Kelas Tolerans Paksi dan Rumah Galas untuk Galas Gelungsur: Bagaimana Pilihan Padatan Menetapkan Kelegaan Dalaman

Tentukan dahulu gegelang mana yang berputar berbanding beban

Pemilihan padatan bermula dengan satu soalan: adakah arah beban berputar berbanding gegelang, atau gegelang kekal di bawah beban? Gegelang yang berputar berbanding beban cenderung merayap pada duduknya melainkan padatan menahannya, jadi duduk itu memerlukan padatan gangguan atau padatan peralihan.

Gegelang yang arah bebannya pegun akan kekal di tempatnya, jadi padatan kelegaan boleh diterima dan sering diingini kerana membenarkan gegelang beranjak secara paksi. Kedua-dua duduk ini dijadualkan secara berasingan.

Pada paksi, beban gegelang dalam berputar memerlukan kelas gangguan seperti h5, js5, js6, k5, k6, m5, m6, n6, p6 atau r6 mengikut beban dan diameter, manakala beban gegelang dalam pegun menggunakan g6 apabila gegelang perlu bergerak dengan lancar atau h6 apabila tidak perlu².

Pada rumah galas, beban gegelang luar pegun menggunakan kelas kelegaan H7, H8, G7 atau F7, manakala beban gegelang luar berputar menggunakan M7, N7 atau P7⁵. Kedua-dua jadual merupakan fungsi jenis beban, jenis galas dan saiz, jadi kelas tidak boleh dipilih daripada arah beban semata-mata²⁵.

Kesilapan di sini menelan kos dua kali. Duduk yang longgar membiarkan laluan gelungsur berputar dan menghakis (fretting) pada paksi atau rumah galas, dan duduk yang tidak menyokong laluan gelungsur yang nipis dengan betul memendekkan hayat perkhidmatan serta boleh memaksa paksi atau rumah galas dibaiki sebelum galas ganti dipasang¹¹.

Membaca kelas paksi daripada jadual beban dan diameter

Untuk gegelang dalam berputar, kelas paksi dijadualkan mengikut magnitud beban dan diameter paksi, dan padatan ditakrifkan berbanding tolerans Normal lubang galas — jadi kelas huruf yang sama bermaksud gangguan mutlak yang berbeza pada diameter yang berbeza²¹².

Jadual di bawah ialah kes beban ringan dan normal untuk galas lubang silinder dalam kelas 0, 6X dan 6; beban berat atau hentakan mengalihkan kelas kepada n6, p6 atau r6 dan memerlukan galas dengan kelegaan dalaman lebih besar daripada piawai². Dua kelonggaran penting.

Apabila kejituan tinggi dikehendaki, js5, k5 dan m5 menggantikan js6, k6 dan m6². Untuk galas rol kon berbaris tunggal dan galas bola sentuh sudut, k5 dan m5 boleh digantikan dengan k6 dan m6 kerana pengurangan kelegaan dalaman akibat padatan tidak perlu diambil kira².

Membaca kelas rumah galas daripada jadual beban dan anjakan

Kelas rumah galas bergantung pada sama ada gegelang luar mesti boleh beranjak secara paksi, jenis beban, dan betapa panasnya paksi serta gegelang dalam beroperasi. Satu kelas lalai oleh itu salah untuk gegelang luar berputar atau paksi yang panas⁵.

Apabila beban gegelang luar pegun dan gegelang mesti mudah beranjak, H7 ialah pilihan biasa; G7 boleh digunakan untuk galas besar atau beza suhu besar antara gegelang luar dan rumah galas⁵. Apabila paksi dan gegelang dalam beroperasi panas, kelas rumah galas naik kepada G7, dengan F7 untuk galas besar atau beza suhu besar⁵.

Beban gegelang luar berputar tidak boleh beranjak dan mengambil M7, N7 atau P7 mengikut beban dan ketebalan bahagian rumah galas⁵.

Semak sama ada gangguan memakan kelegaan dalaman

Padatan gangguan mengembangkan gegelang dalam, dan pengembangan itu mengurangkan kelegaan dalaman terhasil, iaitu kelegaan di atas bangku, galas¹⁹. Padatan rumah galas yang ketat melakukan perkara yang sama dari luar dengan memampatkan gegelang luar, jadi kedua-dua pengurangan bertambah³.

Jika pengurangan tidak diambil kira, mungkin tidak cukup kelegaan bangku tinggal untuk meninggalkan sebarang kelegaan larian, dan galas boleh masuk ke dalam kelegaan negatif, geseran berlebihan dan kegagalan awal³¹⁹. Pengurangan itu bukan sekadar gangguan nominal.

Gangguan berkesan dikira sebagai dua pertiga daripada gangguan nominal ditolak satu dimensi pemipihan, untuk gegelang dalam dan untuk gegelang luar, dan perubahan kelegaan yang terhasil bergantung pada gangguan berkesan, diameter paksi yang berpadanan dan ketebalan dinding lubang rumah galas⁹. Itulah sebabnya kelas padatan dan kelas kelegaan mesti dipilih bersama dan bukan secara berturutan.

Apabila padatan berat, atau suhu operasi sentiasa tinggi, atau kelajuan melebihi julat piawai, kelas kelegaan lebih besar seperti C3 ialah pilihan yang wajar; C4 dikhaskan untuk suhu luar biasa tinggi, beza haba ketara antara paksi dan rumah galas, rumah galas berdinding nipis atau ketidakselarian teruk²⁰.

Satu pembekal menyatakan C3 ialah cadangan lalai untuk banyak motor elektrik dan kotak gear industri yang biasa — itu kedudukan pembekal berkenaan, bukan peraturan untuk setiap aplikasi²⁰.

Beza suhu dan susunan sisi bebas

Kelegaan juga berubah dengan suhu. Apabila gegelang dalam atau paksi dijangka beroperasi lebih panas dan mengembang lebih daripada gegelang luar atau rumah galas, mainan galas berkurangan semasa operasi, jadi mainan radian yang lebih tinggi dikehendaki dari awal; jika gegelang luar mengembang lebih daripada gegelang dalam, mainan bertambah pula⁴.

Logik yang sama mendorong kelas kelegaan: C3 apabila suhu operasi sentiasa tinggi, padatan berat atau kelajuan melebihi piawai, dan C4 apabila beza haba antara paksi dan rumah galas ketara²⁰. Galas sisi bebas ialah cara lain untuk menyerap pergerakan itu.

Ia menebus pengembangan atau pengecutan yang disebabkan oleh perubahan suhu operasi, dan apabila galas tak boleh dibezakan digunakan pada sisi bebas, padatan kelegaan disediakan antara gegelang luar dan rumah galas, atau dalam sesetengah kes antara paksi dan gegelang dalam²¹.

Padatan kelegaan itu ialah peruntukan haba yang disengajakan, bukan versi lebih longgar bagi padatan sisi penempatan.

Hadkan gangguan dari kedua-dua hujung

Padatan mesti cukup ketat untuk menghentikan rayapan gegelang dan cukup longgar untuk tidak terlebih tegangkannya.

Padatan yang betul mencegah putaran laluan gelungsur berbanding paksi atau rumah galas serta penghakisan dan pengkahatan yang menyusul, dan ia menyokong laluan galas yang agak nipis; tolerans paksi dan rumah galas yang dibenarkan hanya sedikit lebih besar daripada komponen galas yang berpadanan¹¹. Memadatkan gegelang dalam menambah tegangan lilitan dalam gegelang.

Bagi satu kes tertentu — galas tolakan sentuh sudut gelung utama berlubang 120 mm dalam keluli M50 untuk enjin turbojet — sumber mencadangkan komponen tegangan lilitan akibat pemadatan ini tidak melebihi kira-kira 140 MPa¹⁷.

Angka itu datang daripada satu aplikasi aeroangkasa berkelajuan tinggi dan bukan had industri umum; anggapnya sebagai peringatan bahawa gangguan maksimum dihadkan oleh tegangan gegelang, dan tanya pembekal galas tentang had yang terpakai untuk galas anda.

Pilih kaedah pemasangan yang dapat mencapai padatan

Gangguan pada lukisan mesti boleh dicapai tanpa merosakkan laluan gelungsur. Galas lubang silinder biasanya dipasang melalui padatan tekan, atau dengan memanaskan gegelang dalam untuk mengembangkan lubangnya sebelum pemasangan — padatan susut²⁶.

Untuk galas lebih besar atau gangguan lebih tinggi, pemasangan panas mengurangkan risiko kerosakan laluan gelungsur semasa pemadatan, dan apabila gegelang luar memerlukan padatan gangguan, galas boleh disejukkan lebih dahulu dengan ais kering, dengan rawatan cegah karat disapukan lebih awal²⁶. Peralatan sama pentingnya dengan suhu.

Akhbar galas, pemanas aruhan atau akhbar hidraulik patut digunakan mengikut jenis galas dan padatan, dan daya tidak boleh sekali-kali dikenakan terus pada elemen gelungsur — hanya pada gegelang yang dipasang¹³.

Apa yang perlu disahkan pada lukisan sebelum memesan

Padatan ditulis sebagai kombinasi huruf-plus-digit seperti m6 dan H7, di mana huruf kecil ialah diameter luar paksi dan huruf besar ialah lubang rumah galas, dan setiap satunya ditakrifkan berbanding tolerans Normal lubang galas atau diameter luarnya¹².

Oleh sebab tolerans Normal itu membesar dengan saiz galas, kelas yang sama menghasilkan padatan mutlak berbeza pada galas yang lebih besar, jadi lukisan tidak lengkap tanpa kelas tolerans galas yang dipadankannya¹². Sumber-sumber tidak memberikan nilai geometri duduk atau permukaan yang berangka, jadi itu mesti ditulis sebagai item pengesahan dan bukan angka yang disalin.

• ✓Nyatakan kelas tolerans galas yang menjadi asas takrifan padatan, menggunakan designasi ISO, DIN, ANSI/ABEC atau JIS yang pembekal gunakan [S12][S14][S25]
• ✓Sahkan kelas paksi terhadap kes beban dan julat diameter paksi sebenar, bukan kelas lalai [S2]
• ✓Sahkan kelas rumah galas terhadap keperluan anjakan gegelang luar dan suhu paksi [S5]
• ✓Nyatakan kelas kelegaan dalaman (CN, C3 atau C4) dan padatan yang dipadankannya [S20]
• ✓Wajibkan bengkal mengesahkan saiz diameter luar paksi dan lubang rumah galas, kemasan permukaan serta bentuk sebelum pemasangan [S11]
• ✓Minta pembekal mengesahkan pengurangan kelegaan yang dijangka bagi padatan yang dinyatakan [S19][S9]
• ✓Namakan kaedah pemasangan dan peralatannya supaya gangguan yang dinyatakan boleh dicapai tanpa merosakkan laluan gelungsur [S26][S13]

Di mana sumber-sumber bercanggah atau senyap

Jadual-jadual di atas datang daripada panduan pemilihan padatan pembekal, dan semuanya tidak menunjuk ke arah yang sama. Baris di bawah mengekalkan setiap kedudukan secara berasingan; bukti tidak menjelaskan yang mana terpakai bagi mesin tertentu, jadi pembeli mengesahkan terhadap aplikasi sebenar.

Apa yang sumber-sumber tidak tetapkan

• Tiada sumber memberikan nilai berangka sisihan lubang dan diameter luar Δdmp/ΔDmp bagi bearing tertentu, maka saling masuk sebenar tidak dapat dikira daripada artikel ini.
• Tiada sumber memberikan julat berangka kelegaan dalaman jejari bagi CN, C3 atau C4 sebelum pemasangan.
• Tiada sumber memberikan formula lengkap faktor nisbah gelang bagi pengurangan kelegaan; hanya faktor 2/3 dan dimensi pemipihan G* dinyatakan.
• Tiada sumber memberikan pengiraan berangka pengembangan terma atau perbezaan suhu di mana C3 atau C4 menjadi perlu.
• Tiada sumber memberikan formula saling masuk minimum untuk mencegah rayapan atau hakisan fretting, atau had umum saling masuk maksimum bagi keretakan atau tegasan keliling.
• Tiada sumber memberikan keperluan berangka kekasaran permukaan (Ra), silinderan, kebundaran atau ketegakan bahu.
• Tiada sumber memberikan nilai saling masuk yang boleh dicapai atau diperlukan, atau nilai daya pemasangan, bagi kaedah padanan tekan, pemanasan aruhan, suntikan minyak atau nat hidraulik.
• Tiada sumber memberikan toleransi geometri berangka takat duduk aci atau perumah berbanding toleransi bearing.