Tolerantieklassen voor as en huis bij lagers: hoe de keuze van de passing de radiale speling bepaalt

Bepaal eerst welke ring roteert ten opzichte van de belasting

De keuze van de passing begint met één vraag: roteert de belastingsrichting ten opzichte van de ring, of blijft de ring onder de belasting staan? Een ring die ten opzichte van de belasting roteert, neigt ertoe op zijn zitting te kruipen tenzij de passing hem vasthoudt; de zitting heeft dus een drukpassing of overgangspassing nodig.

Een ring waarvan de belastingsrichting stilstaat, blijft op zijn plaats, zodat een spelingpassing acceptabel en vaak juist gewenst is, omdat die de ring axiale verplaatsing toestaat. De twee zittingen worden in aparte tabellen behandeld.

Op de as vraagt een roterende binnenringbelasting overmaatklassen zoals h5, js5, js6, k5, k6, m5, m6, n6, p6 of r6, afhankelijk van belasting en diameter, terwijl een stilstaande binnenringbelasting g6 gebruikt wanneer de ring soepel moet kunnen bewegen, en h6 wanneer dat niet nodig is².

In het huis gebruiken stilstaande buitenringbelastingen spelingklassen H7, H8, G7 of F7, terwijl een roterende buitenringbelasting M7, N7 of P7 krijgt⁵. Beide tabellen zijn functies van belastingtype, lagertype en maat, dus de klasse kan niet uit de belastingsrichting alleen worden afgeleid²⁵.

Een fout hier kost dubbel. Een losse zitting laat de loopbaan roteren en tegen de as of het huis fretten, en een zitting die de relatief dunne loopbaan niet goed ondersteunt verkort de levensduur en kan dwingen dat as of huis eerst worden opgewerkt voordat het vervangingslager erin gaat¹¹.

De asklasse aflezen uit de belasting-en-diametertabel

Voor een roterende binnenring wordt de asklasse uitgezet tegen belastingsgrootte en asdiameter, en de passing is gedefinieerd ten opzichte van de normale tolerantie van de lagerboring — dezelfde letterklasse betekent dus bij verschillende diameters een verschillende absolute overmaat²¹².

De onderstaande tabel toont het lichte en normale belastingsgeval voor lagers met cilindrische boring in de klassen 0, 6X en 6; zware of stootbelasting schuift de klasse door naar n6, p6 of r6 en vereist een lager met een grotere dan standaard radiale speling². Twee versoepelingen zijn relevant.

Waar hoge nauwkeurigheid gewenst is, vervangen js5, k5 en m5 js6, k6 en m6². Bij conische rollagers in één rij en hoekcontactkogellagers mogen k5 en m5 worden vervangen door k6 en m6, omdat de door de passing veroorzaakte reductie van de speling daar buiten beschouwing kan blijven².

De huisklasse aflezen uit de belasting-en-verplaatsingstabel

De huisklasse hangt ervan af of de buitenring axiaal verplaatsbaar moet blijven, van het belastingstype en van hoe heet de as en de binnenring lopen. Eén standaardklasse is daarom verkeerd voor een roterende buitenring of een hete as⁵.

Waar de buitenringbelasting stilstaat en de ring zich gemakkelijk moet kunnen verplaatsen, is H7 de gebruikelijke keuze; G7 kan worden toegepast bij een groot lager of een groot temperatuurverschil tussen buitenring en huis⁵.

Lopen de as en de binnenring heet, dan schuift de huisklasse door naar G7, met F7 bij een groot lager of groot temperatuurverschil⁵. Een roterende buitenringbelasting is niet verplaatsbaar en krijgt M7, N7 of P7, afhankelijk van belasting en huiswanddikte⁵.

Controleer of de overmaat de radiale speling opeet

Een drukpassing zet de binnenring uit, en die uitzetting vermindert de gefabriceerde speling van het lager — de speling zoals die op de werkbank gemeten wordt¹⁹. Een strakke huispassing doet hetzelfde van buitenaf door de buitenring samen te drukken, zodat de twee reducties optellen³.

Wordt de reductie niet verwerkt, dan kan er te weinig werkbankspeling overblijven om nog enige bedrijfsspeling over te houden, en kan het lager omslaan naar negatieve speling, overmatige wrijving en vroegtijdige uitval³¹⁹. De reductie is niet simpelweg de nominale overmaat.

De effectieve overmaat wordt berekend als twee derde van de nominale overmaat minus een afvlakkingsmaat, voor zowel de binnenring als de buitenring, en de resulterende spelingsverandering hangt af van de effectieve overmaat, de diameter van de samengestelde as en de wanddikte van de huisboring⁹.

Daarom moeten passingklasse en spelingsklasse samen worden gekozen, niet achter elkaar.

Waar de passing zwaar is, de bedrijfstemperatuur aanhoudend hoog is of de toerentallen boven het standaardbereik uitkomen, is een grotere spelingsklasse zoals C3 de juiste keuze; C4 is voorbehouden aan uitzonderlijk hoge temperaturen, significant thermisch verschil tussen as en huis, dunwandige huizen of ernstige uitlijnfout²⁰.

Eén leverancier noemt C3 de standaardaanbeveling voor veel gangbare industriemotoren en tandwielkasten — dat is het standpunt van die leverancier, geen regel voor elke toepassing²⁰.

Temperatuurverschil en de opstelling met vrije zijde

De speling verschuift ook met de temperatuur.

Wordt verwacht dat de binnenring of de as heter wordt en meer uitzet dan de buitenring of het huis, dan neemt de speling in bedrijf af, dus een grotere radiale speling is vanaf het begin gewenst; zet de buitenring meer uit dan de binnenring, dan neemt de speling juist toe⁴.

Dezelfde logica stuurt de spelingsklasse: C3 waar de bedrijfstemperatuur aanhoudend hoog is, de passingen zwaar zijn of de toerentallen boven de norm liggen, en C4 waar het thermische verschil tussen as en huis significant is²⁰. Een lager aan de vrije zijde is de andere manier om die beweging op te vangen.

Het compenseert uitzetting of krimping veroorzaakt door temperatuurverandering in bedrijf, en waar een niet-scheidbaar lager aan de vrije zijde draait, wordt een spelingpassing voorzien tussen buitenring en huis, of in sommige gevallen tussen as en binnenring²¹. Die spelingpassing is een bewuste thermische maatregel, geen lossere variant van de passing aan de fixeerzijde.

Begrens de overmaat aan beide kanten

De passing moet strak genoeg zijn om kruipen van de ring te voorkomen, en los genoeg om hem niet te overbelasten.

Correcte passingen voorkomen dat de loopbaan ten opzichte van as of huis roteert, met de daaruit voortvloeiende fretting en galling, en ondersteunen de relatief dunne lagerloopbanen; de toegestane as- en huistoleranties zijn slechts iets groter dan die van de samengestelde lagercomponenten¹¹. Het opdrukken van de binnenring voegt omtreksspanning in de ring toe.

Voor één specifiek geval — een hoekcontactaxiaallager met 120 mm boring in M50-staal voor de hoofdas van een turbojetmotor — beveelt de bron aan dat deze door de drukpassing veroorzaakte component van de omtreksspanning niet meer dan ongeveer 140 MPa zou mogen bedragen¹⁷.

Die waarde komt uit één hoge-snelheid luchtvaarttoepassing en is geen algemene industriegrens; zie het als een herinnering dat de maximale overmaat begrensd wordt door de ringspanning, en vraag de lagerleverancier naar de grenswaarde die voor uw lager geldt.

Kies een montagemethode die de passing werkelijk haalt

De overmaat op de tekening moet bereikbaar zijn zonder schade aan de loopbaan. Lagers met cilindrische boring worden doorgaans gemonteerd door opdrukken, of door de binnenring te verhitten zodat zijn boring vóór de assemblage uitzet — een krimppassing²⁶.

Bij grotere lagers of hogere overmaat vermindert warm monteren het risico op loopbaanschade tijdens het persen, en waar de buitenring een drukpassing nodig heeft, kan het lager eerst met droog ijs worden gekoeld, met vooraf aangebrachte roestpreventie²⁶. Gereedschap telt even zwaar als temperatuur.

Lagerpersen, inductieverwarmers of hydraulische persen moeten worden gebruikt volgens lagertype en passing, en kracht mag nooit rechtstreeks op de walselementen worden uitgeoefend — alleen op de ring die wordt gemonteerd¹³.

Wat u vóór de bestelling op de tekening moet bevestigen

Passingen worden geschreven als letter-plus-cijfercombinaties zoals m6 en H7, waarbij een kleine letter een as-buitendiameter is en een hoofdletter een huisboring, en elke ervan is gedefinieerd ten opzichte van de normale tolerantie van de lagerboring of -buitendiameter¹².

Omdat die normale toleranties meegroeien met de lagermaat, produceert dezelfde klasse op een groter lager een andere absolute passing; de tekening is dus onvolledig zonder de lager-tolerantieklasse waartegen hij gedefinieerd is¹². De bronnen geven geen numerieke zittingsgeometrie- of oppervaktewaarden, dus die moeten als verificatiepunten worden geformuleerd, niet als gekopieerde cijfers.

• ✓Vermeld de lager-tolerantieklasse waartegen de passing gedefinieerd is, in de ISO-, DIN-, ANSI/ABEC- of JIS-aanduiding waarmee de leverancier werkt [S12][S14][S25]
• ✓Bevestig de asklasse tegen het belastingsgeval en de werkelijke asdiameterband, niet tegen een standaardklasse [S2]
• ✓Bevestig de huisklasse tegen de verplaatsingsbehoefte van de buitenring en de astemperatuur [S5]
• ✓Vermeld de spelingsklasse (CN, C3 of C4) en de passing waarmee die gekozen is [S20]
• ✓Eis dat de werkplaats asdiameter, huisboring, oppervlaktekwaliteit en vorm vóór montage verifieert [S11]
• ✓Vraag de leverancier de verwachte spelingsreductie voor de gespecificeerde passing te bevestigen [S19][S9]
• ✓Noem de montagemethode en het gereedschap, zodat de gespecificeerde overmaat bereikbaar is zonder loopbaanschade [S26][S13]

Waar de bronnen elkaar tegenspreken of zwijgen

De bovenstaande tabellen komen uit passingkeuzegidsen van leveranciers, en ze wijzen niet allemaal dezelfde kant op. De onderstaande regels houden elke positie apart; het bewijs maakt niet duidelijk welke voor een gegeven machine geldt, dus de koper verifieert tegen de werkelijke toepassing.

Wat de bronnen niet onderbouwen

• Geen bron geeft numerieke Δdmp/ΔDmp-boor- en buitendiameterafwijkingen voor een specifiek lager, zodat de werkelijke overmaat niet uit dit artikel kan worden berekend.
• Geen bron geeft numerieke bereiken van het radiale binnenspeling voor CN, C3 of C4 vóór montage.
• Geen bron geeft een volledige formule voor de ringverhoudingsfactor voor spelingvermindering; alleen de 2/3-factor en de afvlakkingsmaat G* worden vermeld.
• Geen bron geeft numerieke thermische uitzettingsberekeningen of het temperatuurverschil waarbij C3 of C4 nodig wordt.
• Geen bron geeft een minimale-overmaatformule om doorzakken of fretting te voorkomen, of een algemene maximale-overmaatgrens voor scheurvorming of omtreksspanning.
• Geen bron geeft numerieke eisen aan oppervlakteruwheid (Ra), cilindriciteit, rondheid of schouderloodrecht.
• Geen bron geeft haalbare of vereiste overmaatwaarden, of montagekrachtwaarden, voor perspassing, inductieverwarming, olie-inspuiting of hydraulische moer.
• Geen bron geeft numerieke geometrische toleranties voor as- of huisvestingszittingen ten opzichte van de lagertoleranties.