Kužeľové valčekové ložiská pre kombinované radiálne a axiálne zaťaženie: kedy ich špecifikovať a ako zvoliť párovanie, predpätie a nastavenie

Najprv vylúčte čisto radiálne a guľôčkové ložiská

Prvý rez je smer zaťaženia, nie veľkosť zaťaženia. Kužeľové valčeky bežia na kužeľových obežných dráhach v lineárnom kontakte a práve tá geometria im umožňuje brať radiálne a axiálne zaťaženie naraz — axiálna zložka len v jednom smere¹¹⁷.

Konštrukcia valčekového ložiska s valcovými valčekmi nesie čisto radiálne zaťaženie a nemá žiadnu axiálnu kapacitu, takže sa nedá dimenzovať pre pozíciu nesúcu tlak bez ohľadu na veľkosť jej radiálnej hodnoty¹¹.

Guľôčkové ložiská dokážu brať axiálne zaťaženie, ale vymieňajú si kapacitu za rýchlosť: bodový kontakt im dáva vyššiu medznú otáčku a hodnotu dN, zatiaľ čo lineárny kontakt dáva valčekovým ložiskám vyššiu základnú dynamickú únosnosť pri rovnakom vnútornom a vonkajšom priemere²⁶⁴. Tento obchod je celé rozhodnutie v miniatúre.

Ak pozícia skutočne nesie obe zložky, čisto radiálne ložisko je zlá rodina a guľôčkové ložisko je kompromis kapacity; ak je axiálna zložka náhodná, pokuta za rýchlosť a teplo kužeľových valčekov nič nekúpi. Zdroje nekvantifikujú, kde tá línia padne, takže rozdelenie sa musí posúdiť z aplikácie, nie z publikovaného pomeru¹¹¹².

Je záťaž dostatočne ťažká na ospravedlnenie kužeľových valčekov?

Kužeľové valčeky sú popísané ako bežná voľba tam, kde sú kombinované zaťaženia ťažké a tuhosť má význam, a objavujú sa v prevodoch automobilov a nákladných vozidiel, na koncoch kolies, v zariadeniach kovového a veterného priemyslu, v manipulácii s materiálom, v ťažbe a v priemyselných prevodoch²⁵.

Ten istý zdroj poznamenáva, že tieto záťaže zvyčajne zahŕňajú znečistené a tvrdé podmienky, kde je hlavným záujmom prevádzkyschopnosť, čo je výrok o závažnosti aplikácie, nie o čísle zaťaženia²⁵. Kompromisom je teplo.

Kužeľové valčeky vytvárajú mierne viac tepla než valcové valčeky a tá pokuta sa akceptuje, pretože sedia kombinovaným radiálnym a axiálnym zaťaženiam¹².

Žiadny zdroj v tejto množine nedáva numerický prah Fa/Fr ani hranicu veľkosti zaťaženia, nad ktorou musia byť zvolené kužeľové valčeky pred guľôčkovými alebo valcovými valčekovými ložiskami, takže posúdenie veľkosti musí byť urobené podľa závažnosti záťaže — ráz, znečistenie, požiadavka tuhosti — a potom potvrdené výpočtom hodnotenia dodávateľa^1172512.

Premenujte kombinované zaťaženie na ekvivalentné zaťaženie a skontrolujte životnosť

Radiálna hodnota a axiálne zaťaženie nie sú priamo porovnateľné, takže sa obe zložky redukujú na jedno dynamické ekvivalentné zaťaženie P, ktoré sa potom používa vo vzorci normovanej životnosti¹⁶.

Pre kombinované zaťaženie je štandardný tvar P = X·Fr + Y·Fa, kde X a Y závisia od typu a geometrie ložiska; pre kužeľové valčeky sa namiesto toho používa axiálny faktor K¹⁷¹⁸. Ekvivalentné zaťaženie potom vstupuje do L10 = (C/P)^p × 1 000 000 otáčok, kde C je základná dynamická únosnosť z katalógu¹⁷⁴.

Praktickým dôsledkom je, že odberateľ nedokáže dimenzovať pozíciu kužeľového valčekového ložiska len z radiálneho zaťaženia a nedokáže vypočítať P bez faktorov, ktoré zdroje neposkytujú. Vyžiadajte si od dodávateľa, aby uviedol hodnoty X/Y alebo K, ktoré používa, ukázal výsledné P a dal životnosť L10 pri cieľovom zaťažení a otáčkach¹⁷¹⁸.

Všimnite si tiež, že L10 je štatistický odhad; mazanie, znečistenie, decentrácia a teplota môžu reálnu životnosť posunúť preč od nej¹⁷.

Zvoľte montážnu konfiguráciu

Pretože kužeľový valček berie axiálne zaťaženie len v jednom smere, pozícia, ktorá má odolať tlaku na oboch stranách, potrebuje viac ako jeden rad ložiska — preto sa tento typ typicky používa v pároch¹¹⁷.

Kde sa strany upevnenia a voľnosti nerozlišujú a intervaly ložiskiek sú dostatočne krátke, že zmrštenie hriadeľa neovplyvní prevádzku výrazne, stanovenou trasou je pár guľôčkových ložiskiek s kosým kontaktom alebo kužeľových valčekových ložiskiek v spárovanom uložení, s axiálnou vôľou nastavenou po montáži maticami alebo podložkami². Spárované uloženie nie je jediný tvar.

Usporiadania chrbtom k chrbtu (O/DB), čelom k sebe (X/DF) a tandem sú všetky uvedené možnosti a tandem je popísaný ako spôsob zvýšenia axiálnej nosnosti³.

Zdroje tieto usporiadania uvádzajú, ale nedávajú pravidlo na voľbu medzi naraz a na proti sebe podľa smeru alebo veľkosti zaťaženia, takže usporiadanie sa má dohodnúť s dodávateľom voči skutočným smerom tlaku a požadovanej tuhosti³.

Fabricky priradená sada alebo párovanie nepriradených ložiskiek

Tá voľba rozhoduje, kto urobí nastavovaciu prácu. Fabricky priradená duplexná sada prichádza s predpätím alebo axiálnou vnútornou vôľou už definovanou rozpornými krúžkami, ktoré sú s ňou dodávané³.

Párovanie nepriradených ložiskiek presúva tú prácu na stranu odberateľa: relevantné axiálne rozmery ložiskiek a, kde je to uplatniteľné, skrine sa musia najprv odmerať, definovať sa cieľová axiálna vôľa a pre O usporiadanie sa okrem vonkajšieho rozporného krúžku brúsi aj vnútorný rozporný krúžek na požadovanú presnosť³.

Ak má predpätý pár sedieť v tuhom naraz usporiadaní cez skriňu, musí sa určiť aj šírka skrine, aby sa vypočítala účinná dĺžka rozporného krúžka³. To je cena nepriradenej trasy — meranie, rozhodnutie o vôľi a brúsené rozporné krúžky — a stojí za ocenenie proti prémii priradenej sady skôr, než RFQ pôjde von.

Špecifikujte predpätie alebo vôľu ako axiálnu číslicu

Vôľa kužeľového valčekového ložiska nie je radiálna číslica. Radiálne meranie je pre dvoj- a štvorradové kužeľové valčeky nepraktické a vo všeobecnosti sa nevykonáva; vnútorná vôľa sa namiesto toho definuje ako axiálna vôľa, tzv.

Bench End Play (BEP)²³. Štandardné hodnoty BEP neexistujú — navrhujú sa a špecifikujú pre každú aplikáciu — takže nastavenie sa musí uviesť ako axiálna číslica pre konkrétnu záťaž namiesto výberu z tabuľky vôľe³³.

Predpätie je druhý koniec rovnakého nastavenia: pôsobí trvalé axiálne zaťaženie cez pružiny, podložky alebo tuhé uloženie, aby sa odstránila vnútorná vôľa a zvýšila tuhosť⁶²¹. Spôsob nastavenia patrí do špecifikácie spolu s číslicou — podložky alebo matice po montáži, brúsený rozporný krúžek alebo usporiadanie s pružinovým predpätím²³.

Dodávateľ nemôže ponúknuť ani overiť nastavenie zapísané ako „normálna vôľa“; potrebuje axiálnu hodnotu a metódu, akou sa má dosiahnuť²³³³.

Skontrolujte rýchlosť a teplotu skôr, než sa zavážete

Výhoda pri kombinovanom zaťažení sa platí v rýchlostnej a tepelnej rezerve. Kužeľové valčeky vytvárajú mierne viac tepla než valcové valčeky a guľôčkové ložiská vo všeobecnosti bežia rýchlejšie než valčekové ložiská porovnateľnej veľkosti¹²²⁶.

Dve stanovené preferencie rámcujú kontrolu: udržiavať skrine pod 60 °C a skúmať akúkoľvek prevádzkovú otáčku v rozsahu 80 % medznej otáčky Nlim⁵. Nad 60 °C usmernenie volá po špeciálnom oleji, neustálych kontrolach hladiny a oveľa kratších intervaloch dopĺňania maziva, kde sa používa plastické mazivo⁵.

Ak záťaž už sedí blízko ktoréhokoľvek limitu, čestné možnosti sú zmeniť schému mazania, znížiť otáčky alebo prehodnotiť rodinu ložiska — nie predpokladať, že kužeľový valček zvládne.

Žiadny zdroj v tejto množine nedáva numerickú medznú otáčku ani prípustnú prevádzkovú teplotu pre konkrétnu veľkosť kužeľového valčekového ložiska ani spôsob mazania, takže Nlim a tepelný prípad musia byť získané z katalógu alebo od dodávateľa⁵¹²²⁶.

Kontroly pred RFQ, na ktoré zdroje neodpovedia

Dôkazy riešia rozhodovaciu logiku, nie čísla. Každá položka nižšie je niečo, čo zdroje nechávajú otvorené, takže to musí byť vyžiadané od dodávateľa, nie predpokladané.

• ✓Vyžiadať od dodávateľa faktory X/Y alebo axiálny faktor K, ktoré používa, výsledné ekvivalentné zaťaženie P a životnosť L10 pri vašom cieľovom zaťažení a otáčkach — žiadny zdroj nedáva univerzálne hodnoty [S17][S18].
• ✓Vyžiadať cieľovú axiálnu vôľu (BEP) a spôsob nastavenia pre konkrétne usporiadanie; štandardné hodnoty vôľe kužeľových valčekových ložiskiek neexistujú [S23][S33].
• ✓Uviesť, či kupujete fabricky priradenú duplexnú sadu alebo párujete nepriradené ložiská, a kto dodá brúsené rozporné krúžky [S3].
• ✓Potvrdiť usporiadanie (naraz, na proti sebe alebo tandem) voči skutočným smerom tlaku; zdroje nedávajú žiadne pravidlo výberu [S3].
• ✓Vyžiadať medznú otáčku a prípustnú prevádzkovú teplotu pre konkrétne ložisko a spôsob mazania a skontrolovať ich voči preferenciám 60 °C a 80 % Nlim [S5].
• ✓Stanoviť triedu tolerancie z obežnej presnosti hriadeľa na mieste podpory — trieda 0 pre všeobecné aplikácie, trieda 5 alebo vyššia pre náročné [S29][S13].
• ✓Skontrolovať decentráciu, ktorú montáž skutočne uvidí; hodnotenia guľôčkových, kužeľových a valcových valčekových ložiskiek predpokladajú, že zostane v rozsahu 0,0005 radiánu (0,03°) [S31].

Kde sa zdroje rozchádzajú vo vôľi

Dva nižšie uvedené postoje nie sú v praxi protichodné — nastaviteľná vôľa nie je to isté ako normovaná vôľa — ale odberateľ nemá brať vôľu kužeľového valčekového ložiska ako niečo, čo sa vyhľadá v tabuľke.

Čo zdroje neoverujú

• Neexistuje číselný prah Fa/Fr ani pravidlo pomeru zaťaženia pre voľbu kužeľových valivých ložísk pred guľovými či valcovými valivými
• Neexistujú faktory X/Y ani hodnoty axiálneho faktoru K pre výpočet ekvivalentného dynamického zaťaženia P
• Neexistuje číselná hodnota predpätia, rozsah axiálnej vôle ani tolerancia pre žiadnu konkrétnu aplikáciu
• Neexistuje pravidlo voľby medzi usporiadaním O a X podľa smeru či veľkosti zaťaženia
• Nie sú hodnoty uloženia hriadeľ/telo, medze behu ani požiadavky kolmosti ramien pre zvolené usporiadanie
• Nie sú komerčné údaje: jednotková cena, prirážka za párované sady, minimálna objednávka, dodacia lehota, dostupnosť štandard verzus špeciálne prevedenie či náklady nástrojov pre nastaviteľné telesá
• Neexistuje skutočný protokol o kontrole, materiálový certifikát ani konkrétne menovaná požiadavka odvetvovej certifikácie pre ložisko či párovanú sadu
• Neexistuje číselná medzná otáčka ani prípustná prevádzková teplota pre konkrétnu veľkosť kužeľového ložiska ani spôsob mazania
• Neexistuje konkrétny cieľ L10 ani Lnm, ani spektrum zaťaženia pre aplikáciu kupujúceho