Tengely- és csapágyház-tűrési osztályok gördülőcsapágyaknál: hogyan határozza meg az illesztés megválasztása a belső játékot

Először döntse el, melyik gyűrű forog a terheléshez képest

Az illesztés megválasztása egyetlen kérdéssel kezdődik: a terhelés iránya forog a gyűrűhöz képest, vagy a gyűrű áll a terhelés alatt? A terheléshez képest forgó gyűrű hajlamos elkúszni az ülésén, ha az illesztés nem tartja, ezért az ülés szorított vagy átmeneti illesztést igényel.

Ha a terhelés iránya áll, a gyűrű a helyén maradhat, ilyenkor játék-illesztés megengedett, sőt gyakran kívánatos, mert lehetővé teszi a gyűrű axiális eltolódását. A két ülést külön-külön táblázat kezeli.

A tengelyen a forgó belső gyűrűs terhelés szorított osztályokat igényel — a terheléstől és az átmérőtől függően h5, js5, js6, k5, k6, m5, m6, n6, p6 vagy r6 —, míg az álló belső gyűrűs terhelés g6-ot használ, ha a gyűrűnek simán kell mozdulnia, és h6-ot, ha nem muszáj².

A csapágyházban az álló külső gyűrűs terhelés H7, H8, G7 vagy F7 játék-osztályokat használ, míg a forgó külső gyűrűs terhelés M7, N7 vagy P7 osztályt⁵. Mindkét táblázat a terheléstípus, a csapágytípus és a méret függvénye, így az osztály önmagában a terhelés irányából nem vezethető le²⁵.

Az itt elkövetett hiba kétszeresen kerül pénzbe.

A laza ülés lehetővé teszi, hogy a gördülőpálya elforogjon, és a tengelyen vagy a csapágyházban súrlódva kopjon (illesztési korrózió), az pedig az ülés, amely a viszonylag vékony gyűrűt nem támasztja meg megfelelően, rövidíti az élettartamot, és előfordulhat, hogy a tengelyt vagy a csapágyházat fel kell újítani, mielőtt a cserecsapágy bekerül¹¹.

A tengelyosztály leolvasása a terhelés–átmérő táblázatból

Forgó belső gyűrű esetén a tengelyosztály a terhelés nagysága és a tengelyátmérő függvényében van táblázatba foglalva, és az illesztés a csapágyfurat Normál tűréséhez képest van definiálva — ugyanaz a betűs osztály tehát különböző átmérőknél eltérő abszolút szorítást jelent²¹².

Az alábbi táblázat a könnyű és normál terhelési esetet mutatja hengeres furatú csapágyakra a 0, 6X és 6 osztályokban; nehéz vagy ütésjellegű terhelés az osztályt n6, p6 vagy r6 értékre tolja, és a szokásosnál nagyobb belső játékú csapágyat igényel². Két enyhítés számít.

Ahol nagy pontosság szükséges, js5, k5 és m5 helyettesíti a js6, k6 és m6 értékeket². Egysoros kúpkos gördülőcsapágyaknál és szögérintésű golyóscsapágyaknál k5 és m5 helyett k6 és m6 alkalmazható, mert az illesztésből eredő belső játékcsökkenést ott nem kell figyelembe venni².

A csapágyház-osztály leolvasása a terhelés–eltolás táblázatból

A csapágyház-osztály azon múlik, hogy a külső gyűrűnek axiálisan eltolhatónak kell-e maradnia, a terhelés típusán, valamint azon, milyen forrón járnak a tengely és a belső gyűrű. Egyetlen alapértelmezett osztály ezért rossz forgó külső gyűrű vagy forró tengely esetén⁵.

Ahol a külső gyűrű terhelése álló, és a gyűrűnek könnyen el kell tolódnia, H7 a megszokott választás; nagy csapágyra vagy a külső gyűrű és a csapágyház közötti nagy hőmérséklet-különbségre G7 jöhet szóba⁵. Ha a tengely és a belső gyűrű forrón járnak, a csapágyház-osztály G7-re tolódik, nagy csapágy vagy nagy hőmérséklet-különbség esetén F7-re⁵.

A forgó külső gyűrűs terhelés nem eltolható, és a terheléstől és a csapágyház falvastagságától függően M7, N7 vagy P7 osztályt kap⁵.

Ellenőrizze, hogy a szorítás nem emészti-e fel a belső játékot

A szorított illesztés kitágítja a belső gyűrűt, és ez a tágulás csökkenti a csapágy legyártott, azaz asztali belső játékát¹⁹. A szoros csapágyház-illesztés kívülről ugyanezt éri el a külső gyűrű összenyomásával, így a két csökkenés összeadódik³.

Ha a csökkenést nem veszik figyelembe, előfordulhat, hogy nem marad elég asztali játék ahhoz, hogy egyáltalán üzemi játék létezzen, és a csapágy negatív játékba, túlzott súrlódásba és korai meghibásodásba csúszhat³¹⁹. A csökkenés nem egyszerűen a névleges szorítás.

A hatásos szorítást a névleges szorítás kétharmadaként számítják ki egy lapítási méret levonásával, a belső és a külső gyűrűre egyaránt, és az eredő játékváltozás a hatásos szorítástól, az illeszkedő tengelyátmérőtől és a csapágyházfurat falvastagságától függ⁹. Ezért kell az illesztési osztályt és a játékosztályt együtt, egymás után nem, megválasztani.

Ahol az illesztés szoros, az üzemi hőmérséklet tartósan magas, vagy a fordulatszámok meghaladják a szokásos tartományt, nagyobb játékosztály, például C3 a helyes választás; a C4 kivételesen magas hőmérsékletre, a tengely és a csapágyház közötti jelentős hőkülönbségre, vékonyfalú csapágyházakra vagy súlyos eltérülésre van fenntartva²⁰.

Az egyik szállító a C3-at számos elterjedt ipari villamosmotorra és hajtóműre alapértelmezett ajánlásként nevezi meg — ez az adott szállító álláspontja, nem szabály minden alkalmazásra²⁰.

Hőmérséklet-különbség és a szabad oldali elrendezés

A játék a hőmérséklettel együtt szintén változik. Ha a belső gyűrű vagy a tengely várhatóan forróbban jár, és jobban tágul, mint a külső gyűrű vagy a csapágyház, a játék üzembfenntartás közben csökken, ezért eleve nagyobb radiális játék kívánatos; ha a külső gyűrű tágul jobban, mint a belső, a játék ehelyett nő⁴.

Ugyanez a logika hajtja a játékosztályt: C3, ha az üzemi hőmérséklet tartósan magas, az illesztések szorosak vagy a fordulatszám a szokásos fölött van, és C4, ha a tengely és a csapágyház közötti hőkülönbség jelentős²⁰. A szabad oldali csapágy a mozgás felvételének másik útja.

Ellensúlyozza az üzemi hőmérséklet-változás által okozott tágulást vagy összehúzódást, és ahol nem szétszedhető csapágy működik a szabad oldalon, a külső gyűrű és a csapágyház között játék-illesztést terveznek, egyes esetekben a tengely és a belső gyűrű között is²¹. Ez a játék-illesztés tudatos hőtechnikai rendelkezés, nem a rögzítő oldali illesztés lazább változata.

A szorítás korlátozása mindkét végén

Az illesztésnek elég szorosnak kell lennie ahhoz, hogy megakadályozza a gyűrű kúszását, és elég lazának, hogy ne terhelje túl.

A helyes illesztések megakadályozzák a gördülőpálya elfordulását a tengelyhez vagy a csapágyházhoz képest és az ebből következő illesztési korróziót és berágódást, valamint megtámasztják a viszonylag vékony csapágygyűrűket; a megengedett tengely- és csapágyháztűrések csak kismértékben nagyobbak az illeszkedő csapágyalkatrészek tűréseinél¹¹. A belső gyűrű rápréselése növeli a gyűrűben a körfeszültséget.

Egy konkrét esetre — egy 120 mm furatú, M50 acélból készült szögérintésű főorsó tolócsapágyra egy gázturbinás hajtóműben — a forrás azt ajánlja, hogy a körfeszültségnek ez a sajtolásból eredő összetevője ne haladja meg nagyjából a 140 MPa-t¹⁷.

Ez az érték egyetlen nagy sebességű repülőgépipari alkalmazásból származik, és nem általános ipari határérték; tekintse úgy, mint emlékeztetőt arra, hogy a maximális szorítást a gyűrűfeszültség korlátozza, és kérdezze meg a csapágyszállítót az Ön csapágyára vonatkozó határértékről.

Olyan beépítési módszer választása, amely az illesztést ténylegesen eléri

A rajzon szereplő szorítást a gördülőpálya megsértése nélkül kell elérni. A hengeres furatú csapágyakat általában rápréseléssel szerelik be, vagy a belső gyűrű felmelegítésével, hogy furata a beépítés előtt kitáguljon — ez a zsugorított illesztés²⁶.

Nagyobb csapágyaknál vagy nagyobb szorításnál a meleg beépítés csökkenti a gördülőpálya sajtolás közbeni sérülésének kockázatát, és ahol a külső gyűrűnek szorított illesztés kell, a csapágy előzőleg szárazjéggel lehűthető, előzetesen felvitt korrózióvédelemmel²⁶. A szerszám annyit számít, mint a hőmérséklet.

Csapágysajtót, indukciós fűtőt vagy hidraulikus sajtot kell használni a csapágytípusnak és az illesztésnek megfelelően, és erőt soha nem szabad közvetlenül a gördülőtestekre kifejteni — csak a beépítendő gyűrűre¹³.

Mit kell rendelés előtt a rajzon megerősíteni

Az illesztéseket betű-plusz-szám kombinációkként írják, mint m6 és H7, ahol a kisbetű tengely külső átmérőjét, a nagybetű csapágyházfuratot jelöl, és mindegyik a csapágyfurat, illetve a csapágy külső átmérőjének Normál tűréséhez képest van definiálva¹².

Mivel ezek a Normál tűrések a csapágymérettel együtt nőnek, ugyanaz az osztály nagyobb csapágynál más abszolút illesztést ad, így a rajz hiányos annak a csapágy-tűrési osztálynak a megadása nélkül, amelyhez képest definiálva van¹². A források nem adnak numerikus ülésgeometriai vagy felületi értékeket, ezért ezek ellenőrzési pontként fogalmazandók, nem másolandó számokként.

• ✓Adja meg azt a csapágy-tűrési osztályt, amelyhez képest az illesztés definiálva van, a szállító által használt ISO, DIN, ANSI/ABEC vagy JIS jelöléssel [S12][S14][S25]
• ✓Erősítse meg a tengelyosztályt a terhelési esetre és a tényleges tengelyátmérő-tartományra, nem alapértelmezett osztály alapján [S2]
• ✓Erősítse meg a csapágyház-osztályt a külső gyűrű eltolási igényére és a tengely hőmérsékletére [S5]
• ✓Adja meg a belső játék osztályát (CN, C3 vagy C4) és azt az illesztést, amellyel együtt választották [S20]
• ✓Kérje a gyártástól, hogy beépítés előtt ellenőrizze a tengely külső átmérőjét, a csapágyházfurat méretét, a felületi minőséget és az alakot [S11]
• ✓Kérje a szállítótól a megadott illesztésre várható játékcsökkenés megerősítését [S19][S9]
• ✓Nevezze meg a beépítési módszert és a szerszámot, hogy az előírt szorítás a gördülőpálya sérülése nélkül elérhető legyen [S26][S13]

Ahol a források ellentmondanak vagy hallgatnak

A fenti táblázatok szállítói illesztésválasztási útmutatókból származnak, és nem mindenki ugyanabba az irányba mutat. Az alábbi sorok mindegyik álláspontot külön tartják; az evidencia nem dönti el, melyik érvényes egy adott gépre, ezért a vevő a tényleges alkalmazáshoz igazítja.

Mit nem állítanak fel a források

• Egyetlen forrás sem ad meg egy adott csapágy Δdmp/ΔDmp furat- és külsőátmérő-eltérési értékeit, így a tényleges szorulás nem számítható ki ebből a cikkből.
• Egyetlen forrás sem ad numerikus tartományokat a radiális belső játékra CN, C3 vagy C4 esetén szerelés előtt.
• Egyetlen forrás sem adja meg a játékcsökkentéshez szükséges gyűrűarány-tényező teljes képletét; csak a 2/3-os tényező és a G* lapítás mérete van feltüntetve.
• Egyetlen forrás sem ad numerikus hőtágulási számításokat vagy azt a hőmérséklet-különbséget, amelytől a C3 vagy C4 szükséggé válik.
• Egyetlen forrás sem ad minimális szorulási képletet a csúszás vagy a fretting megelőzésére, sem általános maximális szorulási határértéket repedésre vagy kerületi feszültségre.
• Egyetlen forrás sem ad numerikus követelményeket felületi érdességre (Ra), hengerességre, kerekségre vagy vállra merőlegességre.
• Egyetlen forrás sem ad elérhető vagy szükséges szorulási értékeket, illetve szerelési erőértékeket a présszorításhoz, indukciómelegítéshez, olajbefecskendezéshez vagy hidraulikus anyához.
• Egyetlen forrás sem ad numerikus geometriai tűréseket tengely- vagy házülésre a csapágytűrésekhez viszonyítva.