Wybór klasy luzu wewnętrznego promieniowego (C2, CN, C3, C4) na podstawie pasowania i temperatury: co rozstrzygają dowody i co musisz przyjąć z ISO 5753-1

Klasa, którą określasz, to luz pozostały po pasowaniu i nagrzaniu

Promieniowy luz wewnętrzny łożyska jest mierzony na stole pomiarowym, przed montażem. Wciśnij pierścień wewnętrzny na wał z pasowaniem wciskowym, a pierścień rozszerzy się, co zmniejsza ten luz stołowy¹¹.

Uruchom łożysko i pozwól, aby pierścień wewnętrzny był gorętszy niż zewnętrzny, a różnica rozszerzalności zabierze jeszcze więcej². Klasa wydrukowana na pudełku jest zatem punktem wyjścia, a nie warunkiem roboczym.

Dlatego rysunek lub oferta, która podaje C3 bez określenia pasowań wału i obudowy oraz oczekiwanych temperatur pierścieni, nie jest jeszcze specyfikacją. Nie można stwierdzić na podstawie samej klasy, czy łożysko będzie pracować z luzem, czy bez niego.

Poproś o klasy pasowań i podstawę temperaturową wraz z oznaczeniem luzu, a następnie sprawdź, czy luz resztkowy jest dodatni w temperaturze roboczej¹¹. Przykładowy szacunek jednego dostawcy pozwala zobaczyć skalę strat: pasowanie k6 na wale 30 mm usuwa około 12 µm, a różnica temperatur pierścieni 50 °C usuwa kolejne 5–10 µm²⁵.

Traktuj je jako szacunek tego źródła dla tego przypadku, a nie jako regułę dla twojej średnicy otworu.

Wyklucz każdą klasę, która prowadziłaby do zerowego lub ujemnego luzu

Jeśli pasowanie i ciepło razem zużywają więcej luzu, niż łożysko miało fabrycznie, elementy toczne ulegają wstępnemu obciążeniu. Tarcie rośnie, łożysko nagrzewa się bardziej, pierścienie rozszerzają się jeszcze bardziej, a luz staje się jeszcze bardziej ujemny.

Jeden dostawca łożysk opisuje to jako pętlę termicznego rozbiegania, która kończy się szybką awarią, gdy łożysko przekroczy możliwości smaru¹¹. Inny ujmuje ten sam skutek krócej: zbyt mały luz powoduje nadmierne tarcie, szybkie nagrzewanie i zatarcie¹⁸.

To jest tryb awarii, który wykluczasz, wybierając klasę. Nie jest to mechanizm zużycia, który można sprawdzić później; to warunek pracy, którego należy unikać już na etapie projektowania.

Jeśli twoje oszacowanie pasowania i temperatury pozostawia na papierze niewiele lub zero luzu resztkowego, klasa jest zbyt ciasna dla danego zadania, niezależnie od tego, co mówi katalog. Źródła nie podają progowego luzu resztkowego, do którego należy projektować, ani wzoru przekształcającego dane o pasowaniu i temperaturze na wartość utraty luzu.

Muszą one pochodzić od dostawcy łożysk lub z obowiązującej normy.

Najpierw dobierz pasowania na podstawie rodzaju obciążenia, zanim zajmiesz się klasą luzu

Pasowanie jest tym, co zużywa luz, więc decyzja o pasowaniu jest pierwsza. Pierścień przenoszący obciążenie obrotowe powinien mieć pasowanie wciskowe; stopień wcisku zależy od typu łożyska, rozmiaru i warunków pracy¹.

Gdy kierunek obciążenia jest nieokreślony, szczególnie przy dużych obciążeniach, jeden producent łożysk zaleca pasowanie wciskowe na obu pierścieniach¹. Dwa pasowania wciskowe usuwają luz z obu stron łożyska, więc klasę należy wybrać po tej decyzji, a nie przed nią.

Klasa tolerancji obudowy podlega tej samej logice. Dla stacjonarnego obciążenia pierścienia zewnętrznego zwykle wybiera się H6, G6, J6 lub J7; dla nieokreślonego lub obrotowego obciążenia pierścienia zewnętrznego K7 lub M7^10,15.

Po stronie wału lekkie do normalnych obrotowych obciążeń pierścienia wewnętrznego wymagają js6, k6 lub m6, podczas gdy duże lub udarowe obciążenia przechodzą na n6, p6 lub r6¹⁵. Duże lub udarowe obciążenia wymagają również większego luzu wewnętrznego niż standardowy¹⁹.

Najpierw przeanalizuj przypadek obciążenia: który pierścień obraca się względem obciążenia i jak duże jest to obciążenie. Odpowiedź mówi, na jaki wcisk się decydujesz, a zatem ile luzu stołowego zużyje pasowanie, zanim jeszcze weźmie się pod uwagę temperaturę.

Skoryguj różnicę temperatur pierścieni we właściwym kierunku

Gorętszy pierścień wewnętrzny rozszerza się i zabiera luz; gorętszy pierścień zewnętrzny rozszerza gniazdo obudowy i dodaje luz². Kierunek ma większe znaczenie niż wielkość, ponieważ decyduje, czy przejść na wyższą klasę, czy pozostać przy obecnej.

Tam, gdzie występuje różnica temperatur między pierścieniem wewnętrznym a zewnętrznym, przykład silnika jednego producenta łożysk określa luz większy niż Normalny, C3⁴. Gdy pierścień zewnętrzny jest gorętszy, efekt termiczny działa na twoją korzyść i nie jest potrzebny żaden zapas termiczny.

Duże łożyska mają osobną regułę dotyczącą obudowy związaną z tą samą fizyką. Powyżej 250 mm średnicy zewnętrznej, jeśli pierścień zewnętrzny jest o więcej niż 10 °C gorętszy od obudowy, G7 zastępuje H7, a F7 zastępuje G7¹⁰.

To jest korekta tolerancji obudowy, a nie zmiana klasy luzu, i dotyczy przypadku dużego łożyska podanego przez źródło. Jeden producent łożysk podaje zależność, jaka część różnicy temperatur łożysko-obudowa pojawia się na powierzchniach pasowania: około 0,10 do 0,15 tej różnicy¹⁷.

Jest to punkt wyjścia do szacowania utraty wcisku, a nie współczynnik korekcji luzu. Żadne źródło w tym zestawie nie podaje wartości zmiany luzu w µm na °C, więc sam zapas termiczny musi zostać potwierdzony u dostawcy.

Wybierz klasę początkową, a następnie sprawdź wyjątki

Normalna (CN) jest rozsądnym punktem wyjścia, gdy temperatury są stabilne, pasowania lekkie, a wymagane jest precyzyjne prowadzenie wału⁹. C2 jest jeszcze ciaśniejsza i nadaje się do prac o minimalnym biciu w kontrolowanej temperaturze z lekkimi pasowaniami, takich jak przyrządy i sprzęt pomiarowy; ma niewielki margines wobec pasowania wciskowego lub nieoczekiwanego wzrostu temperatury²⁵.

C3 to krok w górę dla stale wysokiej temperatury pracy, dużych wcisków pasowania lub prędkości powyżej standardowego zakresu⁹. C4 to kolejny krok, zarezerwowany dla ekstremalnych temperatur, dużych różnic termicznych wał-obudowa, cienkościennych obudów lub poważnych niewspółosiowości⁹.

Wyjątkiem, który zaskakuje kupujących, jest typ łożyska. Dla łożysk walcowych zwykle preferuje się luz Normalny niż C3, ponieważ te łożyska już pracują z ciaśniejszymi pasowaniami i większym luzem początkowym¹².

Zatem domyślne C3 przeniesione ze specyfikacji silnika na łożysko walcowe jest niewłaściwym punktem wyjścia dla tego typu łożyska. Jeden dostawca podaje C3 jako standard branżowy dla silników elektrycznych, a C4 dla walcarek, rolek piecowych i suszarniczych rolek papierniczych²⁵.

Inny nazywa C3 domyślnym dla wielu typowych silników przemysłowych i przekładni⁹. To są stanowiska dostawców dotyczące powszechnej praktyki, a nie wymagania norm.

Sprawdź typ łożyska oraz rzeczywisty przypadek pasowania i temperatury przed ich przyjęciem.

Ile faktycznie kosztuje cię jedna klasa w górę lub w dół

Kierunki kar są spójne w źródłach, choć ich wielkości nie są skwantyfikowane. Wybierz jedną klasę za ciasno i ryzykujesz ścieżkę nagrzewania i zatarcia opisaną wcześniej¹⁸.

Wybierz jedną klasę za luźno, a łożysko traci prowadzenie wału: wzrastają drgania, a rozkład obciążenia na elementach tocznych staje się nierównomierny¹⁸. Luz wpływa również na hałas, ugięcie, naprężenia cieplne i trwałość zmęczeniową, więc wybór nie ogranicza się do kwestii zatarcia².

Odpowiedź dotycząca hałasu i drgań zależy od typu łożyska, a nie od jednej reguły. Jeden dostawca twierdzi, że luz C3 pomaga zmniejszyć drgania i kompensować niewielkie niewspółosiowości¹⁶.

Dla łożysk walcowych natomiast luz Normalny z normalnym pasowaniem utrzymuje odpowiednią strefę obciążenia i zmniejsza hałas oraz ryzyko smarowania, a zakres górny C2 jest oferowany w celu dalszego obniżenia hałasu¹². Jeśli zależy ci na niskim hałasie, klasa, która pomaga, zależy od tego, jakie łożysko określasz.

Żadne źródło w tym zestawie nie kwantyfikuje zmiany trwałości zmęczeniowej lub nośności od jednego kroku klasowego. Jeśli twoja decyzja zależy od tej liczby, musi ona pochodzić z obliczeń dostawcy łożysk, a nie z reguły kciuka.

Zweryfikuj dostarczony luz przed przyjęciem partii

Sprawdzenie luzu na stole pomiarowym nie daje tego samego odczytu co wartość katalogowa, ponieważ samo obciążenie pomiarowe otwiera luz. Tabela jednego producenta łożysk wymaga skorygowania zmierzonej wartości przez dodanie tabelarycznej wartości dla obciążenia pomiarowego przed porównaniem jej z zakresem klasy²¹.

Bez tej korekty odczyt jest większy niż rzeczywisty luz, więc łożysko ciaśniejsze niż zamówiona klasa może przejść kontrolę.

• ✓Potwierdź, że rysunek lub zamówienie określa klasę luzu i klasy pasowań razem, a nie tylko klasę.
• ✓Uzyskaj zakres liczbowy klas według średnicy otworu z ISO 5753-1 lub katalogu dostawcy przed ustaleniem limitu odbiorczego.
• ✓Poproś dostawcę o wartości korekcji obciążenia pomiarowego odpowiednie dla twojej średnicy otworu i klasy.
• ✓Określ, czy luz ma być sprawdzany przed czy po montażu, i skoryguj o pasowanie, jeśli jest sprawdzany po.
• ✓Dla łożysk walcowych potwierdź, że luz Normalny jest zamierzonym punktem wyjścia, a nie przeniesionym domyślnym C3.

Gdzie źródła się nie zgadzają

Domyślna klasa dla pracy typu silnikowego jest głównym otwartym pytaniem, a jedyne opublikowane wartości luzu w tym zestawie pochodzą ze strony jednego dostawcy. Przeczytaj obie strony, zanim ustalisz klasę w specyfikacji.

Zanim zlecisz wycenę

• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: w tym zestawie dowodów nie ma pełnej tabeli liczbowej luzu według klasy i średnicy otworu (C2, CN, C3, C4, C5) z normy wiążącej ani autorytatywnego źródła technicznego; zdobądź ją z ISO 5753-1 lub od dostawcy łożysk.
• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: brak czytelnej formuly obliczania ubytku luzu od wcisku i różnicy temperatur; formuły w źródłach to obrazy. Poproś dostawcę o obliczenie ubytku dla Twojego otworu, pasowania i temperatur.
• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: nie podano wiążącej reguły zmiany luzu w µm na °C ani w pasmach prędkości; nie stosuj współczynnika z tego artykułu.
• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: nie istnieje tabela bezpośredniego przyporządkowania konkretnego pasowania wału lub oprawy (k5, m5, j5, H7, J7, K7) do zalecanej klasy luzu w tym zestawie dowodów; reguły pasowania argumentowane są tylko prozą.
• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: nie podano ilościowej kary na trwałość zmęczeniową, nośność ani wytwarzanie ciepła przy zmianie o jedną klasę; zażądaj jej od dostawcy, jeśli decyzja od niej zależy.
• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: nie pokazano wartości korekty obciążenia pomiarowego ani kryteriów odbioru dla poszczególnych klas; zdobądź je od dostawcy lub z normy, zanim sformułujesz klauzulę odbioru.
• Zażądaj pisemnej wyceny z podstawą ceny, minimalną wielkością zamówienia, narzędziówką, warunkami płatności i terminem produkcji.
• Materiał dowodowy tego nie rozstrzyga — przedstaw to dostawcy: klasa C5 nie jest pokryta przez żadne źródło w tym zestawie.
• Zażądaj kompletnej karty katalogowej z jednostkami, warunkami badań i założeniami konfiguracji.