Kuželová válečková ložiska pro kombinované radiální a axiální zatížení: Kdy je specifikovat a jak volit pár, předpětí a nastavení

Nejprve vylučte čistě radiální a kuličková ložiska

Prvním řezem je směr zatížení, nikoli velikost zatížení. Kuželové válečky běží na kuželových dráhách v kontaktní linii a právě ta geometrie jim umožňuje současně nést radiální a axiální zatížení — axiální složku jen v jednom směru¹¹⁷.

Konstrukce válečkových válcových ložisek nese čistě radiální zatížení a nemá žádnou axiální kapacitu, takže nemůže být dimenzována pro pozici nesoucí tah, jakkoli velká je její radiální jmenovitá hodnota¹¹.

Kuličková ložiska mohou nést tah, ale směňují únosnost za rychlost: bodový kontakt jim dává vyšší mezní otáčky a hodnotu dN, zatímco kontaktní linka dává válečkovým ložiskům vyšší základní dynamickou jmenovitou hodnotu při stejném průměru otvoru a vnějším průměru²⁶⁴. Tohle směňování je celé rozhodnutí v malém.

Nese-li pozice skutečně obě složky, je čistě radiální ložisko špatnou rodinou a kuličkové ložisko je kompromisem v únosnosti; je-li axiální složka vedlejší, kupuje postih kuželových válečků v rychlosti a teple nic. Zdroje nekvalifikují, kde ta linka padá, takže rozdělení musí být posouzeno z aplikace, nikoli z publikovaného poměru¹¹¹².

Je provoz dost těžký, aby ospravedlnil kuželové válečky?

Kuželové válečky jsou popisovány jako obvyklá volba tam, kde jsou kombinovaná zatížení těžká a na tuhosti záleží, a objevují se v převodech automobilů a nákladních vozidel, koních kol, zařízení v metalurgii a větrné energetice, manipulaci s materiálem, hornictví a průmyslových převodech²⁵.

Táž zdroj uvádí, že tyto zátěže obvykle zahrnují znečištěné a tvrdé podmínky, kde je hlavním zájmem dostupnost, což je prohlášení o závažnosti aplikace, nikoli o čísle zatížení²⁵. Kompromisem je teplo.

Kuželové válečky vytvářejí o trochu více tepla než válečky válcové a ten postih je přijímán, protože se hodí pro kombinovaná radiální a axiální zatížení¹².

Žádný zdroj v tomto souboru neudává číselný práh Fa/Fr ani mezní hodnotu velikosti zatížení, nad kterou musí být vybrány kuželové válečky oproti kuličkovým nebo válcovým ložiskům, takže posouzení velikosti musí být učiněno na závažnosti provozu — ráz, znečištění, požadavek tuhosti — a poté potvrzeno výpočtem jmenovitých hodnot dodavatele^1172512.

Převeďte kombinované zatížení na ekvivalentní zatížení a prověřte životnost

Radiální jmenovitá hodnota a axiální zatížení nejsou přímo srovnatelné, takže obě složky jsou redukovány na jedno dynamické ekvivalentní zatížení P, které pak vstupuje do vzorce jmenovité životnosti¹⁶.

Pro kombinované zatížení je standardním tvarem P = X·Fr + Y·Fa, kde X a Y závisí na typu a geometrii ložiska; u kuželových válečků se místo nich používá axiální faktor K¹⁷¹⁸. Ekvivalentní zatížení pak vstupuje do L10 = (C/P)^p × 1 000 000 otáček, kde C je základní dynamická jmenovitá hodnota z katalogu¹⁷⁴.

Praktickým důsledkem je, že kupující nemůže dimenzovat pozici kuželového válečku z radiálního zatížení samotného a nemůže spočítat P bez faktorů, které zdroje neposkytují. Zeptejte se dodavatele na hodnoty X/Y nebo K, které používá, ukažte výsledné P a získejte životnost L10 při cílovém zatížení a otáčkách¹⁷¹⁸.

Vemte také na vědomí, že L10 je statistický odhad; mazání, znečištění, nepřesnost uložení a teplota mohou skutečnou životnost posunout¹⁷.

Vyberte montážní konfiguraci

Protože kuželový váleček nese axiální zatížení jen v jednom směru, pozice, která musí vzdorovat tahu oběma směry, potřebuje více než jednu řadu ložisek — a proto je typ typicky používán v párech¹¹⁷.

Kde se rozlišují fixní a volná strana a rozestupy ložisek jsou dost krátké, aby smrštění hřídele neovlivnilo provoz, je stanovenou cestou pár úhlových kuličkových nebo kuželových válečkových ložisek v párové montáži, s axiální vůlí nastavenou po montáži pomocí matic nebo podložek². Párová montáž není jediný tvar.

Uspořádání O (back-to-back), X (face-to-face) a tandem jsou všechny uváděné možnosti a tandem je popsán jako cesta ke zvýšení axiální únosnosti³.

Zdroje tato uspořádání uvádějí, ale nedávají žádné pravidlo pro volbu mezi O a X podle směru nebo velikosti zatížení, proto by uspořádání mělo být dohodnuto s dodavatelem vůči skutečným směrům tahu a požadované tuhosti³.

Továrně sladěná sada, nebo párování nesladěných ložisek

Tato volba rozhoduje o tom, kdo udělá práci se seřizováním. Továrně sladěná duplexní sada přijíždí s předpětím nebo axiální vnitřní vůlí již definovanou dodanými distančními kroužky³.

Párování nesladěných ložisek přenáší tu práci na stranu kupujícího: relevantní axiální rozměry ložisek a, kde je to aplikovatelné, pouzdra musí být nejprve změřeny, cílová axiální vůle definována, a pro uspořádání O je navíc vnějšímu distančnímu kroužku obroben vnitřní distanční kroužek na požadovanou přesnost³.

Má-li předpjatý pár sedět v tuhém uspořádání O skrz pouzdro, musí být stanovena i šířka pouzdra pro výpočet účinné délky distančního kroužku³. To je cena nesladěné cesty — měření, rozhodnutí o vůli a obrobené distanční kroužky — a stojí za to ji ocenit proti přirážce sladěné sady, než poptávka odejde.

Specifikujte předpětí nebo vůli jako axiální hodnotu

Vůle kuželového válečku není radiální číslo. Radiální měření je u dvouřadých a čtyřřadých kuželových válečků nepraktické a obecně se neprovádí; vnitřní vůle je definována místo toho jako axiální vůle, Bench End Play (BEP)²³.

Neexistují standardní hodnoty BEP — jsou navrhovány a specifikovány pro každou aplikaci — takže nastavení musí být uvedeno jako axiální hodnota pro konkrétní provoz, nikoli vybráno z tabulky vůlí³³. Předpětí je druhý konec téhož nastavení: aplikuje trvalé axiální zatížení pomocí pružin, podložek nebo tuhého uložení, aby odstranilo vnitřní vůli a zvýšilo tuhost⁶²¹.

Metoda nastavení patří do specifikace vedle hodnoty — podložky nebo matice po montáži, obrobený distanční kroužek nebo uspořádání s pružinovým předpětím²³. Dodavatel nemůže nabídnout ani ověřit nastavení zapsané jako „normální vůle“; potřebuje axiální hodnotu a metodu, jak se k ní dojde²³³³.

Před závazkem prověřte otáčky a teplotu

Výhoda v kombinovaném zatížení se platí v rezervách rychlosti a tepla. Kuželové válečky vytvářejí o trochu více tepla než válečky válcové a kuličková ložiska obecně běží rychleji než válečková podobné velikosti¹²²⁶.

Dvě uváděné preference rámovají prověření: držte pouzdra pod 60 °C a skenujte každou provozní rychlost do 80 % mezních otáček Nlim⁵. Nad 60 °C vedení volá po specializovaném oleji, neustálé kontrole hladiny a mnohem kratších intervalech doplňování maziva, kde je použito mazivo⁵.

Sedí-li provoz už u některého limitu, upřímné možnosti jsou změnit mazací schéma, snížit otáčky, nebo znovu zvážit rodinu ložisek — nikoli předpokládat, že kuželový váleček zvládne.

Žádný zdroj v tomto souboru neudává číselné mezní otáčky ani přípustnou provozní teplotu pro konkrétní velikost kuželového válečku nebo způsob mazání, takže Nlim a termický případ musí být získány z katalogu nebo od dodavatele⁵¹²²⁶.

Kontroly před poptávkou, které zdroje nemohou zodpovědět

Důkazy řeší logiku rozhodnutí, ale ne čísla. Každá níže uvedená položka je něco, co zdroje ponechávají otevřené, takže to musí být vyžádáno od dodavatele, nikoli předpokládáno.

• ✓Zeptejte se dodavatele na faktory X/Y nebo axiální faktor K, které používá, na výsledné ekvivalentní zatížení P a na životnost L10 při vašem cílovém zatížení a otáčkách — žádný zdroj neudává univerzální hodnoty [S17][S18].
• ✓Vyžádejte si cílovou axiální vůli (BEP) a metodu nastavení pro konkrétní uspořádání; standardní hodnoty vůle kuželových válečků neexistují [S23][S33].
• ✓Uveďte, zda kupujete továrně sladěnou duplexní sadu, nebo párujete nesladěná ložiska, a kdo dodává obrobené distanční kroužky [S3].
• ✓Potvrďte uspořádání (O, X nebo tandem) vůči skutečným směrům tahu; zdroje nedávají žádné pravidlo volby [S3].
• ✓Vyžádejte si mezní otáčky a přípustnou provozní teplotu pro konkrétní ložisko a způsob mazání a prověřte je proti preferencím 60 °C a 80 % Nlim [S5].
• ✓Nastavte třídu tolerance podle rotační přesnosti hřídele v bodě podpory — třída 0 pro obecné aplikace, třída 5 nebo vyšší pro náročné [S29][S13].
• ✓Prověřte nepřesnost uložení, kterou montáž skutečně uvidí; jmenovité hodnoty kuličkových, kuželových a válečkových válcových ložisek předpokládají, že zůstane v 0,0005 radiánů (0,03°) [S31].

Kde se zdroje rozcházejí ve vůli

Níže uvedené pozice nejsou v praxi rozporné — nastavitelná vůle není totéž jako standardní — ale kupující nemá brát vůli kuželového válečku jako něco k vyhledání v tabulce.

Co zdroje nezjišťují

• Neexistuje číselný práh Fa/Fr ani pravidlo poměru zatížení pro volbu kuželových valivých ložisek před kuličkovými či válcovými valivými
• Neexistují faktory X/Y ani hodnoty axiálního faktoru K pro výpočet ekvivalentního dynamického zatížení P
• Neexistuje číselná hodnota předpětí, rozsah axiální vůle ani tolerance pro žádnou konkrétní aplikaci
• Neexistuje pravidlo volby mezi uspořádáním O a X podle směru či velikosti zatížení
• Neexistují hodnoty uložení hřídel/těleso, meze oběžné dráhy ani požadavky kolmosti ramen pro zvolené uspořádání
• Nejsou komerční data: jednotková cena, přirážka za párované sady, minimální objednávka, dodací lhůta, dostupnost standard versus zvláštní provedení či náklady nástrojů pro nastavitelná tělesa
• Neexistuje skutečný protokol o kontrole, materiálový certifikát ani konkrétně jmenovaný požadavek oborové certifikace pro ložisko či párovanou sadu
• Neexistuje číselná mezní otáčky ani přípustná provozní teplota pro konkrétní velikost kuželového ložiska ani způsob mazání
• Neexistuje konkrétní cíl L10 ani Lnm, ani spektrum zatížení pro aplikaci kupujícího