Аксиален лагер с топки срещу цилиндричен аксиален ролков и коничен аксиален лагер: как да изберете за аксиално натоварване

Първа проверка: има ли осезаемо радиално натоварване?

Аксиалният лагер е създаден за натоварвания, успоредни на вала. Аксиалните лагери с топки са проектирани специално за еднопосочни аксиални натоварвания²², а общото правило за избор е да се използва аксиален лагер, когато основното натоварване действа успоредно на вала³.

Ако има и радиално, и аксиално натоварване, приложението може да изиска ъглов лагер с топки, коничен ролков лагер или друга схема, проектирана за комбинирани натоварвания³. За тежко комбинирано натоварване указанията сочат коничен ролков лагер²⁰.

Точно тази проверка изключва аксиален тип, преди да се обсъдят аксиалният капацитет или цената. Аксиален лагер, избран само по аксиален капацитет в приложение, което носи и радиално натоварване, ще е грешна покупка.

Източниците не посочват дали чист цилиндричен аксиален ролков лагер може да поеме радиално натоварване, нито дават допустима стойност на радиалното натоварване за който и да е аксиален тип, така че ако радиалната съставка е ненулева, потвърдете посоката на натоварването с доставчика, преди да разглеждате някой аксиален тип като кандидат.

Аксиално натоварване срещу скорост: топка или ролка аксиален тип

Щом натоварването е потвърдено като предимно аксиално, изборът между аксиален лагер с топки и аксиален ролков лагер се определя от големината на натоварването спрямо скоростта.

Аксиалните лагери с топки използват топки за аксиални натоварвания и пасват на леки до умерени натоварвания и по-високи скорости; аксиалните ролкови лагери, цилиндрични или конични, използват ролки и дават по-висока аксиална товароподемност, но по-ниска скоростна способност¹⁷. Механизмът зад разликата в капацитета е геометрията на контакта.

Линейният контакт разпределя напрежението върху по-голяма площ от точковия, така че ролков лагер като цяло носи по-висока динамична товароподемност (C) от лагер с топки със същото отвърстие и външен диаметър^1,9.

Формулата за ресурса L10, L10 = (C/P)³ × 1,000,000 оборота, важи и за двете семейства, така че предимството на ролките се явява като по-голям C при същото P, което или удължава изчисления ресурс при дадено натоварване, или позволява на лагера да носи повече натоварване при същата целева оценка¹.

Същата геометрия работи срещу ролките при скорост: линейният контакт поражда повече триене и топлина на оборот от точковия, така че ролковите лагери като цяло имат по-ниска гранична скорост от лагер с топки със сравним размер¹.

Серията за избор на един доставчик го казва направо: за леки натоварвания изберете лагер с топки, за тежки — ролков лагер¹. Това е позиция на доставчик, а не числов праг.

Нито един източник в този набор не дава Ca или C0a стойности нито гранични скорости за трите аксиални типа, така че сравнението на натоварване и скорост ще трябва да се направи по публикуваните номинали на доставчика за конкретното отвърстие, което възнамерявате да купите.

Точност на монтажа и несъосност

Капацитетът на лагерите с топки, конични и цилиндрични ролкови се изчислява при допускането, че несъосността няма да надхвърли 0.0005 радиана, или 0.03°¹³. Несъосност над това води до ресурси L10, по-ниски от изчислените¹³.

Самоцентриращите се аксиални лагери са проектирани да компенсират несъосност в диапазона от 1.0° до 1.5°¹³. Тази разлика е решението.

Ако корпусът може да се обработи и отшайби така, че валът да стои перпендикулярно на лицето на корпуса в рамките на допускането 0.03°, стандартен аксиален лагер с топки, цилиндричен аксиален ролков или коничен аксиален лагер може да се използва по номинал.

Ако идеалната съосност не може да бъде гарантирана, указанието е да се клони към самоцентриращи се конструкции или да се заложи по-щедър вътрешен ход⁷.

Източниците не дават конкретни стойности за перпендикулярност и равнинност на вала или корпуса за трите аксиални типа, така че монтажният толеранс трябва да се укаже от каталога на доставчика на лагери и да се съобрази с чертежа на корпуса.

Режим на смазване и уплътняване

Смазката е смазващото вещество по избор в повечето приложения на ролкови лагери, защото е лесна за употреба, устойчива на течове и относително евтина².

Високите температури, високите скорости или тежкото замърсяване могат да я надвият: екстремната топлина може да „изжиже“ смазката на лагера, причинявайки загуба на вискозитет, контакт метал-метал и накрая заклинване, а нарастващата скорост дава същия ефект чрез по-висока работна температура². При тези условия е целесъобразен преходът към масло².

Маслото си спечелва мястото, като разсейва топлината в лагера, изплаква замърсители като мръсотия, прах, влага и продукти на износването, и поправя проблеми, свързани с натоварването, като плъзгане на топките или ролките².

Компромисът е търговски и експлоатационен: маслените системи струват повече по първоначална инвестиция и поддръжка, носят проблеми с течове и изхвърляне и се нуждаят от повече труд, за да се поддържат правилните нива⁶. Където преходът е обоснован, статичната маслена вана е евтиният първи вариант, особено при ниска или умерена скорост⁶.

Източниците не дават интервали за повторно смазване нито конкретни препоръки за смазващо вещество за трите аксиални типа, така че спецификацията на смазката или маслото, количеството пълнене и сервизният интервал трябва да се изискат от доставчика за избрания лагер.

Стандартен каталог или специална изработка: решете търговския път

Преди техническото сравнение да е финализирано, решете дали ще свърши работа стандартен каталожен лагер. Стандартните каталожни лагери са налични веднага, докато лагерите със специална конструкция често изискват минимални поръчки от 500 до 1,000 броя и срокове на доставка от 12 до 16 седмици²⁹.

Тези числа идват от vendor-tier източник, описващ избора на лагери за двигатели, така че ги възприемете като указание за търговската форма на специалния път, а не като оферта за някой аксиален тип.

Един доставчик на лагери посочва, че MOQ варира по тип, спецификация и дали е нужна кастомизация, и иска модел, код на хода, количество и приложение преди ценообразуване²⁷. Практическа последователност е да се провери наличността в стандартния каталог, преди да се обмисли специална конструкция⁷.

Ако съществува стандартен аксиален лагер с нужното отвърстие и габарит, 12–16-седмичният специален срок се избягва. Ако приложението се нуждае от нестандартен габарит, ход или номинал, MOQ и срокът на доставка стават част от покупателното решение и трябва да бъдат потвърдени писмено с офертата.

Нито един източник не дава единични цени нито конкретни срокове за трите аксиални типа.

Клас толеранс и документи от инспекции

Класовете толеранси, известни като ISO в метричната и ABEC в дюймовата система, регулират допустимото отклонение на размера на вътрешния и външния пръстен и кръглостта на пръстените и пътните канавки; колкото по-висок е класът, толкова толерансът е по-тесен, а сглобеният лагер е по-прецизен⁸.

Лагерите клас 0 дават адекватна производителност за общи приложения, докато клас 5 или по-висок се изисква за взискателни приложения и работни условия⁴. Толерансите следват стандартите ISO, и за аксиалните лагери те включват дебелината на пътната канавка на аксиалния лагер⁴.

За аксиално приложение класът толеранс задава аксиалното биене и границите на дебелината на канавката, които сглобката действително ще види, така че той принадлежи на чертежа и в поръчката, а не на подразбиращите се стойности на доставчика.

Нито един източник не указва изискван клас толеранс нито сертификация за трите аксиални типа, така че класът трябва да се избере от изискването за точност на приложението и да се потвърди с доставчика. Поискайте инспекционния сертификат, който отразява измерените стойности спрямо този клас.

Минимално натоварване и номиналите, които да потвърдите преди поръчката

Лагерът се нуждае от минимално приложено натоварване, така че търкалящите се елементи да се търкалят, а не да се плъзгат. Ако се плъзгат, те изтриват смазъчното масло и повреждат повърхностите на търкалящите се елементи и пътните канавки — състояние, наречено намазване, което съкращава ресурса на лагера¹⁶.

Добро приближение на минималното натоварване е Pmin = 0.02 × C, където C е динамичната товароподемност на лагера¹⁶. В повечето приложения тежестта на вала, зъбните колела и муфите надхвърля това, но при стартиране ъгловото ускорение трябва да се наблюдава и ограничава, така че лагерите започнат да се търкалят веднага¹⁶.

Тъй като нито един източник в този набор не дава C за трите аксиални типа, проверката не може да бъде завършена, докато доставчикът предостави номинала.

• ✓Потвърдете, че аксиалното натоварване е успоредно на вала, и че евентуална радиална съставка се поема от отделен лагер [S3].
• ✓Получете динамичната товароподемност C за кандидата аксиален лагер и изчислете Pmin = 0.02 × C [S16].
• ✓Проверете, че приложеното аксиално натоварване надхвърля Pmin, включително при стартиране [S16].
• ✓Запитайте статичния номинал C0a за условия на задържане или ударно натоварване [S1].
• ✓Запитайте граничната скорост за предвидения метод на смазване [S1].
• ✓Потвърдете, че отвърстието, външният диаметър и височината се вписват в наличния габарит [S7].
• ✓Потвърдете класа толеранс и инспекционния сертификат, който го документира [S4].

Какво източниците не установяват

• Никой източник не дава действителните динамични Ca или статични C0a товароносимости на аксиални топчести, цилиндрични ролкоупорни или конични ролкоупорни лагери
• Никой източник не дава завършено изчисление на издръжливостта L10 за действителния аксиален товар, скорост и изисквана издръжливост за нито един от трите упорни типа
• Никой източник не дава числови гранични или референтни скорости за трите упорни типа при смазване с масло или мазнина
• Никой източник не посочва дали чисто цилиндричен ролкоупорен лагер може да поеме радиален товар, нито дава допустими стойности за радиален товар за нито един упорен тип
• Никой източник не дава конкретни стойности за перпендикулярност вал/корпус, равнинност или допустим ъгъл на отклонение за трите упорни типа
• Никой източник не дава конкретни данни за габарит отвор/външен диаметър/височина за трите упорни типа
• Никой източник не дава интервали за повторно смазване или конкретни препоръки за смазване за трите упорни типа
• Никой източник не дава единични цени или конкретни срокове на доставка за трите упорни типа
• Никой източник не определя изискван клас на толерансите или сертификация за трите упорни типа