Axiálne guľôčkové verzus axiálne valčekové a kužeľové axiálne ložisko: ako si vybrať pre axiálne zaťaženie

Prvá kontrola: je prítomné citeľné radiálne zaťaženie?

Axiálne ložisko je stavané pre zaťaženia rovnobežné s hriadeľom. Axiálne guľôčkové ložiská sú konštruované špeciálne pre jednosmerné axiálne zaťaženia²² a všeobecné pravidlo výberu je použiť axiálne ložisko, keď primárne zaťaženie pôsobí rovnobežne s hriadeľom³.

Ak je prítomné radiálne aj axiálne zaťaženie, aplikácia môže vyžadovať guľôčkové ložisko s kosým kontaktom, kužeľové valčekové ložisko alebo iné usporiadanie konštruované pre kombinované zaťaženia³. Pri ťažkom kombinovanom zaťažení smerujú pokyny ku kužeľovému valčekovému ložisku²⁰.

Práve táto kontrola vylúči axiálny typ, skôr než sa začne hovoriť o axiálnej kapacite či cene. Axiálne ložisko zvolené len podľa axiálnej kapacity v aplikácii, ktorá nesie aj radiálne zaťaženie, bude zlá kúpa.

Zdroje neuvádzajú, či čisto valcové axiálne valčekové ložisko môže prijať radiálne zaťaženie, ani neudávajú prípustnú hodnotu radiálneho zaťaženia pre ktorýkoľvek axiálny typ, takže ak radiálna zložka nie je nulová, potvrďte smer zaťaženia s dodávateľom, skôr než budete ktorýkoľvek axiálny typ považovať za kandidáta.

Axiálne zaťaženie verzus otáčky: guľôčkový alebo valčekový axiálny typ

Keď je zaťaženie potvrdené ako prevažne axiálne, voľba medzi axiálnym guľôčkovým a axiálnym valčekovým ložiskom sa rozhoduje podľa veľkosti zaťaženia voči otáčkam.

Axiálne guľôčkové ložiská používajú guľôčky pre axiálne zaťaženia a hodia sa na ľahké až stredné zaťaženia a vyššie otáčky; axiálne valčekové ložiská, valcové alebo kužeľové, používajú valčeky a dávajú vyššiu axiálnu únosnosť, ale nižšiu otáčkovú schopnosť¹⁷. Mechanizmus za rozdielom kapacity je geometria kontaktu.

Lineárny kontakt rozkladá napätie na väčšej ploche než bodový, takže valčekové ložisko všeobecne nesie vyššiu dynamickú únosnosť (C) než guľôčkové ložisko rovnakého vnútorného a vonkajšieho priemeru^1,9.

Vzorec životnosti L10, L10 = (C/P)³ × 1,000,000 otáčok, platí pre obe rodiny, takže výhoda valčekov sa prejaví ako väčšie C pri rovnakom P, čo buď predĺži vypočítanú životnosť pri danom zaťažení, alebo umožní ložisku niesť viac zaťaženia pri rovnakom cieľovom hodnotenie¹.

Tá istá geometria pracuje proti valčekom pri otáčkach: lineárny kontakt vytvára viac trenia a tepla na otáčku než bodový, takže valčekové ložiská všeobecne majú nižšiu medznú otáčku než guľôčkové ložisko porovnateľnej veľkosti¹. Výberová rada jedného dodávateľa to hovorí jednoducho: pre ľahké zaťaženia zvoľte guľôčkové ložisko, pre ťažké valčekové ložisko¹.

To je pozícia dodávateľa, nie číselný prah. Žiadny zdroj v tomto súbore neudáva hodnoty Ca či C0a ani medzné otáčky pre tri axiálne typy, takže porovnanie zaťaženia a otáčok sa bude musieť robiť na publikovaných hodnotách dodávateľa pre konkrétny vnútorný priemer, ktorý chcete kúpiť.

Presnosť montáže a decentrácia

Kapacita guľôčkových, kužeľových a valcových valčekových ložísk sa počíta v predpoklade, že decentrácia nepresiahne 0.0005 radiánu, čiže 0.03°¹³. Decentrácia nad tým vedie k životnostiam L10 nižším než vypočítané¹³.

Samostredivé axiálne ložiská sú konštruované tak, aby kompenzovali decentráciu v rozsahu 1.0° až 1.5°¹³. Táto medzera je rozhodnutím.

Ak je možné skriňu opracovať a upraviť podložkami tak, aby hriadeľ stál kolmo na čelnú plochu skrine v rámci predpokladu 0.03°, štandardné axiálne guľôčkové, valcové axiálne valčekové alebo kužeľové axiálne ložisko možno použiť podľa nominálu. Ak nemožno zaručiť dokonalú sústrednosť, pokynom je skláňať sa k samostredivým konštrukciám alebo zabudovať štedrejšiu vnútornú vôľu⁷.

Zdroje neudávajú konkrétne hodnoty kolmosti a rovinnosti hriadeľa či skrine pre tri axiálne typy, takže montážna tolerancia sa bude musieť špecifikovať z katalógu dodávateľa ložísk a potvrdiť voči výkresu skrine.

Režim mazania a tesnenia

Plastické mazivo je mazivom voľby vo väčšine aplikácií valivých ložísk, pretože je jednoduché na použitie, odolné voči únikom a relatívne lacné².

Vysoké teploty, vysoké otáčky či silné znečistenie ho môžu poraziť: extrémne teplo môže mazivo v ložisku „vypáliť“, čím spôsobí stratu viskozity, kontakt kovu s kovom a nakoniec zaseknutie, a stúpajúca otáčka dáva ten istý efekt prostredníctvom vyššej prevádzkovej teploty². Za týchto podmienok je vhodný prechod na olej².

Olej si zaslúži svoje miesto tým, že odvádza teplo vo vnútri ložiska, vymýva znečistenie, ako je nečistota, prach, vlhkosť a opotrebovacie kovy, a napráva problémy spojené so zaťažením, ako je sklz guľôčok či valčekov².

Kompromisom sú obchodné a prevádzkové náklady: olejové systémy stoja viac v počiatočnej investícii a údržbe, prinášajú problémy s únikmi a likvidáciou a potrebujú viac práce na udržanie správnych hladín⁶. Kde je prechod opodstatnený, statická olejová vaňa je lacnou prvou voľbou, najmä pri nízkych či stredných otáčkach⁶.

Zdroje neudávajú intervaly dopĺňania maziva ani konkrétne odporúčania maziva pre tri axiálne typy, takže špecifikáciu maziva či oleja, množstvo náplne a servisný interval treba vyžiadať od dodávateľa pre zvolené ložisko.

Štandardný katalóg alebo špeciálna výroba: rozhodnite o obchodnej ceste

Skôr než bude technické porovnanie dokončené, rozhodnite, či vystačí štandardné katalógové ložisko. Štandardné katalógové ložiská sú dostupné okamžite, zatiaľ čo ložiská so špeciálnou konštrukciou často vyžadujú minimálne objednané množstvo 500 až 1,000 kusov a dodacie lehoty 12 až 16 týždňov²⁹.

Tieto čísla pochádzajú od zdroja dodávateľskej vrstvy opisujúceho výber ložísk pre motory, takže ich berte ako náznak obchodnej podoby špeciálnej cesty, nie ako ponuku pre niektorý axiálny typ.

Jeden dodávateľ ložísk uvádza, že MOQ sa líši podľa typu, špecifikácie a toho, či je potrebná úprava na mieru, a pred tvorením ceny žiada model, kód vôle, množstvo a aplikáciu²⁷. Praktickým postupom je skontrolovať dostupnosť v štandardnom katalógu, skôr než sa zváži špeciálna konštrukcia⁷.

Ak existuje štandardné axiálne ložisko v požadovanom vnútornom priemere a obálke, 12–16-týždňová špeciálna lehota sa obíde. Ak aplikácia potrebuje neštandardnú obálku, vôľu alebo nosnosť, MOQ a dodacia lehota sa stávajú súčasťou nákupného rozhodnutia a majú sa potvrdiť písomne spolu s cenovou ponukou.

Žiadny zdroj neudáva jednotkové ceny ani konkrétne dodacie lehoty pre tri axiálne typy.

Trieda tolerancie a dokumenty z kontrol

Triedy tolerancií, známe ako ISO v metrickom a ABEC v palcovom systéme, regulujú prípustnú odchýlku rozmerov vnútorného a vonkajšieho krúžku a okrúhlosť krúžkov a obežných dráh; čím vyššia je trieda, tým tesnejšia je tolerancia a presnejšie je zmontované ložisko⁸.

Ložiská triedy 0 dávajú primeranú výkonnosť pre všeobecné aplikácie, zatiaľ čo trieda 5 alebo vyššia sa vyžaduje pre náročné aplikácie a prevádzkové podmienky⁴. Tolerancie nasledujú normy ISO a pre axiálne ložiská zahŕňajú hrúbku obežnej dráhy axiálneho ložiska⁴.

Pre axiálnu aplikáciu trieda tolerancie určuje axiálny beh a limity hrúbky dráhy, ktoré zostava skutočne uvidí, takže patrí na výkres a do objednávky, nie do rúk predvolených hodnôt dodávateľa. Žiadny zdroj nešpecifikuje požadovanú triedu tolerancie ani certifikáciu pre tri axiálne typy, takže triedu bude treba zvoliť podľa požiadavky aplikácie na presnosť a potvrdiť s dodávateľom.

Vyžiadajte si kontrolný certifikát, ktorý zaznamenáva merané hodnoty voči tejto triede.

Minimálne zaťaženie a hodnoty, ktoré treba potvrdiť pred objednávkou

Ložisko potrebuje minimálne pôsobiace zaťaženie, aby sa valivé telesá kotúľali, nie sklzuli. Ak sa sklzujú, stierajú mazací olej a poškodzujú povrchy valivých telies a obežných dráh — stav nazývaný natieranie, ktorý skracuje životnosť ložiska¹⁶.

Dobrým priblížením minimálneho zaťaženia je Pmin = 0.02 × C, kde C je dynamická únosnosť ložiska¹⁶. Vo väčšine aplikácií hmotnosť hriadeľa, ozubených kolies a spojok túto hodnotu presahuje, ale pri štarte je potrebné monitorovať a obmedzovať uhlové zrýchlenie, aby sa ložiská roztočili okamžite¹⁶.

Pretože žiadny zdroj v tomto súbore neudáva C pre tri axiálne typy, kontrolu nebude možné dokončiť, kým dodávateľ neposkytne nosnosť.

• ✓Potvrďte, že axiálne zaťaženie je rovnobežné s hriadeľom a že prípadnú radiálnu zložku preberá samostatné ložisko [S3].
• ✓Získajte dynamickú únosnosť C pre kandidátske axiálne ložisko a vypočítajte Pmin = 0.02 × C [S16].
• ✓Skontrolujte, že pôsobiace axiálne zaťaženie presahuje Pmin, vrátane štartu [S16].
• ✓Vyžiadajte si statickú nosnosť C0a pre podmienky podržania či rázového zaťaženia [S1].
• ✓Vyžiadajte si medznú otáčku pre plánovanú metódu mazania [S1].
• ✓Potvrďte, že vnútorný priemer, vonkajší priemer a výška sa zmestia do dostupnej obálky [S7].
• ✓Potvrďte triedu tolerancie a kontrolný certifikát, ktorý ju dokumentuje [S4].

Čo zdroje neoverujú

• Žiadny zdroj neuvádza skutočné dynamické únosnosti Ca ani statické C0a axiálnych guľových, valcových valčekových či kužeľových valčekových ložísk
• Žiadny zdroj neposkytuje hotový výpočet životnosti L10 pre skutočné axiálne zaťaženie, otáčky a požadovanú životnosť žiadneho z axiálnych typov
• Žiadny zdroj neuvádza číselné medzné ani referenčné otáčky pre axiálne typy pri mazaní olejom či tukom
• Žiadny zdroj neuvádza, či čisto valcové axiálne valčekové ložisko môže preniesť radiálne zaťaženie, ani neuvádza prípustné hodnoty radiálneho zaťaženia pre axiálny typ
• Žiadny zdroj neuvádza konkrétne hodnoty kolmosti hriadeľ/telo, rovinnosti ani prípustného uhla naklonenia osy pre axiálne typy
• Žiadny zdroj neuvádza konkrétne údaje o otvore/vonkajšom priemere/výške pre axiálne typy
• Žiadny zdroj neuvádza intervaly do-mazania ani konkrétne odporúčania mazania pre axiálne typy
• Žiadny zdroj neuvádza jednotkové ceny ani konkrétne dodacie lehoty pre axiálne typy
• Žiadny zdroj nešpecifikuje požadovanú triedu tolerancií ani certifikáciu pre axiálne typy