Design och teknik

Kärnan i Aubearing ligger i vår förmåga att samarbeta med kunder för att uppnå unika designer och tillämpningar, och att erbjuda innovativa och kostnadseffektiva lösningar. Med många års applikationskunskap och precisionsinstrumentering har vår ingenjörspersonal årtionden av praktisk erfarenhet som täcker hundratals olika tillämpningar och industrier, inklusive medicin , robotik , gruvutrustning , jordbruksutrustning, fordonsindustrin , motorcyklar , cyklar , verkstadsmaskiner, schaktningsutrustning, skogsbruk , förpackning , vattenreningsutrustning, tryckutrustning och så vidare, vilket gör det möjligt för dem att skräddarsy optimala lagerdesign- och tekniska lösningar för specifika tillämpningar.

Tillsammans kan vi tillverka det bästa lagret för dina krävande specifikationer, ofta med toleranser som mäts i miljondelar av en tum. Vi inbjuder dig att besöka våra anläggningar och vi välkomnar möjligheten att besöka din i ett försök att tillhandahålla lösningar för alla dina behov.

Aubearings interna tekniklabb

Vårt tekniska laboratorium är utrustat med avancerade precisionsinstrument och avancerad utvärderingsprogramvara (ej begränsad till användning inklusive Solid Works, AutoCAD), som snabbt och effektivt kan utvärdera lagerapplikationer. Det unika "Aubearing Analysis System" utvärderar lager ur flera perspektiv. Våra konstruktionsingenjörer optimerar noggrant racewayprofiler för att maximera belastningsklasser, hastighetsbegränsningar och utmattningslivslängd. Särskild hänsyn har tagits till "Design for Manufacture" för att säkerställa optimal återstående belastning på löpbanan för överlägsen prestanda. Samtidigt är många applikationer i dammiga och förorenade förhållanden, så lagertätningar anses också förhindra kontaminering.

Spara tillverkningskostnad

Cirka 70 % av lagertillverkningskostnaderna (materialkostnader, verktygskostnader och monteringskostnader) bestäms av konstruktionsbeslut, medan de återstående 30 % av kostnaderna utgör produktionsbeslut såsom processplanering eller val av verktygsmaskin. Vårt mål är att optimera specialanpassade lager för att vara kostnadseffektiva i produktion, montering och underhåll med bibehållen hög kvalitet. Aubearing kan rekommendera lagerstorlek, rullande element, hårdhet, växelkonfiguration etc. och tillverkar lagerstorlekar från 200 mm ID till 6,000 XNUMX mm OD för att möta dina krav på belastning, storlek, rotation och livscykel.

Bärande termer och beräkningar bör varje konstruktör känna till

Lager finns i praktiskt taget alla roterande enheter i utrustning och kraftöverföringsapplikationer. De producerar mjuk roterande rörelse och minskar friktion och slitage. När de dimensioneras och används på rätt sätt kommer de flesta lager att fungera i många år utan att behöva bytas ut.

Roterande lager är ett brett begrepp som inkluderar glidlager, hydrostatiska och hydrodynamiska lager, magnetiska lager och rullningslager. Rulllager kan delas upp ytterligare efter rullningselementtyp - kula, rulle och nålrulle. Varje mekanisk konstruktionsingenjör som använder kul- eller rullager i sin montering bör vara bekant med beräkningar för lagerlivslängd och lagerbelastning. Kunskap om dessa grundläggande formler hjälper till att säkerställa en robust design optimerad för lång livslängd.

Bär liv

Lagrets livslängd (L) definieras som det antal timmar som lagret kan köras med en given konstant hastighet innan det visar de första tecknen på utmattning i materialet i antingen lagerringen eller något av de rullande elementen.

Lagrets märklivslängd (L10) är livslängden i timmar vid en specifik konstant hastighet som 90 % av en grupp av till synes identiska lager kommer att fullborda eller överskrida. Märklivslängd hänvisar också till livslängden för ett enda lager förknippad med 90 % tillförlitlighet. Lagrets livslängd för lager som arbetar med konstant varvtal kan också uttryckas i timmar och kallas L10h. Enheterna för klassificering av livslängd är i miljoner varv (106 varv).

Lagerbelastningsklasser

Lagerbelastningen uttrycks med olika termer, var och en med en unik definition. Statiska belastningar avser belastningar på ett icke-roterande lager.

Grundlastvärde (CB) är en beräknad konstant last för radiella och vinkelkontaktlager. Det är den belastning som en grupp av uppenbarligen identiska lager kan uthärda under en miljon varv av den inre ringen medan den yttre ringen hålls stationär. Enheterna för grundläggande belastning är pund (lb) eller Newton (N).

Den grundläggande statiska belastningen (Co) är den radiella belastningen på ett icke-roterande lager som motsvarar en beräknad kontaktspänning vid den mest belastade kontaktpunkten mellan rullelementet och löpbanan som ger en total permanent deformation av rullelementet och löpbanan av 0.0001 av rullelementets diameter. Enheterna för grundläggande statisk belastning är pund (lb) eller Newton (N).

Statisk ekvivalentlast (Po) är en beräknad statisk, radiell last. Den definieras som den belastning som skulle orsaka samma totala permanenta deformation vid det mest belastade rullelementet och löpbanan som den som inträffar under det faktiska belastningsförhållandet. Enheterna för statisk ekvivalent belastning är pund (lb) eller Newton (N).

Den grundläggande dynamiska belastningen (C) är den beräknade konstanta radiella belastningen som en grupp av till synes identiska lager med en stationär yttre ring statistiskt sett kan uthärda en miljon varv av den inre ringen. Enheterna för grundläggande dynamisk belastning är pund (lb) eller Newton (N).

Dynamisk ekvivalent last (P) är en av faktorerna som används i lagerlivsekvationer. Det är en konstant, hypotetisk radiell belastning, som har samma inverkan på lagrets livslängd som den som uppstår under det faktiska belastningsförhållandet. Enheterna för dynamisk ekvivalent belastning är pund (lb) eller Newton (N).

beräkningar

Lagrets livslängd (L10) kan beräknas med följande formel. Variabler som krävs är grundläggande dynamisk belastning (C) och den dynamiska ekvivalenta belastningen för lagret (P).

L ₁₀ = (C/P) ³

L ₁₀ = nominell livslängd (10 ⁶ varv); C = grundläggande dynamisk belastningsklassning (lb eller N); P = dynamisk ekvivalent belastning (lb eller N)

För att omvandla från varv till timmar dividera med varvtalet (rpm).

L _{10 timmar} = (C/P) ³ x [(10 ⁶ varv) / (N varv/min x 60 min/timme)] = 16667/N x (C/P) ³

N = hastighet (rpm)

1. P = VF _r

2. P = XVF _r + YF _a

P = dynamisk ekvivalent last; V = rotationsfaktor; X = radiell faktor; Y = dragkraftsfaktor; Fr = radiell belastning; Fa = axiell last

När lagrets ytterdiameter (OD) är lika med eller mindre än 0.625 tum, kan följande värden användas: X = 0.56, Y = 2.10 och e = 0.16. För lager större än 0.625 tum i diameter, se tabellen nedan. Faktor "e", som visas i den sista kolumnen i tabellen nedan, representerar förhållandet mellan Fa/VFr. Om Fa/VFr < e, används formel (1); om Fa/VFr > e används formel (2).

Även om dessa formler erbjuder en bra utgångspunkt kan andra faktorer också påverka lagerlivslängd och belastningsklasser.

I vissa applikationer kan belastningarna och hastigheten variera under drift. Detta kan inkluderas i lagerbelastningsberäkningar om last- och hastighetsvariationerna är kända variabler.
Smörjning är en annan faktor som kan ha en betydande inverkan på lagrets livslängd. För tätade lager är det ofta smörjmedlets livslängd som avgör lagrets livslängd.
Miljöförhållanden och föroreningar kan också påverka lagrets livslängd negativt.
Lagermaterial kan också påverka prestandan. Till exempel bör belastningen för 440C rostfritt stål minskas med cirka 20 % jämfört med 52100 lagerstål. Lagrets livslängd är inte en exakt vetenskap på grund av dessa faktorer och andra, men användningen av dessa formler hjälper ingenjörer att utveckla en säker och pålitlig design för sina sammansättningar.

Kullagerdesign

De enastående egenskaperna kullagren är resultatet av tekniskt krävande kvalitetsegenskaper som uppnår maximala prestandagränser. Olika åtgärder i design, såsom förspänning eller flera arrangemang av lager, motverkar prestandabegränsningar och ökar prestandakapaciteten hos lager.

FÖRLADDNINGSLAGREN

Förspänning definieras som en konstant verkande axiell kraft på ett kullager som skapar en elastisk deformation i kontaktområdet för kulorna och löpbanorna.

PRESTANDAOPTIMERING GENOM FÖRBELASTNING

Att installera kullager med styv eller fjäderförspänning optimerar många prestandaegenskaper för lagerdrift.

Minskad fjädring säkerställer generering av en definierbar radiell och axiell styvhet (se diagram)
Hög körnoggrannhet och användbarhet även vid växlande belastning
Minskade vibrationer och buller
Undvik glidning och friktion i rullelementets kontakt vid höga hastigheter och hög acceleration
Minskad glidfriktionsdelar vid höga hastigheter (minskad kontaktvinkeländring mellan inre och yttre ring)
Ökad lastkapacitet (på grund av externa belastningar och rotationshastigheter) med lång livslängd

STELHET

Styvhet definierar mängden axiell krafteffekt [N] på kullagret, vilket orsakar en förskjutning i lagerringen med 1 μm.

Lämplig förspänning ökar lagrets styvhet och stödjer lagrets lastbärande förmåga mot arbetskrafter.

LYFTKRAFT

Lyftkraft är den kraft med vilken lagret blir belastningsfritt genom en central axiell belastning på en lagersats.
Om den yttre axiella lasten överstiger lyftkraften, …
… kulorna och löpbanorna på det olastade kullagret inte längre är i konstant kontakt.
… slitaget ökar genom ökad glidfriktion.

FJÄDER FÖRBELASTNING

DESIGNENS EGENSKAPER:

Lager 1 (arbetssidan) är axiellt fixerat i huset, lager 2 är anordnat axiellt rörligt (fast säte för innerringarna på axeln)
Fjäderkraften på den yttre ringen av lagret 2 säkerställer en konstant förspänning för båda lagren
Den erforderliga fjäderförspänningen ställs in med hjälp av fjäderrörelsen (vägkraftsfunktion enligt fjäderkarakteristikkurvan)
För perfekta förspänningsresultat krävs en tillräcklig axiell rörlighet för den inställda yttre ringen på det flytande lagret
Justeringen av justeringsfjädern sker i den yttre axiallastens verkningsriktning
Vid användning av enkla lager: <~>, oavstämda lager kan användas
Vid användning av lager i tandem (<< ~ >>) säkerställer lager av samma typ (L, M eller S) en jämn lastfördelning

EGENSKAPER:

Förspänningen – oberoende av hastighet och temperatur – beror uteslutande på fjäderkraften
Fjäderkraften resulterar i en lika stor förspänning av lagret och axiallagret
Termisk expansion av axel och hus har ingen inverkan på förspänningen
Fjäderbelastade lagersystem kan ha de högsta hastigheterna

STYVA FÖRBELASTNINGSLAGERSSETT

Arrangemanget av flera lager i så kallade lagersatser ökar bärförmågan, styvheten och lyftkraften.

Således är den radiella styvheten för alla arrangemang:
vid α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
vid α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Referensvärden för lagerpar i O- eller X-arrangemang (se lagerdata).
Driftsrelaterade influenser (som RPM, belastning) beaktas inte.

FLERA ORDNINGAR MED 2 LAGER (LAGERPAR)

Med styv lagerförspänning erbjuder specificerade lagerpar i O-, X- eller tandemarrangemang en effektiv, kostnadseffektiv och teknisk lösning för många applikationer.

O ARrangemang (DB)

>Tryckledningarna divergerar i lageraxelns riktning

>Stor stödbas (H) och hög styvhet mot tippmoment
Axial kraftupptagning i båda riktningarna

Lagerpar i O-arrangemang

X-ARrangemang (DF)
Tryckledningar konvergerar i riktning mot lageraxeln

>Okänslig för escape-fel
>Minskad stödbasstorlek och lutningsstyvhet
>Axiell kraftupptagning i båda riktningarna

Lagerpar i X-arrangemang

TANDEMARrangemang (DT)
Parallellt arrangemang till lastriktning

>Högre axiell lastkapacitet (faktor 2) än enkellager
>Båda lagren har samma kontaktvinkel och är placerade mot ett tredje lager

Lagerpar i tandem

FLERA ORDNING MED 3 ELLER LAGER (LAGERSET)

Med maximala krav på systemstyvhet eller höga belastningar ger X, O eller tandemarrangemang med 3 eller lager enastående prestandaegenskaper.

UPPORDNING MED 3 LAGER

UPPORDNING MED 4 LAGER

MELLANRINGAR

PRESTANDAOPTIMERING GENOM MELLANRINGAR
Man kan uppnå differentierad optimering av individuella kvalitetsegenskaper hos parade lager genom att installera mellanringar (distansringar). Bredden på en mellanring är åtminstone bredden på ett individuellt lager.

EGENSKAPER:
>Öka stödbasen (H) och öka den radiella styvheten
>Optimering av värmeavledning
>Förbättrad lagersmörjning tack vare optimerad oljematning och utlopp

Mellanringbredd ≥ Enkel lagerbredd

DESIGNENS EGENSKAPER:

>Material: 100 Cr6, eller liknande, härdat (minst 45 HRC)
>Försiktighet måste iakttas för att säkerställa en god plan parallellitet mellan mellanringarna (se även komponenternas noggrannhet).
>Den erforderliga parallelliteten hos den yttre och inre mellanringen säkerställs genom planslipning av båda ringarna i en klämoperation.
>Vid lagersatser med mellanringar (till exempel <||<||>||>) slipas distansringen mellan lagren av med olika tryckledningsbanor och därmed koordineras förspänningen.

Avståndsring mellan olika tryckledningsbanor

ÄNDRING AV FÖRBELASTNING MED MELLANRINGAR

Mellanringar ger en förändring till förspänning för redan samordnade kullager.

Om bredden på axelns mellanring är mindre än bredden på huset...

… förspänningen i O-arrangemanget ökar

… förbelastningen i X-matrisen reduceras

KONTAKTVINKEL OCH SAMORDNINGSPRECISION

KONTAKTVINKEL ⍺0

Vinkeln på de raka linjerna mellan kontaktpunkterna: Innerringbanan – kula – yttre ringbanan och den radiella nivån definierar kontaktvinkeln.

Kontaktvinkeln bestäms beroende på det radiella lagerspelet (lagerspel) och löpbanornas oskulation.

Lastöverföringar mellan båda lagerringarna görs över kontaktpunkterna på löpbanorna med kulorna.

Jämn lastfördelning på de enskilda lagren i lagerarrangemang sätter samma kontaktvinkel på alla belastade lager.

Standardkontaktvinkel C (15°) och E (25°) )

KONTAKTVINKLEN ÄNDRAS BEROENDE PÅ ANVÄNDNING GENOM ...

… yttre krafter
... inre krafter
(Centrifugalkraften hos inre ring och kulor vid höga hastigheter)
... innerring passar
… temperaturskillnader från innerring till ytterring.
Avvikelser i kontaktvinkeln orsakar förändringar i lageregenskaperna,
som påverkar lagerdriften.

Ytterligare kontaktvinklar finns på begäran.

PRECISION AV KONVERTERINGSDElarna

Vägledande värden för axeljusteringar och form- och lägestoleranser (DIN EN ISO 1101)

OPTIMERING AV PASSFORMEN MED HÖGA VARVTAL

Med ökande RPM (från ca n · Dm = 1.5 . 106 mm/min.) kan den progressivt ökande centrifugalkraften orsaka en breddning av den inre ringen och leda till funktionella stötar. Till exempel:

>Glidning av innerringen vid kontakten med axeln och vid kontaktytorna
>Friktionskorrosion
>Vibrationer

För att motverka lyft av innerringen rekommenderas en starkare passform.

Korrigeringsfaktorer för en överdimensionerad lagerkonstruktion och lagerserie:

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

Gäller för solida skaft. För ihåliga axlar (50%): Korrektionsfaktor = 0.8

SPÄNNLAGER SÄTTAR TILLSAMMANS

PRESTANDAOPTIMERING GENOM PRECISIONSNÖTTER

Användningen av precisionsmuttrar för att klämma lager (uppsättningar) stödjer ett optimalt utnyttjande av prestandakapaciteten hos GMN högprecisionskullager.

DESIGN :

Noggrann installation med precisionsmuttrar förhindrar (avbrott, eventuellt uppföljning med bindestreck: mikrorörelser);
mikrorörelser orsakar kontaktkorrosion.

>Slipa mutterns sidor i rät vinkel mot mutterns och axelns gänga för att förhindra lutning av lagret eller böjning av axeln (max 2 μm utloppstolerans)
>Fäst precisionsmuttern på axeln (mot att lossa)
>Mellanbrickor och bussningar måste göras parallella med planen (max. 2 μm)

En tillräckligt hög axiell klämkraft fixerar lagren i det avsedda läget och säkerställer erforderlig förspänning, precision och styvhet hos lagret.

INSTALLATION:

>Smörj gängan lätt
>Skruva i precisionsmuttrarna med 2 till 3 gånger TARGET åtdragningsmoment, släpp dem sedan igen och fäst dem med önskat vridmoment (kompensation av temperaturberoende dimensionsförändringar av innerringarna och sätena)
>Den erforderliga pressbandningen av flera lager (axiellt) och den nödvändiga övervinnandet av friktionsmotståndet när lagren pressas på axeln (radialt) säkerställs av det 2 till 3 gånger primära (breakout) åtdragningsmomentet

Värden för spännkrafter och åtdragningsmoment är erfarenhetsbaserade vägledande värden och kan skilja sig beroende på applikation.