Wybór pasowania łożyska sprowadza się do jednego problemu: uniemożliwić ruch pierścienia łożyska, gdy nie powinien, bez dokręcania go tak mocno, aby rozszerzalność cieplna lub naprężenia montażowe spowodowały uszkodzenie. Cała reszta w procesie selekcji opiera się po prostu na zmiennych, które wpływają na położenie tej linii w konkretnym zastosowaniu.
Warsztaty łożyskowe SQ Prawdziwy materiał filmowy
Zacznij od tego, który pierścień się obraca
To pytanie, które większość przewodników chowa w połowie, ale jest to właściwe miejsce, aby zacząć, ponieważ determinuje ono całą logikę selekcji.
Kiedy pierścień wewnętrzny obraca się wraz z wałem, co dotyczy zdecydowanej większości silników elektrycznych, skrzyń biegów i maszyn ogólnych, pierścień wewnętrzny wymaga pasowania z wciskiem na wale. Pierścień zewnętrzny wchodzi do oprawy z pasowaniem luzowym lub przejściowym. Rozumowanie jest proste: na obracający się pierścień działa obciążenie, które przemieszcza się po całej bieżni, dlatego należy go mocno dociskać do współpracującej powierzchni, w przeciwnym razie będzie się stopniowo rozluźniał i pełzał.
Kiedy pierścień zewnętrzny obraca się, a pierścień wewnętrzny jest nieruchomy, co jest powszechne w piastach kół, rolkach napinacza i rolkach napinacza, logika jest odwrotna. Otwór oprawy jest pasowany z wciskiem, a wał z pasowaniem luzowym.
Odwrócenie tego jest jednym z najczęstszych błędów przy dopasowywaniu. Objawem jest zwykle łożysko, które początkowo działa dobrze, ale w ciągu kilkuset godzin wytwarza hałas i nagrzewa się, gdy pierścień pełzający zużywa się na powierzchni uszczelniającej.
Wielkość obciążenia określa wielkość zakłóceń
Gdy już wiesz, który pierścień wymaga interferencji, następnym pytaniem jest, jak bardzo. Wielkość obciążenia wpływa na to bezpośrednio.
Większość producentów łożysk dzieli obciążenia na trzy zakresy. Niewielkie obciążenia, zazwyczaj poniżej 5% podstawowej nośności dynamicznej łożyska, tolerują stosunkowo delikatne pasowania. Normalne obciążenia, od 5% do 10% wartości znamionowej dynamicznej, wymagają umiarkowanych zakłóceń. Duże obciążenia powyżej 10% wymagają mocniejszego pasowania, aby zapobiec ruchowi względnemu w warunkach szczytowego obciążenia.
W przypadku typowego łożyska kulkowego zwykłego na wale pełnym ze stali przy normalnym obciążeniu promieniowym, pierścień wewnętrzny pasuje do zakresu k5 lub m5 i pokrywa większość zastosowań. Otwór oprawy pierścienia zewnętrznego zwykle osadza się w H7 lub JS7. To nie są uniwersalne odpowiedzi, to strefa wyjściowa, z której możesz dostosować się na podstawie tego, co będzie dalej.
Temperatura i materiał Zmień liczby
Dopasowanie, które sprawdza się w temperaturze pokojowej, może nie wytrzymać temperatury roboczej i właśnie w tym przypadku wiele projektów kończy się niepowodzeniem.
Stalowe wały i stalowe pierścienie łożyskowe rozszerzają się z podobną szybkością, więc wpływ ciepła na zakłócenia jest niewielki we wszystkich-zespołach stalowych. Obudowy aluminiowe to inna sprawa. Aluminium rozszerza się mniej więcej dwa razy szybciej niż stal, co oznacza, że pierścień zewnętrzny, który zaczyna się od odpowiedniego wcisku w aluminiową obudowę, może utracić większość tych wcisków, gdy maszyna osiągnie temperaturę roboczą. Praktycznym rozwiązaniem jest określenie węższego dopasowania początkowego, niż sugerują standardowe tabele, zazwyczaj przesuwając się o jeden stopień tolerancji w górę.
Metoda instalacji wpływa również na rzeczywiste zakłócenia, z którymi się spotykasz. Łączenie wciskowe delikatnie wygładza współpracujące powierzchnie, co zmniejsza efektywne wciskanie się po montażu. W przypadku wałów szlifowanych należy spodziewać się utraty około 1 do 2,5 mikrometra. W przypadku wałów toczonych redukcja wynosi od 5 do 7 mikrometrów. To wydaje się małe, ale w zastosowaniach precyzyjnych ma to znaczenie. Dzięki dopasowaniu cieplnemu można tego uniknąć, ponieważ łożysko rozszerza się, aby ślizgać się bez kontaktu z powierzchnią pod ciśnieniem, zachowując pełny teoretyczny wcisk.
Dopasowanie i luz wewnętrzny nie są niezależne
Ten krok jest pomijany częściej niż powinien. Pasowanie wciskowe na pierścieniu wewnętrznym powoduje lekkie ściskanie pierścienia do wewnątrz, co zmniejsza wewnętrzny luz promieniowy łożyska. W przypadku większości standardowych zastosowań, w których występują umiarkowane pasowania i umiarkowane temperatury, standardowy stopień luzu (C0 lub CN) radzi sobie z tym bez problemu. Jeśli jednak określisz pasowanie-niż-normalne, pracę w podwyższonych temperaturach lub jedno i drugie, luz wewnętrzny zostanie ściśnięty bardziej niż zamierzono, a łożysko może pracować z zerowym luzem wewnętrznym lub nawet z niewielkim napięciem wstępnym.
Rozwiązaniem jest zwiększenie luzu do C3 w przypadku stosowania pasowań z dużym wciskiem lub gdy temperatura robocza będzie znacznie wyższa od temperatury otoczenia. Jest to szczególnie istotne w przypadku dużych łożysk baryłkowych i łożysk walcowych pracujących w gorących środowiskach. W przypadku mniejszych łożysk precyzyjnych należy raczej obliczyć zależność między pasowaniem a luzem, niż zakładać.
Jak to się odnosi do komponentów liniowych
Ta sama logika dopasowania rozciąga się na komponenty ruchu liniowego, chociaż zmienia się terminologia. WeźLM20UUjako przykład. Jest to liniowa tuleja kulkowa przeznaczona do wałów o średnicy 20 mm, a dopasowanie tulei do jej obudowy jest tak samo istotne, jak w przypadku łożyska obrotowego. LM20UU pracujący w obudowie, która jest zbyt luźna, będzie powodować luz i ostatecznie drgać pod obciążeniem. Zbyt ciasno i tuleja lekko się odkształca, co może powodować nierównomierne obciążenie kulki i przyspieszone zużycie wału.
Przy określaniu łożyska LM20UU do zastosowań konstrukcyjnych obowiązują te same pytania: jakie są warunki obciążenia, czy obudowa jest aluminiowa czy stalowa i jaki zakres temperatur będzie obserwowany w zespole? Tolerancja otworu obudowy w przypadku LM20UU zwykle przyjmuje się za punkt wyjścia H7, a następnie dostosowuje się w oparciu o te warunki. Tolerancja wału jest określona w specyfikacji wykończenia szlifowanego producenta wału, zwykle h6 dla typowej instalacji LM20UU.
Kwadrat LM20UUAJ
Krótkie omówienie typowych zastosowań
| Aplikacja | Pasowanie wału (pierścień wewnętrzny) | Pasowanie obudowy (pierścień zewnętrzny) |
|---|---|---|
| Silniki elektryczne, pompy | k5, m5 | H7 |
| Przenośniki, maszyny ogólne | js5, k5 | H7, JS7 |
| Ciężkie obciążenia udarowe | n6, p6 | H7 |
| Pierścień zewnętrzny obrotowy (koła, koła pasowe) | h6, g6 | N7, M7 |
| Wymagany częsty demontaż | h6 | H8 |
Rodzaje awarii, o których należy pamiętać
Za luźno na pierścieniu obrotowym i pojawia się pełzanie. Pierścień powoli obraca się w stosunku do powierzchni uszczelniającej, wytwarzając ciepło i metaliczne cząstki przedostające się do bieżni. Otwór w obudowie lub czop wału stają się zużyte i owalne, a łożysko ulega uszkodzeniu na długo przed obliczoną żywotnością.
Zbyt ciasno na całej długości i luz wewnętrzny znika. Łożysko nagrzewa się, trwałość zmęczeniowa spada, a w ciężkich przypadkach elementy toczne zacierają się o bieżnię.
Żadna awaria nie ogłasza się początkowo głośno. Zanim uruchomią się alarmy wibracyjne lub temperaturowe, uszkodzenie jest już zwykle wyrządzone. Dopasowanie na etapie projektowania prawie nic nie kosztuje. Naprawa późniejsza, po zużyciu obudowy, kosztuje znacznie więcej.
