Ritininiai guoliai prieš rutulinius: 5 patikros prieš specifikuodami

Pradėkite nuo apkrovos krypties

Apkrovos kryptis atmeta šeimas dar prieš tai, kai apkrovos dydis gauna balsą. Linijinis kontaktas išsklaido radialinę apkrovą didesniame plote nei taškinis, todėl rituliniai guoliai paprastai perneša didesnes radialines apkrovas tame pačiame ruože^{4,11,15,23,24}.

Tas pranašumas tik radialinis. Cilindrinis ritulinis guolis perneša radialinę apkrovą ir nieko kito, o kūginis ritulinis arba kampinis rutulinis guolis išsprendžia ašininį komponentą toje pačioje sėdynėje^2,4,17–20.

Rutulinis guolis su giliais grioveliais stovi tarp jų, priimdamas vidutinę ašininę apkrovą abiem kryptimis^2,5. Padėkite tik radialinį guolį kombinuotos apkrovos sėdynėje, ir gedimas įvyksta ritinėlio/takelio kontakte, o ne paprastu perkrovimu.

Paimkite reduktoriaus krumpliaračio veleną: krumplių skiriamoji jėga radialinė, atraminė — ašininė. Cilindrinis ritulinis guolis perneša radialinę pusę, todėl ašininė pusė turi atitekti kūginiam rituliniam arba kampiniam rutuliniam guoliui toje pačioje sėdynėje.

Tai geometrijos sprendimas, o ne gebos sprendimas — cilindrinis guolis gali būti pakankamai stiprus ir vis tiek būti netinkama dalis. Prieš lygindami bet kokias gebas, užsirašykite, ar jūsų apkrova tik radialinė, tik ašininė, ar kombinuota, ir ištrinkite kiekvieną šeimą, kuri negali pernešti tos krypties.

Jei jūsų sėdynė matuoja atraminę apkrovą, cilindrinio ritulinio variantas nuo sąrašo nukrenta dar prieš atveriant katalogą.

Ar greitis atmeta ritulinį?

Patikrinkite greitį, kol dar neįsimylėjote apkrovos gebos. Taškinis kontaktas generuoja mažiau trinties ir šilumos per apsisukimą, todėl rutuliniai guoliai paprastai išlaiko didesnį ribinį greitį ir dN reikšmę nei panašiai dydžio ritulinis guolis^11,15,23,24.

Tas pats linijinis kontaktas, kuris išsklaido apkrovą, taip pat generuoja daugiau šilumos esant greičiui — todėl ritulinis guolis, parinktas vien pagal gebą, gali perkaisti esant eksploataciniam greičiui, nors ir yra pakankamai stiprus¹⁵. Vienas šaltinis nurodo, kad kampiniai rutuliniai guoliai su mažu 15° kontaktiniu kampu alyvos tepime tam tikriems dydžiams gali viršyti 30.000 RPM²¹.

Nė vienas šaltinis čia neduoda atitinkamo ritulinio greičio tam pačiam ange, todėl laikykite tą skaičių rutulinės pusės lubomis, prieš kurias tikrinti, o ne palyginimu. Praktinė seka: jei jūsų eksploatacinis greitis didelis, rutulinės šeimos numatytasis pasirinkimas, o ritulinis kandidatas turi pasiteisinti apkrova.

Jei eksploatacinis greitis vidutinis ir apkrova sunki, ritulinis kandidatas lieka. Atkreipkite dėmesį ir tai, kad sandarintas rutulinis guolio variantas neša mažesnę greičio ribą nei atvira versija dėl tarpiklio pasipriešinimo⁵ — todėl sandarinimo pasirinkimas gali nuleisti rutulinį guolį žemiau greičio, kurio manytė jį pasiekiantį.

Užrašykite savo eksploatacinį RPM ir angos dydį ant atrankos lapo dabar, ir paprašykite tiekėjo kiekvieno išgyvenusio kandidato ribinio greičio tam angai.

Ar montavimas gali išlaikyti centravimo paklaidą?

Centravimo paklaida yra patikra, kuri tyliai panaikina apkrovos gebą. Rutulinių, kūginių ir cilindrinių ritulinių guolių geba grindžiama prielaida, kad centravimo paklaida neviršija 0,0005 radianų, arba 0,03°¹⁶.

Žengus už to, kontakto takelio kraštas perneša apkrovą, o L10 gyvavimo trukmė nukrenta žemiau apskaičiuotos reikšmės¹⁶. Sferiniai rituliniai guoliai ir savaime centruojantys rutuliniai guoliai statomi centravimo paklaidai priimti, ir specialūs savaime centruojantys cilindriniai rituliniai guoliai gali priimti 1,0° iki 1,5°^4,16,17.

Tai daugiau nei tvarkos dydžio skirtumas tarp reitingavimo pagrindo ir to, ką toleruoja savaime centruojantis tipas. Paimkite transliacijos veleno atraminį korpusą su 1,0–1,5° kampine paklaida: kiekvienas nesavaime centruojantis kandidatas popieriuje iškrenta, kaip bebūtų stipri jo katalogo geba, ir reikalingas sferinis ritulinis arba savaime centruojantis guolis, nes 0,0005 rad pagrindas viršytas¹⁶.

Centravimo paklaida ateina iš dviejų vietų — statiškai nacentruotų korpusų ir apkrovos deformuojančių velenų¹⁶ — todėl įvertinkite abu prieš pasitikėdami geba. Jei negalite išlaikyti sėdynės 0,0005 rad viduje, apskritai nelyginkite apkrovos gebų; rinkitės iš savaime centruojančių šeimų pirmiausia.

Paklauskite tiekėjo, kokai centravimo paklaidai jų kandidatas vertinamas, nes šaltiniai duoda tik 0,0005 rad atskaitos bazę ir 1,0–1,5° specialų atvejį.

Ar jums reikia ritulinio standumo, ar užteks išankstinio įtempimo?

Standumas yra vieta, kur rutulinė šeima atkovoja. Išankstinis įtempimas pašalina vidinį tarpą ir optimizuoja kontaktą, todėl kampinis rutulinis guolis gali būti padarytas standesnis, nei jo taškinio kontakto geometrija siūlo^2,21,22.

Todėl staklių verpstės naudoja iš anksto įtemptus kampinius rutulinius guolius, o ne manydamos, kad vien rituliniai duoda standumą^2,21,22. Palyginkite du rutulinius variantus pagal standumą: guolis su giliais grioveliais — nuo žemo iki vidutinio, o kampinis rutulinis — aukšto, ypač iš anksto įtemptas^2,21.

Paimkite staklių verpstę: iš anksto įtemptas kampinis rutulinis guolis yra pageidaujamas pasirinkimas standumui, prieš guolį su giliais grioveliais, kurio standumas tik nuo žemo iki vidutinio^2,21,22. Išankstinis įtempimas taip pat reguliuojamas, todėl inžinierius gali derinti standumą ir užkirsti kelią rutulių slydimui konkrečiai užduočiai²¹.

Su tuo ateina du perspėjimai. Kampiniai guoliai turi labai ribotą centravimo paklaidos toleranciją, paprastai tik 0,5–1 laipsnio, o jų ašininė geba maždaug 25–35 % C0²¹ (pagal tiekėjo duomenis).

Taigi standumo laimėjimas tikras, bet jis susiaurina jūsų centravimo paklaidos biudžetą. Jei jūsų deformacijos biudžetas ribotas ir sėdynė gerai nacentruota, įkainokite iš anksto įtemptą kampinį variantą prieš manydamas, kad ritulinis yra vienintelis standus atsakymas.

Paklauskite tiekėjo išankstinio įtempimo klasės ir gaunamo standumo, o ne tik guolio numerio.

Ar tepimo kelias išgyvens užduotį?

Tepimas gali perrašyti guolio pasirinkimą, kuris buvo teisingas pagal apkrovą ir greitį. Riebalai yra numatytasis daugumai riedėjimo guolių taikymų, nes juos lengva naudoti, jie atsparūs nutekėjimui ir palyginti nebrangūs³.

Sunkios sąlygos laužo tą numatytąjį: aukštos temperatūros gali iškepti riebalus, sukeldamos klampos praradimą, metalo ir metalo kontaktą bei galutinį užstrigimą, o kylantys ventiliatorių greičiai duoda tą patį efektą per aukštesnę eksploatacinę temperatūrą³. Ten, kur tai vyksta, rekomenduojama alyva, nes ji išsklaido šilumą ir nuplauna teršalus, tokius kaip purvas, dulkės, drėgmė ir dėvėjimosi metalai³.

Rituliniai guoliai generuoja daugiau trinties ir šilumos nei rutuliniai¹⁵, todėl ritulinis kandidatas ankstėja stumia jus link alyvos kelio. Sandarinimas stumia kita kryptimi: sandarintų rutulinių guolių variantai turi sumažintas greičio ribas dėl tarpiklio pasipriešinimo, lyginant su atvirais guoliais⁵.

Paimkite aukštos temperatūros, didelio greičio ar stipriai užterštą užduotį: riebalai gali prarasti klampą ir leisti metalo ir metalo kontaktą, todėl specifikuojamas alyvos tepimas — o sandarintas rutulinio guolio variantas atmetamas, nes tarpiklio pasipriešinimas mažina jo greičio ribą^3,5. Tai dvi nepriklausomos apribojimai tame pačiame brėžinyje.

Nuspręskite tepimo ir sandarinimo kelią prieš išleisdami guolio nuorodą, nes jis gali atmesti kandidatą, kurį ką tik pasirinkote. Paklauskite tiekėjo, ar jų kandidatas vertinamas jūsų tepimo metodui jūsų eksploatacinėje temperatūroje.

Kurie kandidatai išgyvena iki RFQ?

Atranka pagal vien ruožo dydį ignoruoja dinaminę apkrovos gebą, ribinį greitį, trinties koeficientą ir centravimo paklaidos toleranciją, kurie faktiškai nustato gyvavimo trukmę^7,13,23. Guolis, kuris telpa korpuse, vis tiek gali būti netinkama dalis, nes keturios reikšmės, nulemiančios gyvavimo trukmę, nėra matomos iš angos ir išorinio skersmens.

Narvelio medžiaga, stilius ir tipas taip pat gali valdyti sukimosi tikslumą, stiprumą ir produkto kaštus, todėl narvelio variantai priklauso tai pačiai diskusijai, o ne vėlesnei peržiūrai¹. Atlikite patikras šia tvarka kiekvienam išgyvenusiam kandidatui.

• ✓Patvirtinkite apkrovos kryptį, kurią sėdynė faktiškai matuoja — tik radialinę, tik ašininę ar kombinuotą — ir ištrinkite bet kurią šeimą, kuri negali jos pernešti.
• ✓Ištraukite katalogo dinaminę apkrovos gebą Cr kiekvienam išgyvenusiam kandidatui reikiamame ange, ir palyginkite su savo lygiaverte apkrova P.
• ✓Ištraukite ribinį greitį ir dN reikšmę kandidatui jūsų eksploataciniu greičiu, ir patikrinkite, ar sandarintas variantas jį sumažina.
• ✓Patvirtinkite centravimo paklaidą, kurią duoda montavimas, pagal 0,0005 rad reitingavimo pagrindą, arba pereikite prie savaime centruojančio tipo.
• ✓Ištraukite trinties koeficientą ir centravimo paklaidos toleranciją iš katalogo, nes nė vieno čia šaltiniai nenustato.
• ✓Nuspręskite narvelio medžiagą ir stilių anksti, nes jis veikia sukimosi tikslumą, stiprumą ir produkto kaštus.

Ar guolis su giliais grioveliais tai uždaro?

Prieš mokėdami už ritulinį ar kampinį sprendimą, patikrinkite, ar bendrosios paskirties atvejis jau uždarytas. Masinė gamyba ir standartizacija daro guolį su giliais grioveliais ekonomiškiausiu riedėjimo guolių tipu bendrosios paskirties taikymams^5,10.

Rituliniai guoliai paprastai brangesni nei rutuliniai esant palyginamam tikslumui^15,22, o kampiniai rutuliniai guoliai kainuoja daugiau nei gilų griovelių tipai^2,22. Taigi pigi šeima dažnai yra ir teisinga — bet tik savo ašininės ribos viduje.

Rutulinis guolis su giliais grioveliais perneša ašininę apkrovą abiem kryptimis, ir vienas šaltinis tą gebą deda ties maždaug 20–30 % statinio radialinio apkrovos reitingo, o kitas — ties 25–35 % C0^2,5,10.

Paimkite bendrosios paskirties vidutinės apkrovos taikymą: guolis su giliais grioveliais jį uždaro, su sąlyga, kad ašininis komponentas lieka to ruožo viduje, prieš kampinį rutulinį guolį, kuris kombinuotą apkrovą perneštų geriau, bet kainuoja daugiau^2,5,10,22. Ruožas svarbus, nes du šaltiniai nesutaria, todėl projektuoja pagal apatinę ribą, kol pasirinkto tiekėjo katalogas nepatvirtina reikšmės.

Jei jūsų ašininė apkrova stovi arti ruožo viršaus, kampinis variantas yra saugesnis sprendimas net už didesnę kainą. Patikrinkite savo ašininę apkrovą pagal C0 prieš priimdamas ekonomišką atsakymą.

Cilindrinis ar kūginis ritulinis?

Kai ritulinė šeima parinkta, kitas skilimas — cilindrinis prieš kūginį. Esant gryna radialinei apkrovai, cilindriniai rituliniai guoliai linkę generuoti mažiau trinties ir šilumos nei kūginiai rituliniai guoliai¹⁹.

Kūginiai rituliniai guoliai gali generuoti šiek tiek daugiau šilumos dėl savo kūginės konstrukcijos, bet geriau tinka taikymams su kombinuotomis radialinėmis ir ašininėmis apkrovomis¹⁹. Tai kompromisas: trinties nuostolis perka kombinuotos apkrovos galimybę, ir tai geometrijos savybė, o ne ritulinės šeimos defektas.

Du tipai taip pat skiriasi reguliavimu. Cilindriniai rituliniai guoliai paprastai turi fiksuotą tarpą su ribotu reguliavimu montavimo metu, o kūginė konstrukcija leidžia tarpą reguliuoti montuojant, suteikdama lankstumą optimizuoti veikimą skirtingomis eksploatavimo sąlygomis¹⁹.

Paimkite grynai radialinę ritulinę užduotį: cilindrinis ritulinis guolis renkamas dėl mažesnės trinties ir šilumos. Padėkite tą pačią sėdynę po ašinio palaikymo, ir vietoj to renkamas kūginis ritulinis guolis, priimant šiek tiek didesnę trintį¹⁹.

Kūginiai rituliniai guoliai taip pat perneša didesnes radialines ir atramines apkrovas, lyginant su rutuliniais ar cilindriniais guoliais, nes kūginė geometrija didina kontakto plotą⁴. Taigi klausimas nėra, kuris ritulinis geresnis — jis yra, ar jūsų sėdynė reikalauja ašinės galimybės.

Jei taip, priimkite trintį ir specifikuokite kūginį; jei ne, imkites vėsesnį cilindrinį variantą.

Kur šaltiniai nesutaria

Du šaltiniai duoda skirtingus ašininės gebos procentus tam pačiam guoliui, o kaštų ir greičio reitingai nėra kiekvieno šaltinio nurodomi taip pat. Specifikacija, cituojanti vieną reikšmę kaip faktą, gali būti paneigta paties tiekėjo katalogo, todėl kiekvieną ginčijamą reikšmę laikykite ruožu patvirtinimui, o ne skaičiumi, pagal kurį projektuoti.

Žemiau esanti lentelė išlaiko abi puses matomas, kad matytumėte, kurią reikšmę tikrinti ir kaip (pagal tiekėjo duomenis).

Ką šaltiniai nenustato

• Nėra suderinto dydžio radialinės apkrovos gebos santykio rituliniams prieš rutulinius guolius
• Nėra lyginamųjų greičio ribų skaičių (RPM arba dN) suderintiems rutuliniams ir rituliniams dydžiams
• Nėra trinties koeficiento ar momento reikšmių rutuliniams prieš ritulinius guolius
• Nėra kainų reikšmių ar kiekybinio kaštų palyginimo tarp ritulinių ir rutulinių guolių
• Nėra leistinų centravimo paklaidos kampų pagal tipą už 0,0005 rad atskaitos bazės ir 1,0–1,5° specialaus savaime centruojančio atvejo
• Nėra tiesioginio standumo (deformacijos esant apkrovai) palyginimo tarp ritulinių ir rutulinių guolių
• Nė vienas šaltinis neteigia, kad rituliniai guoliai reikalauja daugiau tepalo ar dažnesnės priežiūros nei rutuliniai
• Nėra paaiškinimo, kaip kaštų skirtumas kyla iš gamybos sudėtingumo ar medžiagų