Axiellt kullager kontra axiellt rullager med cylindriska rullar kontra koniskt axiellt lager: hur man väljer för en applikation med axiell belastning

Första kontrollen: finns det en betydande radiell belastning?

Ett axiellt lager är byggt för laster parallella med axeln. Axiella kullager är konstruerade specifikt för enkelriktade axiella laster²², och den allmänna urvalsregeln är att använda ett axiellt lager när huvudlasten verkar parallellt med axeln³.

Om både radiell och axiell last finns kan applikationen kräva ett lager med tryckvinkel, ett koniskt rullager eller ett annat arrangemang konstruerat för kombinerade laster³. Vid en tung kombinerad last pekar vägledningen på ett koniskt rullager²⁰.

Detta är kontrollen som utesluter en axiell typ innan axiell kapacitet eller pris ens diskuteras. Ett axiellt lager valt enbart på axiell kapacitet, i en applikation som också bär radiell last, blir ett fel köp.

Källorna anger inte om ett rent axiellt rullager med cylindriska rullar kan ta radiell last, och ger inget tillåtet värde på radiell last för någon axiell typ, så om den radiella komponenten inte är noll, bekräfta lastriktningen med leverantören innan du betraktar någon axiell typ som kandidat.

Axiell last kontra varvtal: axiell kul- eller rulltyp

När lasten är bekräftad som huvudsakligen axiell avgörs valet mellan ett axiellt kullager och ett axiellt rullager av laststorleken mot varvtalet. Axiella kullager använder kulor för axiella laster och passar lätt till medeltunga laster och högre varvtal; axiella rullager, cylindriska eller koniska, använder rullar och ger högre axiell lastkapacitet men lägre varvtalsförmåga¹⁷.

Mekanismen bakom kapacitetsskillnaden är kontaktgeometrin. Linjekontakt sprider spänningen över en större yta än punktkontakt, så ett rullager har i allmänhet en högre grundläggande dynamisk lastkapacitet (C) än ett kullager med samma borrning och ytterdiameter^1,9.

L10-livslängdsformeln, L10 = (C/P)³ × 1,000,000 varv, gäller båda familjerna, så rullens fördel framstår som ett större C vid samma P: den förlänger antingen beräknad livslängd vid given last eller låter lagret bära mer last vid samma livslängdsmål¹.

Samma geometri arbetar mot rullarna vid varvtal: linjekontakt genererar mer friktion och värme per varv än punktkontakt, så rullager har i allmänhet ett lägre gränsvarvtal än ett kullager av jämförbar storlek¹. En leverantörs urvalsserie säger tumregeln rakt av: vid lätta laster välj ett kullager, vid tunga laster ett rullager¹.

Det är en leverantörsposition, inte ett numeriskt tröskelvärde. Ingen källa i den här uppsättningen ger Ca- eller C0a-värden eller gränsvarvtal för de tre axiella typerna, så last- och varvtalsjämförelsen måste köras på leverantörens publicerade klassvärden för den borrning du tänker köpa.

Monteringsnoggrannhet och felinriktning

Kapaciteten för kullager, koniska rullager och rullager med cylindriska rullar beräknas med antagandet att felinriktningen inte överstiger 0,0005 radianer, alltså 0,03°¹³. Felinriktning utöver det ger L10-livslängder lägre än beräknade¹³.

Självjusterande axiella lager är konstruerade för att ta upp felinriktning, i intervallet 1,0° till 1,5°¹³. Det avståndet är beslutet.

Om huset kan bearbetas och shimmas så att axeln står vinkelrätt mot husets anliggande yta inom antagandet 0,03°, kan ett standard axiellt kullager, axiellt rullager med cylindriska rullar eller koniskt axiellt lager användas enligt klassvärdena. Kan perfekt inriktning inte garanteras är vägledningen att luta mot självjusterande konstruktioner eller bygga in mer generöst internt spel⁷.

Källorna ger inga specifika värden för axel- eller husvinkelrätthet och planhet för de tre axiella typerna, så monteringstoleransen måste specificeras från lagerleverantörens katalog och bekräftas mot husritningen.

Smörj- och tätningsregim

Fett är det smörjmedel som oftast väljs i de flesta applikationer med rullager eftersom det är lätt att använda, motståndskraftigt mot läckage och relativt billigt².

Höga temperaturer, höga varvtal eller kraftig förorening kan besegra det: extrem värme kan "koka" lagrets fett, vilket ger viskositetsförlust, metall mot metall och till slut fastbränning, och stigande varvtal ger samma effekt genom högre drifttemperatur². Under dessa förhållanden är det lämpligt att övergå till olja².

Oljan förtjänar sin plats genom att avleda värme inne i lagret, skölja bort föroreningar som smuts, damm, fukt och slitagemetaller, och åtgärda lastrelaterade problem som kull- eller rullskidning².

Motvikten är kommersiell och operativ: oljesystem kostar mer i initial investering och underhåll, medför problem med läckage och avfall och kräver mer arbete för att hålla nivåerna rätt⁶. Där övergången är berättigad är ett statiskt oljebad ett billigt första alternativ, särskilt vid lågt eller medelhögt varvtal⁶.

Källorna ger inga omsmörjningsintervall eller specifika smörjmedelsrekommendationer för de tre axiella typerna, så fett- eller oljespecifikation, fyllnadsmängd och serviceintervall måste begäras från leverantören för det valda lagret.

Standardkatalog eller specialtillverkat: avgör den kommersiella vägen

Innan den tekniska jämförelsen är klar, avgör om ett standardkataloglager räcker. Standardkataloglager finns omedelbart tillgängliga, medan specialkonstruerade lager ofta kräver minsta beställningskvantitet på 500 till 1,000 enheter och leveranstider på 12 till 16 veckor²⁹.

Dessa siffror kommer från en leverantörsnivåkälla som beskriver urval av motorlager, så behandla dem som en indikation på specialvägens kommersiella form, inte en offert för någon axiell typ. En lagerleverantör anger att MOQ varierar med typ, specifikation och om specialanpassning behövs, och begär modell, spelkod, antal och applikation innan offert²⁷.

Den praktiska ordningen är att kontrollera standardkatalogens tillgänglighet innan en specialdesign övervägs⁷. Finns det ett standard axiellt lager i erforderlig borrning och mått undviks den specialtillverkade ledtiden på 12–16 veckor.

Kräver applikationen ett icke-standardiserat mått, spel eller klassvärde blir MOQ och leveranstid en del av inköpsbeslutet och bör bekräftas skriftligen med offerten. Ingen källa ger styckpriser eller specifika leveranstider för de tre axiella typerna.

Toleransklass och inspektionshandlingar

Toleransklasser, kända som ISO i metriskt system och ABEC i tumsystem, reglerar tillåten avvikelse i mått på inre och yttre ring samt rundheten hos ringar och löpbanor; ju högre klass, desto strängare tolerans och desto noggrannare det monterade lagret⁸.

Klass 0-lager ger tillräcklig prestanda för allmänna applikationer, medan klass 5 eller högre krävs för krävande applikationer och driftsförhållanden⁴. Toleranserna följer ISO-standarder, och för axiella lager omfattar de axiella lagrets löpbanetjocklek⁴.

För en axiell applikation sätter toleransklassen gränserna för axiell släpradiell avvikelse och löpbanetjocklek som monteringen faktiskt får, så den hör hemma på ritningen och inköpsordern i stället för att lämnas till leverantörens standard.

Ingen källa specificerar en krävd toleransklass eller certifiering för de tre axiella typerna, så klassen måste väljas utifrån applikationens noggrannhetskrav och bekräftas med leverantören. Be om inspektionscertifikatet som dokumenterar de mätta värdena mot den klassen.

Minimilast och de klassvärden som ska bekräftas före inköpsordern

Ett lager behöver en lägsta pålagd last så att de rullande elementen rullar i stället för att skida. Skida de, sveper de bort smörjoljan och skadar elementens och löpbanans ytor — ett tillstånd som kallas skidning och förkortar lagrets livslängd¹⁶.

En god approximation av minimilasten är Pmin = 0,02 × C, där C är lagrets dynamiska kapacitet¹⁶. I de flesta applikationer överstiger vikten av axel, kugghjul och kopplingar detta, men vid start bör vinkelaccelerationen övervakas och begränsas så att lagren börjar rulla omedelbart¹⁶.

Eftersom ingen källa i den här uppsättningen ger C för de tre axiella typerna kan kontrollen inte slutföras förrän leverantören lämnar klassvärdet.

• ✓Bekräfta att den axiella lasten är parallell med axeln och att en eventuell radiell komponent hanteras av ett separat lager [S3].
• ✓Skaffa den dynamiska lastkapaciteten C för det kandidataxiella lagret och beräkna Pmin = 0,02 × C [S16].
• ✓Kontrollera att den pålagda axiella lasten överstiger Pmin, även vid start [S16].
• ✓Begär det statiska klassvärdet C0a för stillastående eller stötbelastade förhållanden [S1].
• ✓Begär gränsvarvtalet för den avsedda smörjmetoden [S1].
• ✓Bekräfta att borrning, ytterdiameter och höjd passar det tillgängliga utrymmet [S7].
• ✓Bekräfta toleransklassen och inspektionscertifikatet som dokumenterar den [S4].

Vad källorna inte fastställer

• Ingen källa tillhandahåller de faktiska dynamiska Ca- eller statiska C0a-lastbetygen för axialkullager, cylindriska rullaxiallager eller koniska rullaxiallager
• Ingen källa tillhandahåller en fullständig L10-livslängdsberäkning för den faktiska axiella lasten, hastigheten och krävda livslängden för någon av de tre axialtyperna
• Ingen källa anger numeriska gräns- eller referenshastigheter för de tre axialtyperna under olje- eller fettsmörjning
• Ingen källa anger om ett rent cylindriskt rullaxiallager kan ta radiell last, eller ger tillåtna radiella lastvärden för någon axialtyp
• Ingen källa anger specifika värden för axel/hus-vinkelräthet, planhet eller tillåten misscentreringsvinkel för de tre axialtyperna
• Ingen källa anger specifika utrymmesdata borrdiameter/ytterdiameter/höjd för de tre axialtyperna
• Ingen källa anger om-smörjintervall eller specifika smörjrekommendationer för de tre axialtyperna
• Ingen källa anger styckpriser eller specifika ledtider för de tre axialtyperna
• Ingen källa specificerar en krävd toleransklass eller certifiering för de tre axialtyperna