Axiális terhelés és radiális terhelés a mélyhornyú golyóscsapágyakban: Kiválasztási útmutató

Ha mélyhornyú golyóscsapágyat választ egy motorhoz, szivattyúhoz vagy sebességváltóhoz, az első kérdés nem az, hogy „melyik márka”, hanem „mekkora radiális terhelést és mekkora axiális terhelést fog látni a csapágy”. A radiális terhelés általában meghajtja a csapágy méretét; Az axiális terhelés határozza meg, hogy a szabványos mélyhornyú golyóscsapágy továbbra is biztonságos választás-e. A gyakorlatban e két erő kombinációja a leggyakoribb oka a csapágy idő előtti meghibásodásának.

Mit jelentenek valójában a radiális és axiális terhelések?

A radiális terhelés a tengelyre merőlegesen hat. A szíjtárcsát húzó szíj, a forgórész súlya vagy a fogaskerekek kötőereje mind radiális terhelést okoznak. Az axiális terhelés a tengellyel párhuzamosan hat. Ilyen például a csavarkerekes fogaskerekes tolóerő, az elektromos motor mágneses húzása vagy az összeszerelés során a házba nyomódó tengely.

A mélyhornyú golyóscsapágy radiális terhelésre van optimalizálva, mivel a futópályái mélyek és a golyóknak kicsi az érintkezési szöge. Ez a geometria lehetővé teszi, hogy a csapágy bizonyos mértékű axiális terhelést vegyen fel mindkét irányban, de van egy gyakorlati korlát. Ha az axiális komponens túl nagy, a golyók elcsúsznak ahelyett, hogy elgurulnak, és az érintkezési ellipszis a pálya széle felé mozdul el.

Mekkora axiális terhelést bír el egy mélyhornyú golyóscsapágy?

A csapágygyártók nyilvánosan elérhető műszaki adatai hasznos ökölszabályt adnak: a szabványos egysoros mélyhornyú golyóscsapágyak esetében az axiális teherbírás gyakran a statikus radiális terhelési névleges 10-30%-a. A vékony profilú és miniatűr csapágyak általában az alsó végén helyezkednek el, mivel a futópályáik sekélyebbek, és a golyók kisebbek.

A statikus radiális terhelési besorolás, C0, annak a terhelésnek a referenciaértéke, amely bizonyos méretű maradandó alakváltozást okoz. Az élettartam kiszámításához a dinamikus terhelési besorolást (C) használják. Amikor a mérnökök összehasonlítják az axiális terhelést a radiális terheléssel, az arányt a C0-hoz, nem pedig a C-hez kell ellenőrizniük. Az ajánlott axiális-radiális arány túllépése nem jelenti azt, hogy a csapágy azonnal leáll. Ez azt jelenti, hogy a feszültségeloszlás szabálytalanná válik, a zsírréteg tönkremegy, és a csapágy gyorsabban veszít élettartamából, mint ahogy azt a szabványos L10 számítás megjósolja.

6205ZZ mélyhornyú golyóscsapágy motorokhoz és szivattyúkhoz GCr15 acélból készült, 25×52×15 mm-es árnyékolt csapágy, amely közepes radiális terhelésekhez alkalmas ipari berendezésekben. Dupla fémpajzsai védenek a portól és a nedvességtől, így támogatják a motorok, szivattyúk és gépek megbízható működését. Termék megtekintése →

Ipari berendezéseknél a 6205ZZ csapágyunk gyakori választás motorokhoz, szivattyúkhoz és gépekhez, de a végső kiválasztás előtt még szükség van az axiális terhelés ellenőrzésére.

Mi történik, ha az axiális terhelés túl magas?

Ha az axiális terhelés meghaladja a csapágy gyakorlati határát, a gördülő elemek és a futópályák eltérően viselkednek. Az érintkezési szög helyileg növekszik, és a golyók nekinyomódnak a versenypálya szélének. Ez élterhelést hoz létre, amely egy koncentrált feszültségi állapot, amely korai hámlást, benyomódást és vibrációt okozhat.

A motorban megnövekedett hőmérséklet és zaj tapasztalható. Ventilátorban vagy kis elektromos készülékben a csapágy rövid működési idő után eldurvulhat. A hiba kívülről nem mindig nyilvánvaló, mert a tömítés még mindig sértetlennek tűnik. Csak a rendszer szétszerelése után láthatja a belső és külső gyűrűk egyenetlen kopását.

Ez beszerzési kockázat is. Ha a beszerzési specifikáció csak a C radiális dinamikus terhelést tartalmazza, és figyelmen kívül hagyja az axiális terhelést, a csapágy tényleges élettartama a szántóföldön lényegesen rövidebb lehet, mint a számított élettartam. Ez váratlan leálláshoz, átdolgozáshoz és garanciális igényekhez vezet.

Mélyhornyú golyóscsapágy kiválasztása kombinált radiális és axiális terhelésekhez

A gyakorlati folyamat a pályázati adatokkal kezdődik. Határozza meg a sugárirányú erőt és annak irányát, majd az axiális erőt és annak irányát! Kombinált terhelések esetén számítsa ki az egyenértékű dinamikus terhelést a P = XFr YFa szabvány összefüggés segítségével. Mélyhornyú golyóscsapágyak esetén, amikor az axiális és a radiális terhelés aránya kicsi, leegyszerűsítheti a számítást, és a radiális terhelést tekintheti meghatározó tényezőnek. Amikor a tengelyirányú részesedés nő, a számításnak nagyobb egyenértékű terhelést kell tartalmaznia.

1. Becsülje meg a sugárirányú terhelést a szíjfeszességből, a hajtómű erőiből vagy a motor forgórészének súlyából.
2. Becsülje meg az axiális terhelést a tolóerőkből, a tengelybeállításból vagy az összeszerelési módszerekből.
3. Ellenőrizze az Fa/Fr arányt a csapágy határértékeihez képest.
4. Hasonlítsa össze az egyenértékű P terhelést a C dinamikus terhelési értékkel, és állítsa be a sebességet és a kenést.
5. Fontolja meg a tengelyirányú pozicionálást javító csapágyszerkezeteket, például a karimás vagy pattintógyűrűs csapágyakat anélkül, hogy a valódi axiális kapacitást növelné.

Egy másik pont a belső engedmény. A C3 hézagú csapágy némileg nagyobb axiális terhelést is elvisel az élterhelés megjelenése előtt, de előfordulhat, hogy zajosabb. A ventilátorok csendes működéséhez válasszon normál távolságot vagy akár C2-t. Ezért a csapágyszállítónak ismernie kell a terhelési és a zajkövetelményeket is.

A karimás mélyhornyú golyóscsapágyak például leegyszerűsítik az axiális elhelyezést kis motor- és szivattyúegységekben. A karima helymeghatározóként működik, de nem növeli az axiális terhelést. Ugyanez igaz a pattintógyűrűs csapágyakra is: a gyűrű megakadályozza a tengely mozgását, de a golyópálya mély hornyos kialakítás marad.

F696ZZ karimás csapágy kismotorokhoz és precíziós műszerekhez 6 × 15 × 5 mm-es karimás csapágy integrált karimával a tengelyirányú pozicionáláshoz kompakt szerelvényekben. Sima forgást és stabilitást biztosít, ideális mikromotorokhoz, elektronikához és precíziós eszközökhöz, ahol korlátozott a hely. Termék megtekintése →

Egy kompakt motorban vagy kisméretű elektromos kéziszerszámban az F696ZZ árnyékolt karimás csapágyunk segít a tengely helyzetének rögzítésében, miközben fenntartja a sima forgást kis motoros alkalmazásokhoz.

Gyakorlati forgatókönyvek: motorok, ventilátorok és szivattyúk

Egy tipikus villanymotor sugárirányú terhelést kap a gravitációból és gyakran a hajtószíjból. Az axiális terhelés általában kicsi, kivéve, ha a motor spirális fogaskereket vagy csigahajtóművet hajt meg. Ezekben az esetekben egy mélyhornyú golyóscsapágy még képes kezelni a terhelést, ha az axiális erő a statikus névleges érték ajánlott százaléka alatt marad.

A ventilátorok és az elektronikus eszközök gyakran kompakt csapágyakat használnak, mint például a 6901ZZ. Ezeknek a csapágyaknak halkan és egyenletesen kell forogniuk nagy sebességgel. Kis mértékű axiális terhelés elfogadható, de nagy tolóerő miatt a csapágy zajossá és rövid életűvé válna.

6901ZZ kompakt golyóscsapágy ventilátorokhoz és elektronikus eszközökhöz A szűk helyekre tervezett 12 × 24 × 6 mm-es vékony csapágy alacsony zajszintet és stabil teljesítményt kínál kis és közepes terhelés mellett. Dupla pajzsai megakadályozzák a por bejutását, így alkalmas ventilátorokhoz, kismotorokhoz és precíziós berendezésekhez. Termék megtekintése →

A 6901ZZ kompakt golyóscsapágyunkat ventilátorokhoz, motorokhoz és elektronikus eszközökhöz tervezték, ahol korlátozott a hely, és a zökkenőmentes működés kritikus.

A szivattyúk és az ipari gépek általában nehezebb csapágyakat használnak, például 6205ZZ vagy túlméretezett mélyhornyú golyóscsapágyakat. Itt a sugárirányú terhelés jelentős, de az axiális komponens a járókerék tolóereje vagy a tengelykapcsoló eltolódása miatt is felemelkedhet. Ilyen helyzetekben a mérnökök gyakran külön nyomócsapágyat adnak hozzá, vagy nagyobb csapágyat választanak, hogy az egyenértékű terhelést jóval a névleges terhelés alatt tartsák.

A sebesség az axiális terhelhetőséget is befolyásolja. Nagy sebességnél a golyókra ható centrifugális erő megváltoztatja az érintkezési szöget és az olajréteg nyomását. A 10 000 ford./perc fordulatszámon futó 6901ZZ nem fogadja el ugyanazt az axiális terhelést, mint az 1000 ford./perc sebességgel futó csapágy, annak ellenére, hogy a radiális terhelés kisebb lehet.

Referencia táblázat: Radiális vs tengelyirányú terhelési viselkedés

Használja ezt a táblázatot gyors józanság-ellenőrzéshez a kezdeti csapágyválasztási fázisban.

A csapágyszerkezetek és anyagok szerepe

A karimás csapágyak és a pattintógyűrűs csapágyak nem változtatják meg a mélyhornyú golyóscsapágy teherbírását; megváltoztatják a szerelés egyszerűségét. Egy karima a csapágyat egy házban helyezheti el, különálló gyűrű nélkül. Egy rögzítőgyűrű rögzítheti a csapágyat egy tengelyen vagy egy furatban. Ezek a funkciók különösen hasznosak a kompakt összeállításokban, ahol a további alkatrészek túlságosan terjedelmessé tennék a kialakítást. Ha meg kell értenie a különbségeket, részletes útmutatónk van karimás csapágy kiválasztása amely magában foglalja a funkciót, a típusokat és természetesen a kompromisszumokat.

Az anyagválasztás fontos a korrózióállóság szempontjából. A rozsdamentes acél csapágyak praktikus megoldást jelentenek élelmiszeripari gépekhez, orvosi eszközökhöz és kültéri berendezésekhez. Azonban a rozsdamentes acél általában valamivel kisebb teherbírással rendelkezik, mint a szabványos krómacél. Ha az alkalmazásnak nagy axiális terhelése is van, akkor ezt az alacsonyabb tartalékot kell figyelembe venni.

Végső ajánlás vásárlóknak és tervezőmérnököknek

Kezdje a sugárterheléssel, majd ellenőrizze az axiális terhelést. Ne feltételezze, hogy mivel a csapágy „nehéz teherbírású” vagy „ipari minőségű”, segítség nélkül képes elnyelni a nagy axiális erőket. A pontos méreteket és terhelési adatokat mindig kérje a csapágygyártótól, különösen akkor, ha az axiális terhelés meghaladja a radiális terhelés 20%-át. OEM- és ODM-projekteknél adja meg az üzemi terhelést, a sebességet és a hőmérsékletet. A közvetlen gyártó ezután személyre szabhatja a belső hézagot, a tömítés típusát és az anyagot a valós alkalmazáshoz. Ez a megközelítés csökkenti a korai meghibásodások kockázatát, és alacsonyan tartja a teljes birtoklási költséget.

Ha az axiális terhelése folyamatosan nagyobb, mint a radiális terhelés 30%-a, fontolja meg ferde csapágy vagy párosított elrendezés használatát. De ha a hely túl szűk, egy egyedi mélyhornyú golyóscsapágy módosított golyómérettel és görbületi görbülettel néha megnövelheti az axiális kapacitást ugyanazon a burkolaton belül. Ebben segíthet egy nem szabványos csapágyazási tapasztalattal rendelkező OEM gyártó.