Den ultimata guiden till tunna sektionslager

Den ultimata guiden till tunna sektionslager

Tunnsektionslager utvecklades när standarddjupa spårkullager var otillräckliga för vissa applikationer. Tunnsektionslager har ett mycket litet tvärsnitt i förhållande till sin diameter. Denna design avgör att tunnsektionslager har en mindre designvolym och lägre massa, samtidigt som den uppnår hög styvhet och driftnoggrannhet. 

Rulllagerserie standardiserad enl DIN ISO, tunnsektionslagers tvärsnitt ökar med ökande diameter, och alla storlekar av tunnsektionslager i en serie har samma tvärsnitt. ”Det finns flera definitioner av tunnsektionslager i branschen, en av de vanligaste är att ett lager betraktas som tunnsektion när diametern är än 4 gånger större än det radiella tvärsnittet. Tvärsektionsdimensioner kan variera, men är vanligtvis kula dubbla diametern." Typiska applikationer för tunnsektionslager är de kritiska applikationer där utrymmet är begränsat, vikten måste minimeras, absolut noggrannhet måste upprätthållas och belastnings- och vridmomentkrav fortfarande kräver användning av kullager. I sådana applikationer hjälper tunna sektionslager till att minska kostnaderna jämfört med standardstorlekar för djupa spårkullager och har fördelen av att endast använda ett lager med liten påverkan på totalvikten.

Varje tunnsektionslagerapplikation har specifika krav. Dessa potentiella skillnader gör vissa tunnsektionslager bättre alternativ än andra. När det kommer till tunna lager finns det tre olika typer att tänka på:

A-typ-tunt-sektionslager

Ett typ tunt sektionslager

C-Typ-tunt-sektionslager

C-typ tunt sektionslager

4-punktskontakt X-Type tunna lager

X-typ tunt sektionslager

Typ A – Vinkelkontakt tunna sektionslager

Vinkelkontakt tunnsektionslager används främst i tuffa miljöer med höga axiella belastningar. Det rekommenderas i allmänhet inte att använda ett enda A-typ vinkelkontaktlager för tunn sektion för att stödja moment eller vända axiella belastningar, men två A-typlager som ett duplexlagerpar kan lätt stödja sådana belastningar. Stabiliteten, belastningskapaciteten och repeterbarheten för A-typ vinkelkontakt tunn-sektion dubbellagerpar är bättre än för C-Type tunna sektionslager.

  • Båda ringarna av typ A vinkelkontaktlager med tunn sektion har extra djupa kulspår (spårdjup = 25 % av kulans diameter).

  • A-typ tunnsektionslager med vinkelkontakt har tillräckligt med radiellt spel för att ge en 30° kontaktvinkel (α) som tål axiella belastningar.

  • Buren för A-typ vinkelkontakt tunna sektionslager är i en cirkulär påse, i vilken antalet kulor står för cirka 67 % av alla kulor.

TYP A Tunt sektionslager LADNINGSSKICK

Radial

Axial

Moment

Reversering
Axial

Kombinerad
Radial
Thrust

bra

Utmärkt

Använd i par
Utmärkt

Använd i par
Utmärkt

bra

Ger större (envägs) axiell lastkapacitet än C- eller X-typlager:

  • Den yttre ringen är vanligtvis försänkt för att minska en axel på löpbanan, och den yttre ringen är monterad över den inre ringen, kulorna och buren för bekvämlighet (med hjälp av temperaturskillnaden mellan de två ringarna).

  • A-typ vinkelkontakt tunnsektionslager är ett icke-separerbart lager som kan bära större radiella belastningar och samtidigt bära en stor mängd axiell belastning i en riktning.

  • Vid bäring av axiella belastningar är ytorna på de inre och yttre ringarna i tunnsektionslager med vinkelkontakt typ A ungefär jämna, vilket minimerar förspänningsjusteringar.

  • A-typ tunnsektionslager för vinkelkontakt installeras vanligtvis mittemot ett annat lager av samma typ så att axiella belastningar existerar för att upprätta och bibehålla kontaktvinkeln och ta emot omvända axiella belastningar med minimal axiell rörelse

Typ C – tunna radiella kullager

C-typ kullager med tunn sektion har en djup spårkuladesign vars spår tål höga belastningar och är den föredragna lösningen för applikationer med radiella belastningar. Som du kan förvänta dig kan tunna lager av typ C också hantera måttliga axialbelastningar, omvända axialbelastningar och momentbelastningar.

  • Båda ringarna i kullager av C-typ har extra djupa kulspår (spårdjup = 25 % av kulans diameter).

  • Den inre ringen har en excentrisk förskjutning inom den yttre ringen, ungefär halva bollens avstånd.

  • Ringarna är placerade koncentriskt och buren/separatorn separerar bollarna jämnt runt hela omkretsen.

  • Typ C radiella kontaktkullager med tunna sektioner fungerar bäst när det finns ett litet spel (radiellt spel, som kan ökas eller minskas för att möta driftsförhållandena) mellan kulan och ringen.

TYP C Tunt sektionslager LADNINGSSKICK

Radial

Axial

Moment

Reversering
Axial

Kombinerad
Radial
Thrust

Utmärkt

bra

bra
Ljus till
måttlig
laster

bra
Ljus till
måttlig
laster

bra

Typ C radiella kontaktkullager är utformade så att kulan och ringen kommer i kontakt med kulans mittplan när endast radiella belastningar appliceras. Även om de primärt är konstruerade för radiella belastningar, har C-lager inga fyllda spår och kan hantera vissa axiella belastningar i båda riktningarna. Förmågan att motstå axiella belastningar beror på mängden spel i lagret efter installation. Genom att öka det radiella spelet över standardvärdet kan lager av C-typ ha en större kontaktvinkel vid axiell belastning, vilket resulterar i större axiell lastkapacitet. I detta fall rekommenderas det att justera lagret mot ett annat lager av liknande konstruktion för att minska axiell rörelse under omvända axiella belastningar. Använda på detta sätt är lagren i huvudsak vinkelkontaktkullager snarare än radiella kontaktkullager.

X-typ - fyrpunktskontakt tunnlager

Till skillnad från tunna lagerkonstruktioner av typ A och typ C, är fyrpunktslager för tunna sektioner av typ X tillverkade med gotiska valv som skapar fyra kontaktpunkter mellan kulorna och löpbanorna i lagret. Denna design gör fyrpunktskontaktlager med tunna sektioner till ett utmärkt alternativ för applikationer som kräver tillräckligt med vridmoment eller omvända axiella belastningar i ett litet paket. Typ X fyrpunktskontaktlager med tunn sektion har dock en lägre förmåga att bära ett brett spektrum av radiella belastningar än tunna sektionslager av typ X. Typ X fyrpunktskontaktlager med tunna sektioner rekommenderas inte som ersättning för tunnsektionslager av typ C eller typ A i miljöer avsedda för rena radiella belastningar. Det bör noteras att hastigheten (rpm) för X-typ fyrpunktskontaktlager med tunna sektioner är ett särskilt problem när de kombineras med radiella belastningar när de appliceras med axiella belastningar eller momentbelastningar.

TYP X LASTSKILD

Radial

Axial

Moment

Reversering
Axial

Kombinerad
Radial
Thrust

dålig

bra

Utmärkt

Utmärkt

dålig

Typ X-lager skiljer sig från typ A- och typ C-lager i geometrin på deras löpspår:

Typ C: Radiernas mittpunkter är belägna i kulans mittplan.
typ A: Hylsan och kulan är i vinkelkontakt, och spårets radiecentrum är förskjutet lika mycket på båda sidor av kulans mittplan.
X-typ: Spåren i varje ring har två radier med deras centrum förskjutna från kulans mittplan.

Spårdjupet i typ X-lager är detsamma som typ A och typ C (25 % av kuldiametern)..
De specifika egenskaperna hos den "gotiska bågen" är:

  • Gör det möjligt för ett enda lager av X-typ att bära tre typer av belastningar (radiell, axiell och moment) samtidigt (medan lager i standardstorlek vanligtvis är konstruerade för att bära endast radiella och axiella belastningar).

  • Detta gör det till ett idealiskt lager för många applikationer, eftersom ett enda fyrpunktskontaktkullager ofta kan ersätta två lager, såsom en uppsättning av två A-ramlager som är anordnade rygg mot rygg, vilket ger en förenklad design.

  • Den axiella belastningen som appliceras på den inre ringen från höger till vänster överförs från den inre ringen till kulan vid punkt B.

  • Lasten överförs sedan genom kulan till punkt D där den överförs till den yttre ringen och stödstrukturen.

  • Verkningslinje BD bildar en nominell kontaktvinkel på 30° (α) med lagrets radiella mittlinje.

  • På grund av den elastiska deformationen av kulan och löpbanan längs lastöverföringslinjen, släpps belastningen på kulan vid punkterna A och C, vilket möjliggör mjuk rotation runt axeln vinkelrät mot BD-linjen.

  • När en axiell belastning appliceras på den inre ringen från vänster till höger sker en liknande lastöverföring mellan punkt C och punkt A.

Liksom lager av C-typ har lager av X-typ vanligtvis radiellt spel. Den nominella kontaktvinkeln och den axiella lastkapaciteten för typ X-lager beror dock inte på spelet. När den axiella belastningen eller momentbelastningen är betydande bör gapet minimeras för att förhindra att kontaktvinkeln blir för stor. Det viktigaste att notera är att det rekommenderas att X-lagret används ensamt. Det rekommenderas inte att använda två X-lager på en gemensam axel eftersom detta kan leda till oacceptabla friktionsmoment.

Belastar tunna lager

Lager stöder axlar eller hus, så att de kan löpa fritt under belastning. Ovan analyserade vi en mängd olika tunnsektionslager som tål radiella, axiella och momentbelastningar. Belastningar kan appliceras på tunnsektionslager i en av två kardinalriktningar, där den resulterande momentbelastningen (M) kan beräknas som:

M = Fa Sa + Fr Sr

M

=

momentbelastning [N·m]

Fa

=

axiell last [kN]

Sa

=

offset avstånd från lageraxeln [m]

Fr

=

radiell belastning [kN]

Sr

=

offset avstånd från radialplanet [m]

Axiella laster (Fa) är parallella med axeln (lagrets rotationsaxel), medan radiella laster (F r ) är i rät vinkel mot rotationsaxeln. När dessa laster avviker från lageraxeln (avstånd Sa) eller radialplanet (avstånd Sr< /span>) skapas en sista momentlast (M). Användningen av datorprogram har gjort metoden för att bestämma lagerlivslängd komplex och exakt än tidigare manuella beräkningar. Den faktiska belastningen appliceras på lagret och den resulterande belastningen på varje kula i det lagret bestäms. Från denna beräkning kan den statiska säkerhetsfaktorn och den grundläggande livslängden L10 bestämmas.

Huvud radiell last

  • Ju större lagerspel desto färre kulor finns det för att bära lasten, vilket ger en kortare dynamisk livslängd.

  • En stor lagerförspänning kan överbelasta lagret innan belastningen appliceras.

Huvudaxiella laster och momentlaster

  • Ett större mellanrum tillåter en större kontaktvinkel än kulan till löpbanan och anpassar sig därför bättre till den applicerade belastningen.

  • Emellertid kan det elliptiska området för bollkontakt med löpbanan vara stympat ovanför kanten på löpbanan, vilket orsakar andra problem.

  • Större förspänning kan överbelasta lagret igen innan belastningen appliceras.

Att beräkna den statiska säkerhetsfaktorn eller dynamiska livslängden kräver hjälp av datorprogramvara för att bestämma de individuella kullasterna genom hela lagret – med Reali-Design (för Reali-Slim tum lager) eller Reali-Design MM (för Reali-Slim metriska lager) programvara. När dessa väl har beräknats används den maximala belastningssfären för att bestämma den maximala spänningsnivån och därmed den statiska säkerhetsfaktorn. Alla kullaster används i en viktad analys för att bestämma den grundläggande livslängden, L10.

Begränsande hastighet för tunna lager

Generellt sett beror bestämning av den maximala säkra driftshastigheten till stor del på tidigare erfarenheter. Faktorerna som begränsar lagrens rotationshastighet är mycket komplexa, inklusive:

Lagerdiameter
 Förhållande mellan lagerdiameter och tvärsnitt
Lagertyp och intern konfiguration
Förhållandet mellan löpbanans spårradie och kulans diameter
Lagret inre radiellt spel eller förspänning
Arbetskontaktvinkel
Lagernoggrannhet (runout)
Bolbur/separatormaterial och design
Installationsnoggrannhet (rundhet, planhet under belastning)
Smörjning
Omgivningstemperatur och värmeavledningsåtgärder
Tätningar
Ladda

tunna sektionslager

Även om det inte är möjligt att sätta exakta hastighetsgränser, utgör praktiska tillämpningar och erfarenheten från AUB-testlaboratoriet en grund för att sätta allmänna gränser. Antag att lagren är korrekt installerade och har tillräcklig värmeavledning. Dessa gränser är baserade på en full livslängd på 1 000 000 varv. Högre hastigheter kan tolereras om kortare livslängder är acceptabla. För hastigheter som närmar sig eller överskrider gränsen beräknad med formeln för gränshastighet (n), måste särskild uppmärksamhet ägnas åt smörjning och värme:

Fett bör vara speciellt utformat för höghastighetslager.
Omsmörjningsfrekvensen måste vara tillräcklig så att tillräckligt med smörjmedel alltid finns tillgängligt.
Om olja används ska det trögflytande motståndet minimeras genom att kontrollera nivån, använda en oljeslunga och/eller dosera små mängder vätska eller dimma.
Effekterna av luftturbulens vid höga hastigheter kan göra det mycket svårt att införa olja på kritiska ytor, så utformningen av smörjsystemet blir mycket viktig.

Följande beräkningar kan användas för öppna typ Reali-Slim tum-serien tunna kullager vid kontinuerliga hastigheter.
n = 1 000 fl Cf/d

Cf=beräkningsfaktor (tabell 1)
d=håldiameter [mm (i)] (produktbord)
fl=reduktionsfaktor (tabell 2)
n=begränsande hastighet [r/min]
1700830618056
1700830679324

Hur väljer man det bästa tunna sektionslagret för din applikation?

Typen och storleken av belastningar som krävs i en viss applikation avgör vilket tunnsektionslager som är mest lämpligt. Till exempel, i miljöer där det finns axiella belastningar i en riktning, rekommenderar AUB användningen av dess dedikerade typ A vinkelkontaktkullager. Detta alternativ är också idealiskt för radiella eller kombinerade dragkraftsapplikationer. Ändå är den inte lämplig för applikationer som behöver stödja momentbelastningar eller omvända axiella belastningar.

När större momentbelastningar har fastställts kommer AUB att rekommendera användningen av X-mönster eller 4-punkts kontaktkullageralternativ. Designen använder en "gothic arch" löpbana för att skapa fyra kontaktpunkter mellan bollen och löpbanan. Gör den till den perfekta lösningen för omvända axiella belastningar och idealisk för momentbelastningar. Även om lager av typ X kan användas under andra lätta förhållanden, uppmuntras inte alltid att byta ut lager av typ C eller A under rent radiella belastningar.

Som en standardregel rekommenderar AUB noggrann övervakning av appliceringshastigheten (RPM) vid specificering av X-typlager för kombinationer av axial- eller momentlaster och radiella laster. AUB:s erfarna team av ingenjörer visade sig vara mycket stödjande i detta avseende. De kan tillhandahålla och bestämma begränsande hastigheter och kombinerade belastningar baserat på statistik och forskning. De lade också till rekommendationer angående användningen av radiella lager med kombinerade radiella, axiella eller momentbelastningar och begränsande hastighet och val av separator.

Radiella kontaktlager, som typ C-lager, är lämpliga för radiella belastningar. Detta beror på att deras djupa kulspår ger hållbarheten att tåla högre belastningar. Även om denna speciella typ av lager används i applikationer som huvudsakligen bär radiella belastningar, föreslår Carter att det också effektivt kan bära omvända axiella belastningar, måttliga axiella belastningar och momentbelastningar.

1692277847C 98

Vilka andra applikationer finns det för tunna lager?

Tunnsektionslager har utvecklats främst för applikationer där utrymmet är begränsat, vilket ger friktionsfria lösningar för ledade komponenter som t.ex. Roboten armar eller andra leder såsom armbågar. Olika typer av tunnsektionslager används i stor utsträckning inom olika institutioner, inklusive flyg, medicinsk bildbehandling, robotteknik, halvledare, datalagring, verktygsmaskiner, förpackningsutrustning, förpackningsutrustning, satellitsystem och optiska och siktesystem.

AUB är specialiserat på lösningar för ett komplett utbud av tunna lager. Vårt välutrustade ingenjörsteam skapar anpassade lagerdesigner genom att ta hänsyn till utrymme, belastning, precision och tillförlitlighet, och specialtillverkar dem efter dina applikationsbehov. AUB erbjuder precisionslågprofillager i storlekar från 1 tum ID (innerdiameter) till 40 tum OD (yttre diameter) för stora skivspelare som används i kommersiella och industriella applikationer.