Predstavte si 30 mm hriadeľ motora, ktorý meria 29,993 mm v sedle ložiska. Otvor ložiska má menovitý priemer 30 mm, ale bez toho, aby ste vedeli, či aplikácia potrebuje uloženie s vôľou, prechodové uloženie alebo uloženie s presahom, nemôžete rozhodnúť, či je tento hriadeľ použiteľný.
Záver je jednoduchý: uloženie ložísk a tolerancie by sa mali považovať za konštrukčné rozhodnutie, nie ako dodatočný nápad. Ako a výrobca presných ložísk , vidíme veľa predčasných porúch spôsobených nie chybami materiálu, ale nesprávnym uložením. Dobré prispôsobenie drží krúžok bezpečne na svojom mieste, zachováva vnútornú vôľu a udržuje nízku hlučnosť pri chode.
Čo vlastne ložiská a tolerancie znamenajú
Uloženie ložiska opisuje vzťah medzi dvoma zodpovedajúcimi priemermi: diera ložiska s hriadeľom a vonkajší priemer ložiska s dierou puzdra. Tolerancie definujú prijateľné odchýlky každého priemeru. Zloženie je kombinovaným výsledkom týchto tolerancií.
Ak je hriadeľ väčší ako otvor, je uloženie s presahom. Ak existuje merateľná medzera, ide o lícovanie s vôľou. Ak sa dva priemery môžu prekrývať v závislosti od skutočných meraní, ide o prechodové uloženie. Každá fit rodina slúži na iný účel.
Vhodné pre rodiny a ich typické funkcie
Fit rodina
Výsledok na spájacom povrchu
Typické použitie
Vôľa lícovania
Medzi ložiskovým krúžkom a protikusom zostáva malá medzera
Stacionárny vonkajší krúžok s pevným smerom zaťaženia
Prechodové prispôsobenie
Môže sa vyskytnúť malá vôľa alebo malé rušenie
Často demontované zariadenia a diely citlivé na zarovnanie
Interferencia fit
Ložiskový krúžok je stlačený hriadeľom alebo puzdrom
Rotujúce zaťaženie vnútorného krúžku a aplikácie s vysokým zaťažením
V prípade rotujúceho hriadeľa sa vnútorný krúžok, ktorý je na hriadeli uvoľnený, môže otáčať proti hriadeľu a vytvárať stopy po tečení a opotrebovanie. V prípade stacionárneho vonkajšieho krúžku môže príliš tesné uloženie puzdra deformovať krúžok a znížiť efektívnu vnútornú vôľu. To je dôvod, prečo výrobca ložísk, konštruktér hriadeľa a tím údržby musia používať rovnaký jazyk.
Tolerančné triedy a ich praktický účinok
Triedy tolerancie sa zvyčajne píšu P0 (normálne), P6, P5, P4 a P2. Čím nižšie číslo, tým prísnejšia je výrobná tolerancia. Pre mnohé motory, čerpadlá, dopravníky a bežné prevodovky je P0 prijateľný. Pre kĺby robotov, meracie vretená a vysokorýchlostné aplikácie poskytujú P5 alebo P4 konzistentnejšie radiálne hádzanie a predpätie. V dvojradových guľkových ložiskách s kosouhlým stykom pomáha užšia tolerancia rovnomernejšiemu rozloženiu zaťaženia medzi dva rady.
Vodorovné čiary porovnávajú relatívnu šírku prijateľného rozmerového pásma pre štyri bežné triedy tolerancie. Normálna trieda je najširšia a zostáva dostatočná pre mnohé guľkové ložiská na všeobecné použitie. P6 a P5 zmysluplne redukujú pásmo a pomáhajú s tichším chodom a konzistentnejším predpätím. P4 je zvyčajne vyhradený pre presné vretená, meracie zariadenia a kĺby robotov. Vo výrobe sú prísnejšie triedy tolerancie spojené s vyššími nákladmi na brúsenie a prísnejšou prípravou hriadeľa a krytu. Preto si radšej vyberte triedu, ktorá zodpovedá aplikácii, než jednoducho objednávajte najpresnejšiu dostupnú známku.
Keď špecifikácia stroja uvádza iba číslo ložiska, vynecháva triedu tolerancie, uloženie a prevádzkovú vôľu. Úplná špecifikácia by mala tiež uvádzať toleranciu hriadeľa a toleranciu puzdra. To je dôležité najmä vtedy, keď ložisko musí bežať vysokou rýchlosťou alebo prenášať kombinované zaťaženie.
Pre dvojradové guľkové ložiská s kosouhlým stykom v sérii 32 a 33 sú kontaktný uhol a dráha zaťaženia ovplyvnené uložením. Tesnejšie uloženie hriadeľa môže zvýšiť efektívne predpätie a spôsobiť, že chod ložiska bude teplejší, než sa očakávalo. Preto pred odporúčaním konkrétnej série prediskutujeme úplné podmienky montáže.
Uloženie hriadeľa a uloženie krytu: Začnite od zaťaženia
Smer záťaže je prvou vecou, ktorú treba skontrolovať. Ak sa vnútorný krúžok otáča s hriadeľom a smer zaťaženia je pevný, vnútorný krúžok potrebuje uloženie s presahom. Ak sa bremeno otáča s vonkajším krúžkom, musí byť vonkajší krúžok držaný v kryte pevnejšie. Spoločným východiskovým bodom pre malé a stredné guľkové ložiská je uloženie hriadeľa k5 alebo k6 s uložením telesa H7.
Väčšie zaťaženie a vyšší krútiaci moment vyžadujú m6 alebo n6. Presná trieda tolerancie sa mení s priemerom hriadeľa, takže uloženie, ktoré funguje pre hriadeľ s priemerom 20 mm, nie je automaticky správne pre hriadeľ s priemerom 50 mm. Tabuľka nižšie zobrazuje relatívnu stupnicu utiahnutia pre bežné symboly uloženia hriadeľa.
Tieto stĺpce zobrazujú relatívnu stupnicu utiahnutia pre štyri bežné symboly uloženia hriadeľa používané s guľôčkovými ložiskami. Fit j6 je prechodový fit, ktorý možno v mnohých prípadoch zostaviť ľahkým tlakom. Uloženie k6 spôsobuje rušenie svetla a je bežné pre hriadele elektromotorov. Uchytenie m6 poskytuje silnejšie rušenie pri miernom rotujúcom zaťažení. Uchytenie n6 je opäť tesnejšie a malo by sa zvoliť len vtedy, keď si to aplikácia jednoznačne vyžaduje. Presné hodnoty interferencií závisia od skutočného priemeru hriadeľa a stupňa tolerancie, preto vždy skontrolujte štandardnú tabuľku tolerancií pre konkrétnu veľkosť.
Typické štartovanie je vhodné pre bežné priemyselné aplikácie
Aplikácia
Uloženie hriadeľa
Bývanie vhodné
Prečo to funguje
Elektromotor
k5 alebo k6
H7
Rotujúce zaťaženie vnútorného krúžku s miernym nárastom teploty
Malá prevodovka
m6
H7
Vyšší krútiaci moment a kolísavá záťaž
Ventilátor alebo čerpadlo
k6
H7
Mierna rýchlosť a stabilný smer zaťaženia
Kladka dopravníka
m6
J7
Veľké radiálne zaťaženie a potreba kontroly súososti
Tieto počiatočné body by sa mali vždy kontrolovať vzhľadom na skutočné zaťaženie, materiál krytu a prevádzkovú teplotu. Hliníkové puzdro sa rozťahuje inak ako liatina a tenkostenné puzdro sa pri rušení ľahšie deformuje. Konečné rozhodnutie musí byť založené na efektívnom zapadnutí do kompletnej zostavy.
Vnútorná vôľa: Čo sa zmení po montáži
Vnútorná vôľa je medzera medzi valivými prvkami a obežnými dráhami pred montážou. Ložisko s vôľou C3 má väčší vnútorný priestor ako bežné ložisko, zatiaľ čo ložisko C2 má menej. Montáž mení vôľu. Keď je vnútorný krúžok nalisovaný na hriadeľ, roztiahne sa a toto rozšírenie zmenšuje priestor dostupný pre guľôčky alebo valčeky.
Katalógové odbavenie je preto len východiskovým bodom. Efektívna vzdialenosť po montáži ovplyvňuje hluk, teplo a životnosť. Uloženie, ktoré vyzerá na papieri prijateľne, môže stále spôsobiť horúce ložisko, ak interferencia spotrebuje príliš veľa vnútornej vôle.
Čiarový graf znázorňuje typické zníženie vnútornej radiálnej vôle ložiska, keď je vnútorný krúžok namontovaný na pevnom oceľovom hriadeli. Keď sa presah uloženia zväčší, vnútorný krúžok sa roztiahne a priemer obežnej dráhy sa zväčší. V prípade pevného oceľového hriadeľa je užitočné pravidlo, že asi 70 percent efektívneho rušenia sa prenáša do straty vôle. To je dôvod, prečo môže zdanlivo normálna vôľa C3 po montáži zmiznúť, ak je uloženie hriadeľa príliš tesné. Prevádzkovú teplotu a hlučnosť určuje montážna vôľa, nie katalógová vôľa. Pred rozhodnutím, či je C2, normal alebo C3 správnym východiskovým bodom, vždy odhadnite stav namontovania.
Pre dvojradové guľkové ložiská s kosouhlým stykom ovplyvňuje výber uloženia aj kontaktný uhol a predpätie. Ťažšie uloženie môže spôsobiť, že efektívne predpätie bude vyššie, ako bolo zamýšľané. To je dôvod, prečo by sa napríklad série 52 a 53 mali vyberať s ohľadom na celkový stav hriadeľa a krytu. Správna montážna prax je popísaná v našom návod na inštaláciu ložiska .
Ak je aplikácia horúca, rozšírenie hriadeľa môže ďalej znížiť vôľu. V takom prípade môže byť potrebná väčšia vôľa alebo o niečo ľahšie uloženie s presahom. Vždy porovnajte rozsah prevádzkovej teploty ložiska s materiálom puzdra a dĺžkou hriadeľa.
Výber vhodného pre skutočné projekty a obstarávanie
Keď nám zákazník pošle výkres hriadeľa, najprv sa pozrieme na tri veci: menovitý priemer, stupeň tolerancie a očakávaný smer zaťaženia. Jednoduché guľôčkové ložisko v čerpadle môže perfektne bežať s hriadeľom k6 a puzdrom H7. Presná aplikácia s dvojradovým guľôčkovým ložiskom s kosouhlým stykom môže vyžadovať užšiu toleranciu hriadeľa a starostlivo kontrolované predpätie.
Obstarávacie tímy by mali myslieť aj na meranie. Ak dodávateľ nemôže potvrdiť priemer hriadeľa na skutočnom sedle ložiska, najlepšia trieda tolerancie ložiska nemôže zachrániť zostavu. Požiadajte o správy o kontrole a po prijatí ložísk skontrolujte dieru a vonkajší priemer, ak je aplikácia kritická.
Tento radarový graf mapuje zvyčajné kompromisy medzi tromi rodinami prispôsobení v porovnaní s piatimi osami. Vôľa dobre zapadá, pokiaľ ide o jednoduchosť montáže a pohodlie obsluhy, ale poskytuje obmedzenú bezpečnosť nákladu a kontrolu hádzania. Prechody sú vhodné na vyváženie pohodlia a stability a často sa volia pre často rozoberané zariadenia. Rušivé uloženia poskytujú najsilnejšie zabezpečenie záťaže a kontrolu hádzania, ale robia montáž náročnejšou a vytvárajú väčšie riziko, ak je aplikácia horúca. Tvar každého mnohouholníka pripomína, že neexistuje univerzálne najvhodnejšie prispôsobenie. Správna voľba závisí od toho, či je vašou prioritou pohodlie pri výrobe, presnosť chodu alebo schopnosť rýchlej výmeny dielov.
Každé rozhodnutie o prispôsobení vytvára inú rovnováhu medzi pohodlnosťou montáže a dlhodobou stabilitou. Pre zariadenia na všeobecné použitie ponúkajú guľkové ložiská s hlbokými drážkami ekonomické a spoľahlivé riešenie, keď je uloženie kontrolované. Pre vyššiu tuhosť a kombinované zaťaženie je často lepším východiskovým bodom dvojradové guľkové ložisko s kosouhlým stykom.
Posledné pravidlo je jednoduché: definujte svoje uloženie pred výberom čísla ložiska a zmerajte montážnu vôľu skôr, ako posúdite výkon ložiska. Tolerancie nie sú papierovanie. Sú mostom medzi dobrým dizajnom ložísk a spoľahlivým strojom.
