Aksialni kroglični proti aksialnemu valjčnemu in stožčastemu aksialnemu ležaju: kako izbrati za aksialno obremenitev

Prvi preizkus: je prisotna pomembna radialna obremenitev?

Aksialni ležaj je zgrajen za obremenitve vzporedne z gredjo. Aksialni kroglični ležaji so zasnovani posebej za enosmerne aksialne obremenitve²², splošno pravilo izbire pa je uporabiti aksialni ležaj, ko primarna obremenitev deluje vzporedno z gredjo³.

Če sta prisotni radialna in aksialna obremenitev, aplikacija lahko zahteva kroglični ležaj s kotnim stikom, stožčasti valjčni ležaj ali drugo razporeditev, zasnovano za kombinirane obremenitve³. Pri težki kombinirani obremenitvi usmerjanje kaže na stožčasti valjčni ležaj²⁰.

Prav ta preizkus izloči aksialni tip, preden se sploh razpravlja o aksialni zmogljivosti ali ceni. Aksialni ležaj, izbran samo po aksialni zmogljivosti v aplikaciji, ki nosi še radialno obremenitev, bo napačen nakup.

Viri ne navajajo, da čisti valjčni aksialni valjčni ležaj lahko sprejme radialno obremenitev, niti ne podajo dovoljene vrednosti radialne obremenitve za kateri koli aksialni tip, zato je, če radialna komponenta ni ničelna, treba smer obremenitve potrditi z dobaviteljem, preden kateri koli aksialni tip obravnavate kot kandidata.

Aksialna obremenitev proti hitrosti: kroglični ali valjčni aksialni tip

Ko je obremenitev potrjena kot pretežno aksialna, se izbira med aksialnim krogličnim in aksialnim valjčnim ležajem odloča po velikosti obremenitve glede na hitrost.

Aksialni kroglični ležaji uporabljajo kroglice za aksialne obremenitve in ustrezajo lahkim do zmernim obremenitvam in višjim hitrostim; aksialni valjčni ležaji, valjčni ali stožčasti, uporabljajo valjčke in dajejo višjo aksialno nosilnost, vendar nižjo hitrostno sposobnost¹⁷. Mehanizem za razliko zmogljivosti je geometrija stika.

Linearni stik razporedi napetost na večji površini kot točkovni, zato valjčni ležaj na splošno nosi višjo dinamično nosilnost (C) kot kroglični ležaj iste vrtine in zunanjega premera^1,9.

Formula življenjske dobe L10, L10 = (C/P)³ × 1,000,000 vrtljajev, velja za obe družini, zato se prednost valjčkov pokaže kot večji C pri istem P, kar ali podaljša izračunano življenjsko dobo pri dani obremenitvi ali ležaju omogoča nositi več obremenitve pri isti ciljni vrednosti¹.

Ista geometrija deluje proti valjčkom pri hitrosti: linearni stik ustvarja več trenja in toplote na vrtljaj kot točkovni, zato valjčni ležaji na splošno nosijo nižjo mejno hitrost kot kroglični ležaj primerljive velikosti¹. Izbirna serija enega dobavitelja pravi pravilo naravnost: za lahke obremenitve izberite kroglični ležaj, za težke valjčni ležaj¹.

To je stališče dobavitelja, ne številski prag. Noben vir v tem naboru ne daje vrednosti Ca ali C0a niti mejnih hitrosti za tri aksialne tipe, zato bo primerjavo obremenitve in hitrosti treba opraviti na objavljenih nosilnostih dobavitelja za določeno vrtino, ki jo nameravate kupiti.

Natančnost vgradnje in neusklajenost

Zmogljivost krogličnih, stožčastih in valjčnih ležajev se izračuna v predpostavki, da neusklajenost ne bo presegla 0.0005 radiana, torej 0.03°¹³. Neusklajenost nad tem vodi do življenjskih dob L10 nižjih od izračunanih¹³.

Samonastavljivi aksialni ležaji so zasnovani tako, da kompenzirajo neusklajenost v območju od 1.0° do 1.5°¹³. Ta vrzel je odločitev.

Če je ležišče mogoče obdelati in izravnati z podložkami tako, da gred stoji pravokotno na čelno ploskev ležišča znotraj predpostavke 0.03°, je mogoče standardni aksialni kroglični, valjčni aksialni valjčni ali stožčasti aksialni ležaj uporabiti po nazivnosti.

Če popolne usklajenosti ni mogoče zagotoviti, je usmerjanje, da se nagibamo k samonastavljivim zgradbam ali vgradimo bolj bolj radodarno notranjo zračnost⁷. Viri ne podajajo določenih vrednosti pravokotnosti in ravnosti gredi ali ležišča za tri aksialne tipe, zato bo treba toleranco vgradnje določiti iz kataloga dobavitelja ležajev in potrditi glede na risbo ležišča.

Režim mazanja in tesnjenja

Mazivo (mast) je mazivo izbire v večini aplikacij valjčnih ležajev, ker je enostavno za uporabo, odporno na puščanje in sorazmerno poceni².

Visoke temperature, visoke hitrosti ali hudo onesnaženje ga lahko premagajo: ekstremna vročina lahko ležajno mazivo „izpeče“, kar povzroči izgubo viskoznosti, stik kovine s kovino in nazadnje zagozdenje, naraščajoča hitrost pa daje isti učinek skozi višjo obratovalno temperaturo². V teh pogojih je priporočen prehod na olje².

Olje si zasluži svoje mesto, ker odvaja toploto znotraj ležaja, izpira onesnaževala, kot so umazanija, prah, vlaga in obrabne kovine, ter popravlja težave, povezane z obremenitvijo, kot je zdrsavanje kroglic ali valjčkov².

Kompromis je trgovski in obratovalni: oljni sistemi stanejo več glede začetne naložbe in vzdrževanja, prinašajo težave s puščanjem in odstranjevanjem ter potrebujejo več dela za vzdrževanje pravih ravni⁶. Kjer je prehod upravičen, je statična oljna kopel poceni prva možnost, zlasti pri nizki ali zmerni hitrosti⁶.

Viri ne dajejo intervalov dodatnega mazanja niti določenih priporočil maziva za tri aksialne tipe, zato je treba specifikacijo maziva ali olja, količino polnjenja in servisni interval zahtevati od dobavitelja za izbrani ležaj.

Standardni katalog ali izdelava po meri: odločite o trgovski poti

Preden je tehnična primerjava zaključena, odločite, ali bo zadoščal standardni kataloški ležaj. Standardni kataloški ležaji so na voljo takoj, medtem ko ležaji z inženirsko zgradbo po meri pogosto zahtevajo minimalna naročila 500 do 1,000 kosov in roke dobave 12 do 16 tednov²⁹.

Te številke prihajajo od vira ponudniške plasti, ki opisuje izbiro ležajev za motorje, zato jih jemljite kot nakaz trgovske podobe poti po meri, ne kot ponudbo za kateri koli aksialni tip.

Eden dobavitelj ležajev navaja, da se MOQ razlikuje po tipu, specifikaciji in tem, ali je potrebna prilagoditev, in pred tvorbo cene zahteva model, kodo zračnosti, količino in aplikacijo²⁷. Praktični vrstni red je, da se preveri razpoložljivost v standardnem katalogu, preden se razmisli o zgradbi po meri⁷.

Če obstaja standardni aksialni ležaj v zahtevani vrtini in obsegu, se 12–16-tedenski rok po meri izogne. Če aplikacija potrebuje nestandarden obseg, zračnost ali nosilnost, postaneta MOQ in rok dobave del nakupne odločitve in ju je treba pisno potrditi s ponudbo.

Noben vir ne daje enotnih cen niti določenih rokov dobave za tri aksialne tipe.

Razred tolerance in dokumenti inšpekcij

Razredi toleranc, znani kot ISO v metričnem in ABEC v palčnem sistemu, urejajo dovoljeno odstopanje mer notranjega in zunanjega obroča ter okroglost obročev in tekalnih površin; višji kot je razred, tesnejša je toleranca in bolj natančen je sestavljen ležaj⁸.

Ležaji razreda 0 ponujajo zadostno zmogljivost za splošne aplikacije, razred 5 ali višji pa je zahtevan za zahtevne aplikacije in obratovalne pogoje⁴. Tolerance sledijo standardom ISO in za aksialne ležaje vključujejo debelino tekalne površine aksialnega ležaja⁴.

Pri aksialni aplikaciji razred tolerance določa aksialno obeh odstopanje in meje debeline tekalne površine, ki jih bo sestava dejansko videla, zato pripada na risbo in v naročilo, ne v roke privzetim vrednostim dobavitelja.

Noben vir ne določa zahtevanega razreda tolerance niti certifikacije za tri aksialne tipe, zato bo treba razred izbrati iz zahteve aplikacije po natančnosti in potrditi z dobaviteljem. Zahtevajte inšpekcijski certifikat, ki beleži izmerjene vrednosti glede na ta razred.

Minimalna obremenitev in nosilnosti, ki jih je treba potrditi pred naročilom

Ležaj potrebuje minimalno delujočo obremenitev, da se kotalni elementi kotalijo in ne zdrsujejo. Če se zdrsnejo, izbrišejo mazalno olje in poškodujejo površine kotalnih elementov in tekalnih površin — stanje, imenovano natiranje, ki skrajšuje življenjsko dobo ležaja¹⁶.

Dober približek minimalne obremenitve je Pmin = 0.02 × C, kjer je C dinamična zmogljivost ležaja¹⁶. V večini aplikacij teža gredi, zobnikov in sklopk to presega, ob zagonu pa je treba kotni pospešek spremljati in omejevati, da se ležaji zavrtijo takoj¹⁶.

Ker noben vir v tem naboru ne daje C za tri aksialne tipe, preizkusa ni mogoče dokončati, dokler dobavitelj ne podá nosilnosti.

• ✓Potrdite, da je aksialna obremenitev vzporedna z gredjo in da morebitno radialno komponento prevzema ločen ležaj [S3].
• ✓Pridobite dinamično nosilnost C za kandidatski aksialni ležaj in izračunajte Pmin = 0.02 × C [S16].
• ✓Preverite, da delujoča aksialna obremenitev presega Pmin, vključno z zagonom [S16].
• ✓Zahtevajte statično nosilnost C0a za pogoje zadrževanja ali udarne obremenitve [S1].
• ✓Zahtevajte mejno hitrost za načrtovano metodo mazanja [S1].
• ✓Potrdite, da vrtina, zunanji premer in višina ustrezata razpoložljivemu obsegu [S7].
• ✓Potrdite razred tolerance in inšpekcijski certifikat, ki ga dokumentira [S4].

Česa viri ne ugotavljajo

• Noben vir ne podaja dejanskih dinamičnih Ca ali statičnih C0a nosilnosti aksialnih krogličnih, valjčnih aksialnih ali stožčastih aksialnih ležajev
• Noben vir ne ponuja popolnega izračuna življenjske dobe L10 za dejansko aksialno obremenitev, hitrost in zahtevano življenjsko dobo za katero koli od treh aksialnih vrst
• Noben vir ne podaja številskih mejnih ali referenčnih hitrosti za tri aksialne vrste pri mazanju z oljem ali mastjo
• Noben vir ne navaja, ali lahko čisto valjčni aksialni ležaj prenese radialno obremenitev, niti ne podaja dovoljenih radialnih obremenitev za katero koli aksialno vrsto
• Noben vir ne podaja konkretnih vrednosti pravokotnosti gred/ohišje, ravnosti ali dovoljenega kota neusklajenosti za tri aksialne vrste
• Noben vir ne podaja konkretnih prostorskih podatkov luknja/zunanji premer/višina za tri aksialne vrste
• Noben vir ne podaja intervalov ponovnega mazanja ali konkretnih priporočil mazanja za tri aksialne vrste
• Noben vir ne podaja cen na enoto ali konkretnih dobavnih rokov za tri aksialne vrste
• Noben vir ne določa zahtevanega razreda tolerancij ali certifikacije za tri aksialne vrste