende last eller svinglast, endres størrelsen og retningen konstant. Under variable arbeidsforhold kan belastningen på enkelte hylser være roterende belastninger, faste belastninger eller svingende belastninger. Denne typen belastning kalles en ubestemt belastning.
Oscillerende laster og ubestemte laster bør behandles på samme måte som rotasjonslaster når det gjelder passform. For løs passform vil forårsake skade til parringsflaten. Hylsen og akselen eller setehullet som roterer i forhold til belastningsretningen bør velge overgangspasning eller interferenspasning. Interferensstørrelsen er basert på prinsippet om at når lageret jobber under belastning, vil ikke ringen "krype" på motflaten på akselen eller i setehullet. For tunge belastninger bør passformen generelt være tettere enn for lett belastning og normal belastning. Jo tyngre belastningen er, desto større bør tilpasningsforstyrrelsen være.
Arbeidslasting
Når lageret fungerer, bærer det summen av selve maskinens vekt og vekten av den tunge gjenstanden, og overfører sakte totalvekten til lageret.
Temperaturbelastning
Mekanisk utstyr vil generere en viss temperatur under drift, og disse temperaturene må absorberes av lagrene slik at lagrene tåler alle temperaturer.
vindlast
Når maskinen arbeider i friluft, må virkningen av vindbelastning vurderes, inkludert vindretning, regn, tordenvær osv. Ovennevnte er kun noen av belastningene som bæres av svinglagerinnretningen. Svinglagerenheten må faktisk tåle belastning for å takle all vekt og belastning av maskinen i drift. Under normale omstendigheter har selve dreieplatelageret monteringshull, smøreolje og tetningsanordninger, som kan møte de ulike behovene til ulike typer verter som arbeider under forskjellige arbeidsforhold.
Risikobelastning
Uventet og uforutsigbar belastning som bæres av det roterende lageret, sidekraft, risikokraft, utilsiktet vold osv. Derfor må utvalget av lagre ha en sikkerhetsfaktor for å sikre at det er idiotsikkert.
Bærer minimumsbelastning
Rullelagre brukes til å redusere friksjon i roterende maskineri ved å fjerne så mye glidefriksjon som mulig fra systemet ved å bruke rullefriksjon med lavere friksjonskoeffisient. Men selv om rulleelementlagre forsøker å redusere den totale friksjonen i systemet, krever de individuelle rulleelementene i lageret fortsatt en viss mengde friksjon for å rulle fremfor å gli. Denne interne friksjonen skapes ved å påføre belastning på lageret. Denne lasten kan genereres internt gjennom forhåndsbelastning eller gjennom en eksternt påført last.
Med mange radiallagre er det vanligvis gitt en viss plass mellom rulleelementene og løpebanen for å tillate termisk ekspansjon og forhindre at lageret setter seg fast. "Dette interne klaring skaper såkalte laste- og lossesoner innenfor lageret. Når akselen roterer, beveger rulleelementene seg inn og ut av den ytre ringens bærende sone. Når rulleelementene beveger seg inn og ut av lastesonen, endres hastigheten på rulleelementene. Hvis Det er ingen minimumsbelastning på rulleelementene og akselerasjon inn og ut av lastsonen kan være svært skadelig.
Hvorfor er belastning viktig for lagre?
Dersom et rullelager ikke oppfyller minimumsbelastningen, kan det oppstå en rekke forhold som forkorter lagerets levetid betydelig. Utglidning som glir mellom rullende elementer og løpebaner kan ødelegge smøremiddelfilmen og forårsake flekker. Utsmøring vil ikke bare skade rulleoverflaten, men også føre til at temperaturen stiger. Lasten plasseres på et bur inne i lageret. Vanligvis er bur utformet for å hindre at rullende elementer kommer i kontakt med hverandre. Men når minimumsbelastningen ikke er oppfylt, dvs. når det ikke er trekkkraft, må buret nå drive rulleelementene i stedet for trekkkraften til løpebanen. Dette skaper uforklarlige belastninger på merden og kan føre til for tidlig merdsvikt.
Faktorer som påvirker lagerbelastning
Materialer, struktur, produksjonsprosess, arbeidsbelastning, rotasjonshastighet, temperatur og smøreforhold er hovedfaktorene som påvirker den interne lastfordelingen til lageret. Under bruk og vedlikehold av lagre er det nødvendig å ta hensyn til endringer i disse faktorene og deres innvirkning på lagrenes levetid og driftsstabilitet for å sikre normal drift av lagrene.
Strukturelle faktorer
Strukturen til lageret har også en viss innvirkning på bæreevnen. Strukturen til lageret inkluderer hovedsakelig indre og ytre ringer og rullende elementer. Lagre med sfæriske rulleelementer har høyere radiell belastningskapasitet enn lagre med rulleformede rulleelementer.
Produksjonsprosessen
Produksjonsprosessen er en av de viktige faktorene som påvirker bæreevnen. Produksjonsprosesser inkluderer varmebehandling, presisjonsbearbeiding, montering, etc. Disse påvirker direkte utseendekvaliteten og lagerets egenkvalitet, og påvirker deretter lagerkapasiteten.
arbeidsmengde
Arbeidsbelastningen til lageret refererer til kraften og momentet lageret bærer. Det er en av de viktigste faktorene som påvirker lastfordelingen inne i lageret. Størrelsen og retningen til arbeidsbelastningen bestemmer direkte spenningen og lastfordelingen til ulike deler inne i lageret. Når lagerets arbeidsbelastning er ujevn, vil lastfordelingen inne i lageret være tilsvarende ujevn, noe som vil forårsake lokal skade og utmattingsbrudd på lageret.
Rotasjonshastighet
Rotasjonshastigheten til lageret refererer til rotasjonshastigheten til de rullende elementene inne i lageret. Det er en av de viktige faktorene som påvirker lastfordelingen inne i lageret. Økningen i rotasjonshastighet vil øke treghetskraften til rulleelementene inne i lageret, noe som resulterer i større belastning på lagersammenstillingen. I tillegg, når rotasjonshastigheten er for høy, er lagermaterialet utsatt for tretthet og overoppheting, noe som også vil påvirke lastfordelingen inne i lageret.
Temperatur
Temperatur er en annen viktig faktor som påvirker lastfordelingen inne i lageret. Når lageret fungerer, vil temperaturen inne i lageret stige på grunn av friksjon og varme. Når temperaturen stiger, vil materialegenskapene til ulike deler inne i lageret endres, og dermed påvirke lastfordelingen inne i lageret. Hvis temperaturen er relativt høy, kan polymerburet inne i lageret, den termisk stabile temperaturen til stålet, tetninger osv. Den indre klaringen til et lager og dets endring med temperaturen har en betydelig innvirkning på størrelsen på lastsonen i lageret. Når det er stor temperaturforskjell mellom de to endene av lageret (dvs. den varme akselen og det kalde huset), vil den innvendige klaringen til lageret reduseres. Dette vil skape høyere belastninger og høyere rullefriksjon i lagrene.
Smøreforhold
Smøreforhold er en annen nøkkelfaktor som påvirker lastfordelingen i lageret. Når lageret fungerer, trenger det smøreolje eller fett for å opprettholde smøretilstanden, og reduserer dermed friksjonen og slitasjen inne i lageret. Når smøreforholdene er dårlige, vil lokal tørr friksjon og varmeakkumulering oppstå inne i lageret, noe som vil føre til ujevn lastfordeling inne i lageret og gjøre lagersvikt sannsynlig.
Lager og lastretning
Under normale omstendigheter, for krav til ren radiell belastning, kan dype sporkulelager eller sylindriske rullelager velges. Og hvis det er en trykkkulelager, den er kun egnet for å bære en moderat mengde ren aksial belastning. over kan enveis skyvekulelager bare bære lagerbelastning fra én retning. Hvis det er et toveis trykkkulelager eller et toveis trykkvinkelkontaktlager, kan det bære aksialbelastninger i begge retninger. For eksempel, hvis lageret er utsatt for kombinerte radielle og aksiale belastninger, da vinkelkontaktkulelager eller koniske rullelager brukes vanligvis. Og hvis det er et firepunkts kontaktkulelager og et toveis skyvevinkelkontaktkulelager, tåler det den kombinerte belastningen i begge retninger.
Hvis lasten virker bort fra midten av lageret, kan det oppstå et veltemoment. I følge lagerprodusenter i rustfritt stål tåler dobbeltrads kulelager veltemomenter, men det anbefales at du velger sammenkoblede vinkelkontaktkuler eller sammenkoblede koniske rullelager. Ansikt-til-ansikt-typer er tilgjengelige, og rygg-til-rygg-typer er bedre. Selvfølgelig kan du også velge kryssede koniske rullelager osv.
Konklusjon
Ved valg av lagre bør applikasjonskrav, belastningstype, hastighet, miljø og temperatur vurderes. Kulelager er egnet for lav til middels belastning, mens rullelagre er egnet for høyere belastning. Glidelager er egnet for maskiner med lav hastighet og høy belastning. Ved regelmessig vedlikehold av lagre ved å inspisere, rengjøre og smøre dem for å sikre optimal ytelse og levetid. Aubearing tilbyr et bredt utvalg av lagre for forskjellige forhold og bruksområder, og gir høykvalitetsprodukter og ekspertråd. For informasjon, kontakt oss.