Paren van hoekcontactlagers: kiezen tussen DB, DF of DT en een voorspanningsroute vóór de RFQ

Sluit opstellingen uit die uw axiale belastingsrichting niet kunnen dragen

Begin bij de richting van de axiale belasting, want die schrapt opties nog vóór elk stijfheidsargument. Een éénrijig hoekcontactlager heeft loopbanen die over de as zijn verschoven, en juist die verschuiving laat het axiale belasting in één richting opnemen⁹.

Keert uw toepassing om — een spindle die in beide richtingen snijdt, een as die in beide richtingen axiaal moet worden gepositioneerd — dan kan één lager het werk niet doen. De opstelling moet een paar zijn⁹.

Tandem (DT) is ook geen antwoord op een omkerende belasting. In DT delen beide lagers de belasting in dezelfde richting, wat de axiale capaciteit in één richting verhoogt, maar geen capaciteit toevoegt in de tegengestelde richting⁸⁹.

Waar een tandempaar wordt gebruikt, moet de tegenovergestelde axiale kracht door iets anders op de as worden opgenomen³. De eerste afweging is dus eenvoudig: axiale belasting in twee richtingen wijst naar DB of DF, en DT is voorbehouden aan taken die slechts in één richting zwaar zijn.

DB of DF: momentstijfheid tegen uitlijntolerantie

Zowel DB als DF dragen axiale belasting in twee richtingen, dus de keuze gaat over moment en uitlijning, niet over axiale capaciteit. Bij back-to-back (DB) wijzen de toppen van de contacthoek naar buiten, wat het paar een grote effectieve steunwijdte geeft.

Die wijdte levert hoge momentstijfheid en weerstand tegen kanten¹². DF keert de geometrie om, verkort de effectieve steunwijdte en verlaagt het momentvermogen.

Maar de kortere wijdte is toleranter voor hoekuitlijnfout tussen as en huis⁸¹². De montagepraktijk voegt een tweede voorwaarde toe.

Waar u interferentie tussen binnenring en as nodig hebt en montagefout mogelijk is, vereenvoudigt face-to-face de assemblage¹³. Waar hoge stijfheid onder voorspanning wordt geëist, is back-to-back de aanbevolen opstelling¹³.

Daarom wordt DB beschreven als de meest gebruikte en veelzijdige opstelling voor machinespindles¹². Wat u uit deze bronnen niet haalt, is een getal.

Geen enkele bron hier geeft een stijfheids- of momentbelastingsdrempel die aangeeft waar DB ontoereikend wordt en DF noodzakelijk⁸¹²¹³. Behandel de keuze als kwalitatief en leg de momentbelasting en het uitlijningsbudget voor aan de leverancier.

Gepaarde duplexset of niet-gepaard paar met geslepen afstandringen

Voorspanning in een gepaarde set wordt meestal bereikt door een gepaard duplexpaar te bestellen¹². In een fabrieksmatig gepaarde set is de voorspanning of interne axiale speling al bepaald door de bijgeleverde afstandringen.

Het instelwerk is dus gedaan vóórdat de lagers bij u aankomen⁴. Het paren van niet-gepaarde lagers verplaatst dat werk naar uw eigen werkplaats.

Het vereist voorafgaande meting van de relevante axiale afmetingen van de lagers en, waar van toepassing, van het huis; een besluit over de doel-axiale speling. En, voor een O-opstelling (DB), de vervaardiging van een binnenafstandring naast een buitenafstandring, geslepen op de nauwkeurigheid die de bedrijfsomstandigheden vereisen⁴.

Als een voorgespannen paar via het huis star in back-to-back moet worden ondersteund, moet ook de huisbreedte worden bepaald om de effectieve afstandringlengte te berekenen⁴. De breedte van de afstandring is geen neutraal detail zodra het paar is gemonteerd.

Is de asafstandring smaller dan de huisafstandring, dan neemt de voorspanning toe in de O-opstelling (DB) en af in de X-opstelling (DF)²². Die asymmetrie is de hendel waarmee u de voorspanning van een niet-gepaard paar bijstelt.

En het is de reden dat een gepaarde set, waarin de leverancier de geometrie al heeft vastgelegd, een variabele uit uw assemblagelijn haalt.

Een voorspanningsklasse of een discrete krachtwaarde kiezen

Voorspanning wordt opgegeven als klasse of als discrete kracht, afhankelijk van het specificatiesysteem dat uw tekening volgt. De ISO-route gebruikt GA, GB en GC voor lichte, middelzware en zware voorspanning; de Amerikaanse route gebruikt suffixcodes gekoppeld aan een genoemde kracht in newton³.

Voorspanning zelf is wat de interne speling opheft, de stijfheid verhoogt en het slippen van de kogels voorkomt; de klasse die u noemt, bepaalt dus het gedrag van het paar¹⁸. Wat de tabel niet geeft, is de waarde voor uw lagermaat.

De kracht achter een GA-, GB- of GC-klasse, en de axiale verplaatsing of contacthoekverandering die die veroorzaakt, wordt in deze bronnen niet gepubliceerd³¹⁸. Noem de klasse of de discrete kracht en vraag daarna de fabrikant om de waarde per maat en de bijbehorende verplaatsing.

Contacthoek en toerentalplafond vóórdat u de opstelling vastlegt

De contacthoek is de andere helft van de belasting-tegen-toerentalafweging, en die wordt bij de bestelling vastgelegd, niet bij de montage. Een steilere hoek verhoogt de axiale capaciteit en axiale stijfheid; een vlakkere ondersteunt hoger toerental en meer radiale belasting⁸⁹¹⁸.

Hoogprecisie- en hogetoerentallagers gebruiken doorgaans 15°, terwijl 40° de axiale capaciteit maximaliseert⁸⁹. Het toerental begrenst vervolgens de kooi en de smering.

Wanneer een lager wordt gekozen om binnen 80% van zijn grenstoerental te draaien, moet de afdeling techniek van de fabrikant de toepassing beoordelen en de smeermethode en kooi aanbevelen¹⁰. Wanneer de bedrijfssnelheid veel hoger ligt dan het grenstoerental, is een sterkere kooiconstructie noodzakelijk vanwege de optredende middelpuntvliedende spanningen¹⁰.

Eén leverancier stelt dat 15°-lagers met kleine hoek onder oliesmering voor bepaalde maten meer dan 30.000 RPM kunnen halen. Maar dat is een leveranciersspecifieke waarde voor specifieke maten, geen grens die u op uw eigen selectie mag toepassen¹⁸.

Controleer dus, voordat u de opstelling vastlegt, het bedrijfstoerental tegen het grenstoerental van de maat die u wilt kopen, en leg de keuze van smering en kooi bij de leverancier neer in plaats van die aan te nemen.

Of de gepubliceerde equivalente-belastingsfactoren gelden voor uw voorgespannen paar

Als u de L10-levensduur zelf wilt berekenen, verandert de gekozen opstelling de rekenkundigheid. De factoren X en Y voor de dynamische equivalente belasting verschillen tussen een éénrijige of tandemopstelling en een DB- of DF-paar.

En ze hangen ook af van de contacthoek en van de verhouding tussen axiale en radiale belasting²⁵. Bij een contacthoek van 15° met Fa/Fr boven e is Y bijvoorbeeld 1,47 voor een éénrijige of tandemopstelling, tegenover 2,39 voor een back-to-back- of face-to-face-paar²⁵.

De verkeerde kolom gebruiken verschuift de equivalente belasting en daarmee de berekende levensduur. Er is nog een voorwaarde te controleren.

De equivalente-belastingsvergelijkingen voor gepaarde opstellingen gelden volgens de opgave wanneer interne speling en voorspanning tijdens bedrijf nul zijn¹⁵. Een voorgespannen paar voldoet niet aan die aanname, dus de gepubliceerde factoren zijn een startpunt, niet het eindantwoord voor een voorgespannen set.

Vraag de leverancier welke equivalente-belastingsbasis is gebruikt voor het levensduurgetal dat hij noemt, en of daarmee rekening wordt gehouden met de door u gespecificeerde voorspanning.

Wat u van de leverancier verkrijgt vóórdat de RFQ de deur uit gaat

De gepubliceerde bronnen noemen de voorspannings- en montage-eisen, maar blijven steken vóór de getallen waartegen u moet kopen. Deze punten vraagt u op in plaats van ze aan te nemen.

• ✓Voorspanningswaarde per maat voor de door u gespecificeerde klasse of discrete kracht, plus de resulterende axiale verplaatsing en contacthoekverandering
• ✓Precisie-tolerantieklasse die de leverancier voorstelt voor de opstelling en voorspanning, en de norm waartegen die wordt opgegeven
• ✓Schouder- en overgangsafrondingsafmetingen, en draadgegevens van de borgmoer, voor de as en het huis die u wilt gebruiken
• ✓Of het paar wordt geleverd als gepaarde duplexset met voorgedefinieerde afstandringen, of als afzonderlijk verpakte lagers die u zelf moet paren en shimmen
• ✓Of de lagers universal-matchable zijn, zodat twee willekeurige exemplaren uit voorraad samen gemonteerd kunnen worden
• ✓Thermische voorspanningsverandering over uw bedrijfstemperatuurbereik — sommige leveranciers bieden hiervoor een thermische-bereikcalculator
• ✓L10-levensduur voor uw werkelijke belastingspectrum en de combinatie opstelling/voorspanning, niet een cataloguswaarde

Waar de bronnen van elkaar afwijken of een waarde openlaten

Enkele grootheden verschijnen in meer dan één vorm in de bronnen, en de verschillen tellen zodra u de specificatie schrijft.

Wat de bronnen niet vaststellen

• Geen voorspanningswaarden per maat, en geen resulterende axiale verplaatsing of contacthoekverandering voor enige voorspanningsklasse of discrete kracht.
• Geen precisie-tolerantieklasse (ABEC/ISO P4, P2) gekoppeld aan een specifieke voorspanning of opstelling.
• Geen kwantitatieve stijfheids- of momentbelastingsdrempel om DB tegen DF te beslissen.
• Geen kwantificering van thermische voorspanningsverandering en geen grenstoerentaltabellen voor specifieke opstellingen.
• Geen schouder- of afrondingsafmetingen, borgmoerdraadgegevens of universal-matchability-informatie.
• Geen L10-levensduurresultaten voor specifieke combinaties van opstelling en voorspanning of belastingspectra.
• Geen eenheidsprijs-, MOQ- of gepaarde-paarbeschikbaarheidsgegevens specifiek voor hoekcontactlagers.
• Veervoorspanning en shim- of borgmoervoorspanningsmethoden worden in de eis genoemd maar in de bronnen niet inhoudelijk beschreven, zodat ze hier niet met gepaarde-setvoorspanning vergeleken kunnen worden.