Wybór typów łożysk tocznych na podstawie kierunku obciążenia, prędkości i gabarytów: co potwierdzają dowody

Wykluczenie typów, które nie mogą przenosić obciążenia w danym kierunku

Kierunek obciążenia jest pierwszym filtrem, a nie ostatnim. Wiele przewodników doboru stawia obciążenie promieniowe, osiowe lub złożone przed prędkością i przestrzenią, ponieważ typ, który nie może przenosić obciążenia w podanym kierunku, nie jest kandydatem przy żadnej prędkości^1,5,6.

Jeśli najpierw filtrujesz według prędkości lub gabarytów, typ nieprzenoszący obciążenia osiowego może trafić na listę i zawieść dopiero na etapie obliczania trwałości. Wykluczenia są jednoznaczne.

Łożyska kulkowe wzdłużne są przeznaczone wyłącznie do jednokierunkowego obciążenia osiowego, więc odpadają w każdym zastosowaniu z obciążeniem promieniowym lub zmiennym osiowym¹⁴. Łożyska walcowe w wykonaniu N/NU są tylko promieniowe, co wyklucza je tam, gdzie musi być przenoszone obciążenie osiowe¹⁹.

Łożyska igiełkowe przenoszą niewielkie obciążenie osiowe lub nie przenoszą go wcale, więc są kandydatem tylko do obciążenia promieniowego⁷. To, co pozostaje, zależy od faktycznego kierunku obciążenia.

Łożyska kulkowe zwykłe przenoszą obciążenia promieniowe i osiowe w obu kierunkach, co czyni je domyślnym kandydatem ogólnego przeznaczenia do obciążenia złożonego^3,4,13. Łożyska kulkowe skośne przenoszą zarówno obciążenie promieniowe, jak i osiowe i są przeznaczone do pracy z obciążeniem złożonym, gdzie liczy się prędkość lub precyzja^14,15.

Łożyska stożkowe przenoszą obciążenie promieniowe i osiowe w jednym kierunku^7,14. Łożyska baryłkowe przenoszą duże złożone obciążenie promieniowe i osiowe^7,14.

Jedna granica jest ilościowa i wąska. Jedno źródło podaje nośność osiową łożysk kulkowych zwykłych na poziomie około 25–35% statycznej nośności promieniowej C₀¹¹.

To wartość jednego źródła dla jednego typu, a nie reguła dla pozostałych; żadne źródło w tym zestawie nie podaje dopuszczalnego stosunku Fa/Fr dla łożysk kulkowych skośnych, stożkowych, baryłkowych ani walcowych. Dlatego ich granicę obciążenia złożonego trzeba potwierdzić w katalogu dostawcy, a nie zakładać.

Kulkowe czy wałeczkowe: dobór rodziny na podstawie wielkości obciążenia w odniesieniu do prędkości

Po ustaleniu kierunku kolejnym kryterium jest geometria styku. Łożyska kulkowe pracują na styku punktowym, a wałeczkowe na styku liniowym, i ta jedna różnica zmienia tarcie, nośność i wrażliwość na wstrząsy⁸.

Praktyczną konsekwencją jest kompromis, a nie ranking: łożyska kulkowe nadają się do dużych prędkości i lekkich do średnich obciążeń, łożyska wałeczkowe przenoszą większe obciążenia przy danym rozmiarze^1,6,7,19. Zatem o wyborze rodziny decyduje dominujące wymaganie.

Jeśli obciążenie jest duże, najpierw rozważ typy wałeczkowe, a potem sprawdź prędkość; jeśli dominuje prędkość, zacznij od typów kulkowych, a potem sprawdź nośność⁸. Żadna rodzina nie jest uniwersalnie lepsza i źródła mówią to wprost⁷.

W przypadku obciążenia złożonego o rozdzieleniu kandydatów wałeczkowych decyduje liczba kierunków osiowych. Łożyska stożkowe przenoszą duże złożone obciążenie promieniowe i osiowe w jednym kierunku i przenoszą znacznie większe obciążenie złożone niż łożysko kulkowe skośne o podobnym rozmiarze, przy niższej prędkości maksymalnej⁷.

Jeśli obciążenie osiowe zmienia kierunek, granicę jednokierunkowego łożyska stożkowego należy sprawdzić, zanim trafi ono na listę kandydatów.

Kulkowe zwykłe czy skośne: dwie drogi łożysk kulkowych do obciążenia złożonego

Oba kandydaci kulkowi przenoszą obciążenie złożone, więc wybór zależy od prędkości, sztywności i tego, czy pasują zestawy wielorzędowe. Łożysko kulkowe zwykłe przenosi obciążenie osiowe w obu kierunkach i jest typem do zastosowania, gdy w maszynie nie ma miejsca na zestawy łożysk dopasowanych lub gdy nie jest wymagana wysoka prędkość robocza¹⁵.

Łożysko kulkowe skośne jest rozwiązaniem, gdy wymagana jest wysoka prędkość robocza, prowadzenie obrotowe lub wysoka sztywność i precyzja¹⁵. Łożyska skośne wiążą się z zestawianiem w pary i napięciem wstępnym.

Jedno źródło opisuje łożyska skośne jako mające wbudowane napięcie wstępne, które współdziała z siłami odśrodkowymi, aby prawidłowo toczyć kulki, i wiąże konstrukcję wysokoobrotową z klasą wysokiej precyzji, zwykle ABEC 7²¹. To zalecenie dostawcy dla pracy wysokoobrotowej, a nie wymóg branżowy — klasę precyzji należy traktować jako pytanie do zapytania ofertowego, a nie wartość domyślną.

Łożysko kulkowe zwykłe jest również punktem odniesienia handlowego: produkcja masowa i standaryzacja czynią je najbardziej ekonomicznym typem łożyska tocznego do zastosowań ogólnego przeznaczenia¹¹. Jeśli zastosowanie jest ogólne, z dwukierunkowym obciążeniem osiowym i brakiem miejsca na zestawy dopasowane, łożysko kulkowe zwykłe jest kandydatem do wyceny w pierwszej kolejności.

Jeśli zastosowanie wymaga wysokiej prędkości lub wysokiej sztywności, kandydatem jest łożysko skośne, a zapytanie ofertowe powinno obejmować układ zestawienia i napięcia wstępnego, a nie pozostawiać tego dostawcy.

Kiedy przekrój promieniowy lub możliwość wyrównania wymuszają inny typ

Dwa warunki gabarytowe mogą zmienić wybór rodziny. Pierwszym jest przekrój promieniowy.

Łożyska igiełkowe zapewniają dużą nośność promieniową przy bardzo małym przekroju, dlatego pojawiają się jako kompaktowa opcja przy ograniczonej przestrzeni montażowej^7,10. Granica dotyczy obciążenia osiowego: większość przenosi niewielkie obciążenie osiowe lub nie przenosi go wcale, a niektóre konstrukcje wymagają hartowanego, szlifowanego wału pełniącego funkcję bieżni wewnętrznej⁷.

Jeśli określisz łożyska igiełkowe bez pierścienia wewnętrznego, twardość i chropowatość wału stają się częścią zamówienia, a nie dodatkiem. Drugim warunkiem jest wyrównanie.

Tam, gdzie nie można zagwarantować idealnego wyrównania, zalecanym rozwiązaniem jest konstrukcja samonastawna lub większy luz wewnętrzny⁵. Łożyska baryłkowe są kandydatem samonastawnym, który przenosi również duże obciążenie złożone, ponieważ baryłkowe wałeczki i sferyczna bieżnia zewnętrzna pozwalają łożysku dostosować się pod obciążeniem^7,14.

Łożyska kulkowe zwykłe opisuje się jako mniej wrażliwe na niewspółosiowość, ale to nie to samo co samonastawność¹³. Żadne źródło w tym zestawie nie podaje dopuszczalnej niewspółosiowości kątowej w stopniach lub minutach kątowych dla żadnego typu, więc granica wyrównania pozostaje pytaniem do dostawcy.

To, co można teraz ustalić, to który z dwóch warunków jest wiążący: jeśli ograniczeniem jest wysokość promieniowa, łożysko igiełkowe jest kandydatem o wąskim przekroju do obciążenia promieniowego. Jeśli ograniczeniem jest wyrównanie, kandydatem jest łożysko baryłkowe.

Prędkość: pytaj o limit dla konkretnego wykonania, a nie o wartość dla typu

Sam typ nie określa dopuszczalnej prędkości. Zdolność prędkościowa zależy od rozmiaru łożyska, konstrukcji koszyka, metody smarowania i temperatury pracy oraz od wariantu uszczelnienia lub osłony^3,10.

Te pytania należy zadać każdemu dostawcy z listy kandydatów, zamiast przenosić do zapytania ofertowego prędkość obrotową przypisaną do typu.

• ✓Pytaj o prędkość graniczną dla dokładnego numeru części, a nie dla typu — rozmiar, koszyk i smarowanie ją zmieniają.
• ✓Pytaj, jak wariant uszczelnienia lub osłony zmienia limit: jedno łożysko kulkowe zwykłe o otworze 20 mm ma podaną prędkość 17 000 obr./min w wersji otwartej, 14 000 obr./min dla ZZ/2RS i 10 000 obr./min dla DU/DDU.
• ✓Pytaj, czy zastosowanie przekracza 500 000 dN; powyżej tego progu jedno źródło podaje, że koszyk łożyska kulkowego zwykłego musi zostać zmieniony z nitowanego tłoczonego ze stali na nitowany skrawany prowadzony na bieżni.
• ✓Pytaj, czy oferowane jest łożysko kulkowe jednorzędowe czy dwurzędowe; jedno źródło podaje, że dopuszczalne DN dla jednorzędowego jest o 20–40% wyższe niż dla dwurzędowego przy tym samym otworze.
• ✓Pytaj, czy oferowane są kulki ceramiczne, jeśli prędkość przekracza nośność kulek stalowych; jeden dostawca podaje około 25% wyższą nośność prędkościową przy tym samym rozmiarze.

Uszeregowanie listy kandydatów pod względem handlowym i ustalenie pytań do zapytania ofertowego

Ranking handlowy, który potwierdzają dowody, jest krótki. Łożysko kulkowe zwykłe jest opisane jako najbardziej ekonomiczny typ łożyska tocznego do zastosowań ogólnego przeznaczenia, produkowany w tysiącach rozmiarów i konfiguracji, a zatem łatwo dostępny¹¹.

Łożysko kulkowe skośne jest pozycjonowane do zastosowań precyzyjnych i wysokoobrotowych, i tam lokuje się jego koszt^15,21. Łożyska stożkowe, baryłkowe i igiełkowe plasują się między tymi biegunami ze względu na swoje role w przenoszeniu obciążenia i wyrównaniu, a nie na podstawie jakiejkolwiek publikowanej ceny^7,14.

To wszystko, jeśli chodzi o ranking. Żadne źródło w tym zestawie nie podaje stosunku kosztów między typami, minimalnej wielkości zamówienia, progu wolumenu, reguły dla rozmiarów specjalnych ani czasu realizacji.

Nie można więc zbudować porównania cen z dowodów — buduje się je z ofert. To samo dotyczy kwalifikacji: nie podano tabeli klas tolerancji dla żadnego z typów z listy kandydatów.

A odniesienie do ABEC 7 dla wysokoobrotowych łożysk skośnych jest zaleceniem jednego dostawcy, a nie specyfikacją, którą można narzucić całej liście kandydatów²¹. Praktyczne zapytanie ofertowe zawiera zatem typ, kierunek i wielkość obciążenia, prędkość, gabaryty oraz granicę, którą wnosi każdy typ.

Liczbę kierunków osiowych dla łożyska stożkowego, twardość bieżni wału dla łożyska igiełkowego bez pierścienia wewnętrznego, samonastawność dla łożyska baryłkowego oraz zestawienie i napięcie wstępne dla łożyska skośnego^7,15. Należy poprosić każdego dostawcę o potwierdzenie prędkości granicznej i nośności dla dokładnego numeru części, który oferuje, ponieważ tych liczb dowody nie dostarczają.

Gdzie źródła się różnią lub pozostawiają liczbę niepotwierdzoną

Są to liczby, które kupujący najczęściej przenosi do zapytania ofertowego tak, jakby były ustalone. Każda z nich jest albo obserwacją z jednego źródła, albo wartością dla konkretnego wariantu, więc należy traktować ją jako niepotwierdzoną, dopóki oferujący dostawca nie poda jej dla dokładnego numeru części.

Zanim złożysz zapytanie ofertowe

• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: żadne źródło nie podaje dopuszczalnego stosunku Fa/Fr dla łożysk kulkowych skośnych, stożkowych, baryłkowych ani walcowych; granica obciążenia kombinowanego tych typów musi więc pochodzić z katalogu dostawcy.
• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: nie ma porównania nośności dynamicznych/statycznych między typami dla danej wielkości; podano nośności tylko jednej wielkości łożyska kulkowego zwykłego i nie są one reprezentatywne dla innych wielkości.
• Zażądaj istotnych kierunków eksportu, referencji z bazy zainstalowanej oraz kontaktów do porównywalnych klientów.
• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: nie podano tabeli wysokości promieniowej ani szerokości osiowej według typu dla danej średnicy otworu, więc dopasowanie w przestrzeni montażowej trzeba sprawdzić na rysunkach wymiarowych dostawcy.
• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: nie podano dopuszczalnych wartości nierównoległości kątowej w stopniach lub minutach łuku dla żadnego typu.
• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: nie podano deklaracji o dzielności (możliwości demontażu) według typu.
• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: nie podano minimalnej wielkości zamówienia, progu wolumenu, reguły dla wymiarów specjalnych ani terminu dostawy.
• Dowody pozostawiają to otwarte — przedstaw to dostawcy: nie podano reżimu inspekcji ani certyfikacji ani tabeli klas tolerancji dla typów z krótkiej listy; odwołanie do ABEC 7 to zalecenie jednego dostawcy, tylko dla łożysk skośnych pracujących z dużymi prędkościami.