Guolių tikslumo klasė ir dubluota išdėstymo schema staklių verpstėms: kaip pasirinkti P5/P4/P2/P4S ir DB/DF/DT

Kodėl vien guolio klasė nenustato ruošinio tikslumo

Tikslumo klasė yra angos, išorinio skersmens ir sukimosi tikslumo tolerancijų paketas, įskaitant radialų, veidinį ir ašinį bėgimą¹⁶. Suglaudinus tas tolerancijas mažėja bėgimas ir virpėjimas, o tai ir pagerina apdirbto paviršiaus švarumą bei padėties tikslumą⁷.

Sąlyga yra ta, kad surinktos verpstės bėgimas yra visų komponentų tolerancijų suma, todėl veleno ir korpuso geometrija turi atitikti guolio klasę⁷. Aukštos klasės guolis, presavimas į korpusą, apdirbtą laisvesne pakopa, neduos klasės, už kurią jis buvo pirktas.

Ta pati logika persiduodama per tvirtinimus: leistinos veleno ir korpuso tolerancijos tik šiek tiek didesnės nei suderintų guolio komponentų, o tvirtinimas turi neleisti takelio suktis ir trinties, kartu paremdamas palyginti plonas guolio riedėjimo dalis¹⁷.

Tikslumas ir vidinis tarpas taip pat yra atskiri kintamieji — didelio tikslumo guolis nėra tas pats kaip guolis su beveik jokiu tarpu, ir jie dažnai supainiojami¹. Prieš lygindami klases, patvirtinkite, kad velenas ir korpusas gali išlaikyti geometriją, kurią klasė priima.

Kokia tikslumo klasę reikalauja verpstės darbas

Staklių verpstės minimos prieš P5, P4, P2 ir ABEC9 klases, kai aukštesnis galas naudojamas ten, kur reikalingas bėgimas ir didelio greičio tikslumas¹⁵. Toje srityje ISO P4 (ABEC-7) apibūdinamas kaip tinkamas daugumai CNC apdirbimo, su glaudžiomis tolerancijomis angai, išoriniam skersmeniui ir sukimosi tikslumui⁷.

ISO P2 (ABEC-9) yra žingsnis aukščiau, naudojamas itin aukšto greičio verpstėse ir ten, kur reikalinga išskirtinė bėgimo kontrolė⁷. P4S yra mišrus: matmenų tolerancijos pagal ISO P4 su sukimosi tikslumu pagal ISO P2, apibūdinamas kaip įprasta pramonės praktika tarp pagrindinių Europos gamintojų ir plačiai naudojamas didelio greičio motorinėse verpstėse⁷.

Tas derinys yra praktinis atsakymas, kai verpstė reikalauja P2 lygio sukimosi tikslumo, bet korpusas ir velenas pastatyti pagal P4 matmenis. Joks šaltinis šiame rinkinyje nustato jokios klasės privalomumą konkrečiai verpstei, ir joks neskelbia bėgimo reikšmių pagal klasę, todėl pasirinkimas turi būti ginamas iš darbo, o ne skaitomas iš lentelės.

Dubluotos išdėstymo schemos pasirinkimas: DB, DF ar DT

Kampiniai rutuliniai guoliai yra įprastas verpstės pasirinkimas, nes kontaktinis kampas suteikia didelę ašinę standumą ir derintą apkrovos galią, o statesnis kampas dar labiau didina ašinį standumą⁸¹⁰. Viengubos eilės kampiniai rutuliniai guoliai neša ašininę apkrovą tik viena kryptimi, todėl dviem kryptimis veikianti ašinė apkrova ar didesnis standumas reiškia juos poruoti⁹¹⁰.

Trys poravimai atlieka skirtingus darbus. Nugara-į-nugarą (DB) siūlo didelį momentinį standumą ir tinka momentinėms apkrovoms; rekomenduojamas ten, kur maža apkrova reikalauja didelio sukimosi greičio ir didelio sukimosi tikslumo, ir tai yra schema, kuri reaguoja į išankstinį įtempimą standumui¹⁰¹⁸.

Veidas-į-veidą (DF) pritaiko kampinį veleno ir korpuso nukrypimą ir supaprastina montavimą, kur reikalinga spaustoji įtvara tarp vidinio žiedo ir veleno¹⁰¹⁸. Tandemas (DT) padvigubina ašinę apkrovos galią dalindamas apkrovą abiem guoliams¹⁰.

Visos trys taikomos staklių verpstėms, o tandemas ir veidas-į-veidą lieka galimi ten, kur rekomenduojama nugara-į-nugarą¹⁸. Todėl išdėstymo schemos sprendimas seka dominuojančią apkrovą ir montavimo sąlygą, o ne klasę.

Viena riba, kurią reikia nešti į projektą: kampiniai rutuliniai guoliai atlaiko labai mažą nukrypimą, o nukrypimas už tos ribos sukuria netolygų apkrovos paskirstymą ir trumpina gyvavimo laiką⁸.

Nustatykite išankstinį įtempimą prieš užšaldant schemą

Išankstinis įtempimas yra svirtis, kuri išdėstymo schemą paverčia standžia verpte. Be jo guolis turi vidinį tarpą ir turi jį įveikti, kol atlaiko apkrovą; tas pradinis judėjimas yra pakankamas prarasti tikslumą ir sukelti vibruojamąjį rezonansą ar blogą paviršiaus apdailą¹⁹.

Išankstinis įtempimas pašalina tarpą, kad rutuliai ir riedėjimo takeliai liktų kontaktuose ir pasiruošę nešti apkrovą, didindami standumą ir sukimosi tikslumą — savybes, kurios svarbios staklių verpstėse ir šlifavimo įrangoje¹⁰¹⁹. Išankstinio įtempimo jėga nustatoma didesnė už bet kurią tikėtiną išorinę apkrovą, kad nebūtų santykinio judėjimo tarp rutulių ir riedėjimo takelių¹⁹.

Išankstinis įtempimas taip pat yra reguliuojamas, todėl galima derinti standumą ir išvengti rutulių slydimo, tačiau reguliavimas reikalauja atsargumo⁸¹⁸. Tarpas sąveikauja su temperatūra: jei vidinis žiedas ar velenas veikia karštesnis už išorinį žiedą ar korpusą, tarpas mažėja velenui besiplečiant, todėl tokiu atveju pageidautina didesnė pradinė radialinė tarp reikšmė¹¹.

Tarpo pasirinkimas savo ruožtu veikia triukšmą, virpėjimą, šiluminį įtempimą, kreivumą, apkrovos paskirstymą ir nuovargio gyvavimo laiką¹¹. Šaltiniai nenurodo fiksuoto, spyruoklinio ar hidraulinio išankstinio įtempimo būdų, taip pat nenurodo išankstinio įtempimo reikšmių pagal schemą, todėl būdą ir dydį reikia sutarti su guolių tiekėju.

Nustatykite tepimą ir sukimosi greičio lubas kartu

Ribinis sukimosi greitis nėra vienas katalogo skaičius: jis priklauso nuo guolio tipo, matmenų ir tikslumo, tepimo būdo, tepalo tipo ir kiekio, narvelio formos ir medžiagos bei apkrovos sąlygų²². Riebalų tepimas paprastai nuleidžia lubas iki maždaug 60–80 % alyvos tepimo ribos, nors santykis kinta pagal gamintoją ir seriją²³.

Tai yra šaltinio nurodytas apytikslis, o ne pramonės standartas, todėl ir riebalų, ir alyvos ribinio sukimosi greičio reikšmės turėtų būti tikrinamos pagal reikalaujamą RPM²³.

Kampiniai rutuliniai guoliai dideliu greičiu veikia karščiau už guolius su giliais grioveliais dėl slenkančios trinties kontaktiniu kampu, o jų didelio greičio našumas priklauso nuo tepimo ir aušinimo optimizavimo bei tikslių narvelių naudojimo⁹.

Greičio faktorius (n x dm) yra praktinis indikatorius, kokia sunki bus tepimas ir šilumos šalinimas; didelė reikšmė gali reikalauti specialių didelio greičio riebalų, tikslių guolių ar apkrovos galios de-reeitingavimo²⁴. Todėl riebalais tepamas specifikacija nėra automatiškai neteisinga, bet turi būti pagrįsta pagal sukimosi greičio lubas ir šilumos kelią, o ne priimama be patikrinimo.

Tvirtinimai ir gyvavimo trukmės tikslas, nustatytini iki RFQ

Tvirtinimai ir patikimumo tikslas yra du punktai, dažniausiai paliekami tiekėjo nutylėjimui, ir abu keičia guolį, kurio verpstė iš tikrųjų reikia. Veleno tolerancijų pakopos besisukančio vidinio žiedo apkrovoms eina nuo h5/js6 lengvoms apkrovoms iki k6/m6/n6/p6/r6 didėjant apkrovai ir skersmeniui, su glaudesnėmis pakopomis (js5, k5, m5), kur reikalingas didelis tikslumas¹³.

Vienguboms eilėms kūginiams ritininiams ir kampiniams rutuliniams guoliams k5 ir m5 gali būti pakeista į k6 ir m6, nes tvirtinimo sukeliamas vidinio tarpo sumažėjimas nereikalauja atsižvelgimo¹³.

• ✓Patvirtinkite veleno tolerancijos pakopą pagal apkrovą ir skersmenį, ir pereikite į js5/k5/m5 ten, kur reikalingas didelis tikslumas [S13].
• ✓Viengubos eilės kampiniams rutuliniams ar kūginiams ritininiams guoliams patikrinkite, ar k6/m6 priimtina vietoje k5/m5 [S13].
• ✓L10 gyvavimo trukmės skaičiavimą atlikite su faktine lygiaverčia dinamine apkrova, o ne pikine apkrova [S4].
• ✓Patikimumo tikslą nustatykite aukščiau nutylėtų 90 % ten, kur gedimas brangus ar saugai kritinis [S4].
• ✓Gyvavimo trukmės rezultatą koreguokite pagal didelio greičio tepimo ir šilumos sąlygas ir pasitarkite dėl gamintojo pakoreguotų ribų [S24].
• ✓Patikrinkite tarpą pagal tikėtiną temperatūros padalijimą tarp vidinio žiedo/veleno ir išorinio žiedo/korpuso [S11].

Ko reikalauti iš tiekėjo prieš užsakymą

Klastotinius guolius galutinis naudotojas beveik neįmanoma atskirti nuo originalių pristatymo metu, todėl pirkėjas priklausomas nuo tiekimo grandinės kokybės kontrolės⁶. Todėl kvalifikavimas turi būti įterptas į užsakymą, o ne tikrinamas atvykus.

• ✓Reikalaukite ISO 9001 sertifikavimo iš tiekėjo [S32].
• ✓Reikalaukite medžiagos bandymų ataskaitų, patvirtinančių plieno švarumą ir lydinių sudėtį [S32].
• ✓Reikalaukite matmenų patikros įrašų ir vibracijos/triukšmo bandymų; kritiniams kelių varikliams virš 200 HP — 100 % vibracijos ir triukšmo bandymo gamykloje [S32].
• ✓Reikalaukite pilno atsekamumo nuo žaliavos tiekimo iki galutinės patikros [S31].
• ✓Prieš priimdami individualią konstrukciją, patikrinkite standartinės katalogo prieinamumą [S4].
• ✓Patvirtinkite tikslumo klasę, tarpiklius ir montavimo metodą pagal verpstės apimtį ir aplinką [S4].

Kur šaltiniai nesutaria dėl didelio greičio guolio pasirinkimo

Nesutarimas yra apie tai, kuris rutulinių guolių tipas geriausiai neša didelį greitį, ir jis svarbus, nes atsakymas keičia verpstės šilumos kelią ir tepimą. Vienas šaltinis pateikia kampinius rutulinius guolius kaip didelio greičio, didelio tikslumo pasirinkimą staklių verpstėms, kurių didelio greičio našumas gerinamas tepimu, aušinimu ir tiksliomis narvelio konstrukcijomis⁹.

Tas pats šaltinis pažymi, kad guoliai su giliais grioveliais turi mažesnę trintį, didesnį ribinį sukimosi greitį ir mažesnį temperatūros kilimą⁹. Trečias šaltinis abu — ir kampinius, ir tikslios pakopos guolius su giliais grioveliais — talpina itin aukšto greičio srityje, ribotus šilumos išsiskyrimo, narvelio konstrukcijos ir tepimo būdo²³.

Šaltiniai nesprendžia, kuris tipas laimi konkrečiai verpstei, todėl pirkėjas turėtų tikrinti pagal konkretų sukimosi greitį, apkrovą ir aušinimo schemą, o ne pagal bendrą taisyklę.

Ką šaltiniai nenustato

• Nėra skaitinių radialaus arba ašinio iškybo (TIR) verčių pagal tikslumo klasę arba išdėstymą.
• Nėra skaitinių ruošinio apvalumo, paviršiaus kokybės arba matmenų tolerancijos rezultatų, susietų su guolio klase.
• Nėra skaitinių statinio arba dinaminio standumo verčių pagal išdėstymą arba ikikrovos lygį.
• Nėra kvantifikuotų duomenų apie atsparumą savaiminiams virpesiams (chatter).
• Nėra DN arba ribinio greičio lentelių pagal klases ir nėra aušinimo reikalavimų specifikacijų.
• Nėra fiksuoto, spyruoklinio arba hidraulinio ikikrovos metodų specifikacijų ir nėra skaitinių ikikrovos verčių.
• Nėra L10 arba Lnm tarnavimo laiko verčių arba priežiūros intervalų konkrečioms klasėms arba išdėstymams.
• Nėra vieneto kainų pagal tikslumo klasę ir nėra visos špindelio sąnaudų analizės.
• Nėra pristatymo terminų arba mažiausių užsakymo kiekių pagal tikslumo klasę arba išdėstymą.
• Nėra AS9100 arba kitų aviacijos ir kosmoso sertifikavimo reikalavimų ir nėra specifinių patikros ataskaitų formatų guolių tikslumo klasėms.
• Joks šaltinis neaptaria špindelio korpuso ir veleno tolerancijos specifikacijų, būdingų tikslumo špindelio guolių klasėms, neapsiribodamas bendromis tvirtinimo lentelėmis.