Oblikovanje in inženiring

V središču podjetja Aubearing je naša sposobnost sodelovanja s strankami pri iskanju edinstvenih zasnov in aplikacij ter zagotavljanje inovativnih in stroškovno učinkovitih rešitev. Naši inženirji, ki se opira na dolgoletno znanje o aplikacijah in precizne instrumentacije, imajo desetletja praktičnih izkušenj, ki pokrivajo stotine različnih aplikacij in panog, vključno z medicino , robotiko , rudarsko opremo , kmetijsko opremo , avtomobilsko industrijo , motornimi kolesi , kolesi , inženirskimi stroji, opremo za zemeljska dela, gozdarstvom, embalažo, opremo za čiščenje vode, tiskarsko opremo in drugimi, kar jim omogoča, da prilagodijo optimalno zasnovo ležajev in inženirske rešitve za specifične aplikacije.

Skupaj lahko izdelamo najboljši ležaj za vaše natančne specifikacije, pogosto s tolerancami, izmerjenimi v milijoninkah palca. Vabimo vas, da obiščete naše objekte in pozdravljamo priložnost, da obiščete vaše, da bi zagotovili rešitve za vse vaše potrebe.

Aubearingov interni tehnološki laboratorij

Naš tehnični laboratorij je opremljen z naprednimi natančnimi instrumenti in napredno programsko opremo za vrednotenje (ki ni omejena na uporabo, vključno s Solid Works, AutoCAD), ki lahko hitro in učinkovito oceni aplikacije ležajev. Edinstveni »Aubearing Analysis System« ocenjuje ležaje z več vidikov. Naši oblikovalski inženirji skrbno optimizirajo profile dirkalnih poti, da povečajo nazivne obremenitve, omejitve hitrosti in življenjsko dobo. Posebna pozornost je bila namenjena "Design for Manufacture", da se zagotovi optimalna preostala napetost na dirkalni stezi za vrhunsko zmogljivost. Hkrati je veliko aplikacij v prašnih in onesnaženih pogojih, zato se za preprečevanje kontaminacije upoštevajo tudi tesnila ležajev.

Prihranite stroške izdelave

Približno 70 % stroškov izdelave ležajev (stroški materiala, stroški orodja in stroški montaže) so določene z odločitvami o načrtovanju, medtem ko preostalih 30 % stroškov predstavljajo proizvodne odločitve, kot je načrtovanje procesa ali izbira strojnega orodja. Naš cilj je optimizirati ležaje po meri, da bodo stroškovno učinkoviti pri proizvodnji, montaži in vzdrževanju, hkrati pa ohranjajo visoko kakovost. Aubearing lahko priporoči velikost ležaja, kotalne elemente, trdoto, konfiguracijo zobnikov itd., in proizvaja velikosti ležajev v razponu od 200 mm notranjega premera do 6,000 mm zunanjega premera, da izpolni vaše zahteve glede obremenitve, velikosti, vrtenja in življenjskega cikla.

Izrazi ležajev in izračuni bi jih moral poznati vsak projektant

Ležaje najdemo v skoraj vseh vrtljivih sklopih v opremi in aplikacijah za prenos moči. Proizvajajo gladko rotacijsko gibanje in zmanjšujejo trenje in obrabo. Če so dimenzionirani in pravilno uporabljeni, bo večina ležajev delovala več let, ne da bi jih bilo treba zamenjati.

Rotacijski ležaj je širok pojem, ki vključuje drsne ležaje, hidrostatične in hidrodinamične ležaje, magnetne ležaje in kotalne ležaje. Kotalne ležaje je mogoče nadalje razčleniti glede na vrsto kotalnih elementov - kroglični, valjčni in igelni valj. Vsak strojni inženir, ki v svoj sklop vgrajuje kroglične ali valjčne ležaje, mora poznati izračune življenjske dobe ležaja in obremenitve ležaja. Poznavanje teh osnovnih formul bo pomagalo zagotoviti robustno zasnovo, optimizirano za dolgo življenjsko dobo.

Ob življenje

Življenjska doba ležaja (L) je opredeljena kot število ur, v katerih lahko ležaj deluje pri določeni konstantni hitrosti, preden pokaže prve znake utrujenosti v materialu bodisi ležajnega obroča ali katerega koli od kotalnih elementov.

Nazivna življenjska doba ležaja (L10) je življenjska doba v urah pri določeni stalni hitrosti, ki jo bo doseglo ali preseglo 90 % skupine navidezno enakih ležajev. Ocenjena življenjska doba se nanaša tudi na življenjsko dobo enega ležaja, povezano z 90-odstotno zanesljivostjo. Življenjska doba ležajev, ki delujejo s konstantno hitrostjo, se lahko izrazi tudi v urah in se imenuje L10h. Enote za oceno življenjske dobe so v milijonih vrtljajev (106 rev).

Ocene nosilnosti

Nosilna obremenitev je izražena z različnimi izrazi, od katerih ima vsak svojo definicijo. Statične obremenitve se nanašajo na obremenitve na nerotacijski ležaj.

Osnovna nosilnost (CB) je izračunana konstantna obremenitev za radialne in kotne kontaktne ležaje. To je obremenitev, ki jo lahko prenese skupina na videz enakih ležajev za en milijon vrtljajev notranjega obroča, medtem ko zunanji obroč miruje. Enote za osnovno nosilnost so funti (lb) ali newtoni (N).

Osnovna statična obremenitev (Co) je radialna obremenitev nerotacijskega ležaja, ki ustreza izračunani kontaktni napetosti na najbolj obremenjeni točki stika med kotalnim elementom in tekalno stezo, ki povzroči popolno trajno deformacijo kotalnega elementa in tekalne steze. 0.0001 premera kotalnega elementa. Enote za osnovno statično obremenitev so funti (lb) ali newtoni (N).

Statična ekvivalentna obremenitev (Po) je izračunana statična, radialna obremenitev. Opredeljena je kot obremenitev, ki bi povzročila enako skupno trajno deformacijo na najbolj obremenjenem kotalnem elementu in stiku dirkalne steze kot tista, ki se pojavi pri dejanskih pogojih obremenitve. Enote za statično ekvivalentno obremenitev so funti (lb) ali newtoni (N).

Osnovna dinamična obremenitev (C) je izračunana konstantna radialna obremenitev, ki jo lahko skupina navidezno enakih ležajev z mirujočim zunanjim obročem statistično prenese en milijon vrtljajev notranjega obroča. Enote za osnovno dinamično obremenitev so funti (lb) ali newtoni (N).

Dinamična ekvivalentna obremenitev (P) je eden od faktorjev, ki se uporabljajo v enačbah življenjske dobe ležajev. To je stalna, hipotetična radialna obremenitev, ki ima enak vpliv na življenjsko dobo ležaja kot tista, ki se pojavi pri dejanskih pogojih obremenitve. Enote za nazivno dinamično ekvivalentno obremenitev so funti (lb) ali newtoni (N).

Izračuni

Življenjsko dobo ležaja (L10) lahko izračunate z naslednjo formulo. Zahtevani spremenljivki sta osnovna dinamična obremenitev (C) in dinamična ekvivalentna obremenitev ležaja (P).

L ₁₀ = (C/P) ³

L ₁₀ = nazivna življenjska doba (10 ⁶ vrt./min); C = osnovna dinamična nosilnost (lb ali N); P = dinamična ekvivalentna obremenitev (lb ali N)

Za pretvorbo vrtljajev v ure delite s hitrostjo (rpm).

L _{10 ur} = (C/P) ³ x [(10 ⁶ vrt.) / (N vrt./min x 60 min/h)] = 16667/N x (C/P) ³

N = hitrost (rpm)

1. P = VF _r

2. P = XVF _r + YF _a

P = dinamična ekvivalentna obremenitev; V = faktor vrtenja; X = radialni faktor; Y = faktor potiska; Fr = radialna obremenitev; Fa = osna obremenitev

Če je zunanji premer ležaja (OD) enak ali manjši od 0.625 in, se lahko uporabijo naslednje vrednosti: X = 0.56, Y = 2.10 in e = 0.16. Za ležaje s premerom večjim od 0.625 palca glejte spodnjo tabelo. Faktor "e", prikazan v zadnjem stolpcu spodnje tabele, predstavlja razmerje Fa/VFr. Če je Fa /VFr < e, se uporabi formula (1); če je Fa/VFr > e, se uporabi formula (2).

Medtem ko te formule ponujajo dobro izhodišče, lahko tudi drugi dejavniki vplivajo na učinkovito življenjsko dobo ležaja in ocene obremenitve.

V nekaterih aplikacijah se lahko obremenitve in hitrost med delovanjem razlikujejo. To je mogoče upoštevati pri izračunih obremenitve ležajev, če so variacije obremenitve in hitrosti znane spremenljivke.
Mazanje je še en dejavnik, ki lahko pomembno vpliva na življenjsko dobo ležaja. Pri zatesnjenih ležajih življenjska doba maziva pogosto določa življenjsko dobo ležaja.
Okoljski pogoji in onesnaženje lahko prav tako negativno vplivajo na življenjsko dobo ležaja.
Tudi material ležaja lahko vpliva na delovanje. Na primer, stopnje obremenitve za nerjavno jeklo 440C je treba zmanjšati za približno 20 % v primerjavi z jeklom za ležaje 52100. Življenjska doba ležaja zaradi teh in drugih dejavnikov ni natančna znanost, vendar bo uporaba teh formul inženirjem pomagala razviti varno in zanesljivo zasnovo za njihove sklope.

Oblikovanje krogličnih ležajev

Izjemne lastnosti krogličnih ležajev so rezultat tehnično zahtevnih kakovostnih karakteristik, ki dosegajo najvišje meje zmogljivosti. Različni ukrepi pri oblikovanju, kot so prednapetost ali več razporeditev ležajev, preprečujejo omejitve zmogljivosti in povečujejo zmogljivost ležajev.

PREDOBREMENJENI LEŽAJI

Prednapetost je definirana kot nenehno delujoča aksialna sila na kroglični ležaj, ki ustvarja elastično deformacijo v kontaktnem območju kroglic in kanalov.

OPTIMIZACIJA ZMOGLJIVOSTI S PREDNALOŽENJEM

Namestitev krogličnih ležajev s togo ali prednapetostjo vzmeti optimizira številne značilnosti delovanja ležaja.

Zmanjšano vzmetenje zagotavlja ustvarjanje določljive radialne in aksialne togosti (glej diagram)
Visoka natančnost teka in uporabnost tudi pri spreminjajočih se obremenitvah
Zmanjšane vibracije in hrup
Izogibajte se zdrsu in trenju v stiku kotalnih elementov pri visokih hitrostih in velikih pospeških
Zmanjšano drsno trenje delov pri visokih hitrostih (zmanjšana sprememba kontaktnega kota med notranjim in zunanjim obročem)
Povečana nosilnost (zaradi zunanjih obremenitev in hitrosti vrtenja) z dolgo življenjsko dobo

TOGOST

Rigidnost določa količino učinka aksialne sile [N] na kroglični ležaj, ki povzroči premik ležajnega obroča za 1 μm.

Ustrezna prednapetost poveča togost ležaja in podpira nosilnost ležaja proti delovnim silam.

DVIGNA SILA

Dvižna sila je sila, pri kateri ležaj postane brez obremenitve zaradi središčne osne obremenitve na ležajnem kompletu.
Če zunanja osna obremenitev presega dvižno silo, …
… kroglice in vodila neobremenjenega krogličnega ležaja niso več v stalnem stiku.
… obraba se poveča s povečanjem drsnega trenja.

PREDNAPET VZMETI

OBLIKOVNE ZNAČILNOSTI:

Ležaj 1 (delovna stran) je aksialno pritrjen v ohišju, ležaj 2 je aksialno gibljivo nameščen (fiksen sedež notranjih obročev na gredi)
Vzmetna sila na zunanjem obroču ležaja 2 zagotavlja konstantno prednapetost obeh ležajev
Zahtevana prednapetost vzmeti je nastavljena s hodom vzmeti (funkcija pot-sila glede na krivuljo vzmeti)
Za popolne rezultate prednapetosti je potrebna zadostna aksialna gibljivost nastavljenega zunanjega obroča na plavajočem ležaju
Nastavitev nastavitvene vzmeti poteka v smeri delovanja zunanje osne obremenitve
Pri uporabi posameznih ležajev: <~>, lahko uporabite nenastavljene ležaje
Pri uporabi ležajev v tandemu (<< ~ >>) ležaji istega tipa (L, M ali S) zagotavljajo enakomerno porazdelitev obremenitve.

ZNAČILNOSTI:

Prednapetost – neodvisno od hitrosti in temperature – izhaja izključno iz sile vzmeti
Vzmetna sila povzroči enako prednapetost ležaja in potisnega ležaja
Toplotno raztezanje gredi in ohišja nima vpliva na prednapetost
Vzmetni ležajni sistemi imajo lahko največje hitrosti

KOMPLET TOGI PREDOBTEGNJENI LEŽAJ

Razporeditev več ležajev v tako imenovanih ležajnih sklopih poveča nosilnost, togost in dvižno silo.

Tako je radialna togost za vse ureditve:
pri α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
pri α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Referenčne vrednosti za ležajne pare v O- ali X-razporeditvi (glejte podatke o ležajih).
Vplivi, povezani z delovanjem (kot so RPM, obremenitev), niso upoštevani.

VEČ RAZPOREDITEV Z 2 LEŽAJEMA (LEŽAJNI PAR)

S togo prednapetostjo ležaja ponujajo določeni ležajni pari v O, X ali tandemu učinkovito, stroškovno učinkovito in tehnično rešitev za številne aplikacije.

O ARANŽMA (DB)

>Tlačni vodi se razhajajo v smeri ležajne osi

>Velika oporna osnova (H) in visoka togost proti nagibnim momentom
Absorpcija aksialne sile v obe smeri

Ležajni par v O postavitvi

X ARANŽMA (DF)
Tlačni vodi se stekajo v smeri ležajne osi

> Neobčutljiv na ubežne napake
> Zmanjšana velikost podporne osnove in togost nagibanja
> Absorpcija aksialne sile v obe smeri

Ležajni par v X postavitvi

TANDEMSKI ARANŽMA (DT)
Vzporedna razporeditev glede na smer obremenitve

>Večja aksialna nosilnost (faktor 2) kot enojni ležaj
>Oba ležaja imata enak kontaktni kot in sta nameščena proti tretjemu ležaju

Ležajni pari v tandemu

VEČ RAZPOREDITEV S 3 ALI LEŽAJI (LEŽAJNI SET)

Z največjimi zahtevami glede togosti sistema ali visokih obremenitev, X, O ali tandemski razporeditvi s 3 ali ležaji zagotavljajo izjemne karakteristike delovanja.

ARANŽMAJI S 3 LEŽAJI

ARANŽMA S 4 LEŽAJI

VMESNI OBROČI

OPTIMIZACIJA DELOVANJA PREKO VMESNIH OBROČEV
Diferencirano optimizacijo posameznih kakovostnih karakteristik parnih ležajev lahko dosežemo z vgradnjo vmesnih obročev (distančnih obročev). Širina vmesnega obroča je najmanj enaka širini posameznega ležaja.

ZNAČILNOSTI:
> Povečanje nosilne baze (H) in povečanje radialne togosti
>Optimizacija odvajanja toplote
> Izboljšano mazanje ležajev zahvaljujoč optimiziranemu dovajanju in izpustu olja

Širina vmesnega obroča ≥ Širina posameznega ležaja

OBLIKOVNE ZNAČILNOSTI:

>Material: 100 Cr6 ali podoben, kaljen (vsaj 45 HRC)
>Paziti je treba na dobro ravninsko vzporednost med vmesnimi obroči (glejte tudi natančnost komponent).
>Zahtevana vzporednost zunanjega in notranjega vmesnega obroča je zagotovljena z ravninskim brušenjem obeh obročev v enem vpenjalnem postopku.
>Pri ležajnih garniturah z vmesnimi obročki (npr. <||<||>||>) se distančni obroček med ležaji brusi z različnimi trajektorijami tlačnega voda in tako se prednapetost uskladi.

Distančni obroč med različnimi potmi tlačnega voda

SPREMEMBA PREDOBETETA Z UPORABO VMESNIH OBROČEV

Vmesni obroči omogočajo spremembo prednapetosti že koordiniranih krogličnih ležajev.

Če je širina vmesnega obroča gredi manjša od širine ohišja ...

… prednapetost v O-razporeditvi se poveča

… prednapetost v nizu X se zmanjša

STIČNI KOT IN NAtančnost KOORDINACIJE

KONTAKTNI KOT ⍺0

Kot ravnih črt med kontaktnimi točkami: vodilo notranjega obroča – krogla – vodilo zunanjega obroča in radialno raven določa kontaktni kot.

Kontaktni kot se določi glede na zračnost radialnega ležaja (zračnost ležaja) in nihanje kanalov.

Prenosi obremenitev med obema ležajnima obročema se izvajajo preko kontaktnih točk kanalov s kroglicami.

Enakomerna porazdelitev obremenitve na posamezne ležaje v razporeditvi ležajev določa enak kontaktni kot na vseh obremenjenih ležajih.

Standardni kontaktni kot C (15°) in E (25°) )

KONTAKTNI KOT SE SPREMENI GLEDE NA DELOVANJE PREKO …

… zunanje sile
… notranje sile
(Centrifugalna sila notranjega obroča in kroglic pri visokih hitrostih)
… notranji obroč se prilega
… temperaturne razlike od notranjega obroča do zunanjega obroča.
Odstopanja kontaktnega kota povzročijo spremembe ležajnih karakteristik,
ki vplivajo na delovanje ležaja.

Nadaljnji kontaktni koti so na voljo na zahtevo.

NATANČNOST DELOV ZA PRETVORBO

Orientacijske vrednosti za nastavitve gredi ter tolerance oblike in položaja (DIN EN ISO 1101)

OPTIMIZACIJA PRILAGAJANJA Z VISOKIMI VRTLJAJI

Z naraščajočim številom vrtljajev (od približno n · Dm = 1.5 . 106 mm / min.) lahko postopno naraščajoča centrifugalna sila povzroči razširitev notranjega obroča in povzroči funkcionalne udarce. Na primer:

>Zdrs notranjega obroča na stiku z gredjo in na kontaktnih površinah
> Torna korozija
> Vibracije

Da bi preprečili dviganje notranjega obroča, priporočamo močnejše prileganje.

Korekcijski faktorji za preveliko konstrukcijo ležaja in serijo ležaja:

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

Velja za polne gredi. Za votle gredi (50 %): Korekcijski faktor = 0.8

NAPEZALNI LEŽAJNI SETI SKUPAJ

OPTIMIZACIJA ZMOGLJIVOSTI Z NAtančnimi maticami

Uporaba preciznih matic za vpenjanje ležajev (kompletov) podpira optimalno izrabo zmogljivosti visoko natančnih krogličnih ležajev GMN.

OBLIKOVANJE :

Previdna namestitev z natančnimi maticami preprečuje (prekinitev, morebitno nadaljevanje z vezajem: mikro premiki);
mikro premiki povzročajo kontaktno korozijo.

> Stranice matice obrusite pod pravim kotom glede na navoj matice in gredi, da preprečite nagibanje ležaja ali upogibanje gredi (največja toleranca iztekanja 2 μm)
> Pritrdite natančno matico na gred (proti popuščanju)
>Vmesne podložke in puše morajo biti vzporedne z ravninami (maks. 2 μm)

Dovolj velika aksialna vpenjalna sila pritrdi ležaje v predvidenem položaju in zagotavlja zahtevano prednapetost, natančnost in togost ležaja.

NAMESTITEV:

>Rahlo namažite navoj
>Natančne matice privijte z 2- do 3-kratnim CILJNIM momentom zategovanja, nato jih ponovno sprostite in privijte z želenim momentom (kompenzacija temperaturno odvisnih dimenzijskih sprememb notranjih obročev in sedežev)
>Potrebno stiskanje več ležajev (aksialno) in potrebno premagovanje tornega upora, ko so ležaji pritisnjeni na gred (radialno) zagotavlja 2- do 3-kratni primarni (odlomni) moment zategovanja.

Vrednosti vpenjalnih sil in zateznih momentov so okvirne vrednosti na podlagi izkušenj in se lahko razlikujejo glede na uporabo.