Guličkové ložiská s kosouhlým stykom: Návrh, uhly zaťaženia a sprievodca výberom

Uhlové guľkové ložiská – presnejšie nazývané guľkové ložiská s kosouhlým stykom – sú prvou voľbou, keď rotujúci hriadeľ musí odolať radiálnym aj axiálnym silám súčasne. Ich charakteristickým znakom je navrhnutý kontaktný uhol medzi guľôčkami a obežnými dráhami, zvyčajne 15°, 25°, 30° alebo 40°, ktorý umožňuje ložisku prenášať zaťaženie pozdĺž osi hriadeľa a nie iba cez ňu. Pre vysokorýchlostné vretená, hriadele prevodovky, čerpadlá a akýkoľvek rotor nesúci kombinované zaťaženie ponúka tento typ ložiska axiálnu kapacitu a tuhosť, ktorej sa štandardné guľkové ložisko jednoducho nevyrovná.

Čo sú uhlové guľkové ložiská?

Guľôčkové ložiská s kosouhlým stykom sú presné valivé ložiská skonštruované tak, aby prenášali kombinované radiálne a axiálne zaťaženie prostredníctvom definovaného kontaktného uhla medzi guľôčkami a obežnými dráhami.

Výrobcovia brúsia obežné dráhy vnútorného a vonkajšieho krúžku s jedným ramenom vyššie ako druhým, takže guľôčky sa dotýkajú krúžkov pozdĺž naklonenej línie a nie cez radiálnu rovinu. Tento sklon – bežne 15°, 25°, 30° alebo 40° – premieňa časť radiálnej kapacity ložiska na axiálnu kapacitu.

• 15° kontaktný uhol: schopnosť najvyššej rýchlosti, stredná axiálna kapacita, typická pre vretená obrábacích strojov.
• 25° kontaktný uhol: vyvážená rýchlosť a ťah, bežný univerzálny výber.
• 30° kontaktný uhol: vyššia axiálna kapacita, často používaná v čerpadlách a kompresoroch.
• 40° kontaktný uhol: maximálna axiálna zaťažiteľnosť, vhodná pre ťažké hriadele pri strednej rýchlosti.

Ložiská s kosouhlým stykom radu 7 od spoločnosti Kangtian Bearing Tieto ložiská s kosouhlým stykom používajú naklonené obežné dráhy na zvládnutie axiálneho zaťaženia v jednom smere, čo si vyžaduje párové alebo dvojradové nastavenia. Dodávateľ ponúka veľkoobjemovú výrobu a certifikácie ISO, vďaka čomu je relevantný pre porovnávanie riešení axiálneho zaťaženia. Zobraziť produkt →

Pretože jeden rad môže odolávať axiálnemu zaťaženiu iba v jednom smere, striedavý ťah vyžaduje zladený pár alebo dvojradový dizajn. To je zásadný inštalačný rozdiel oproti ložisku s hlbokou drážkou, ktoré akceptuje ľahký ťah v oboch smeroch v rámci jednej kompaktnej jednotky.

Guličkové ložiská s uhlovým kontaktom vs

Guľkové ložiská s hlbokými drážkami a guľkové ložiská s kosouhlým stykom sa zásadne líšia v tom, ako zvládajú axiálne zaťaženie, a tento rozdiel rozhoduje o tom, aký typ potrebuje vaša aplikácia.

Ložisko s hlbokou drážkou je jednoduché, tiché a ekonomické. Môže absorbovať mierne axiálne zaťaženie - zhruba až polovicu nevyužitej radiálnej kapacity - kvôli hĺbke drážok obežnej dráhy. Ale ako sa axiálna sila zvyšuje, guľôčky tlačia bokom na rameno drážky, preťažujú kontaktnú elipsu a vytvárajú teplo, opotrebovanie a hluk. Ložisko s kosouhlým stykom sa tomu vyhýba tým, že nasmeruje zaťaženie pozdĺž navrhnutej naklonenej dráhy. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva oba typy pre ložiská rovnakej veľkosti a série.

Praktické pravidlo je jednoduché: ak je väčšina zaťaženia radiálna a axiálne zaťaženie je malé, občasné alebo prerušované, zostaňte pri guľôčkovom ložisku s hlbokou drážkou. Ak je axiálne zaťaženie nepretržité, vysoké alebo kombinované s vysokou rýchlosťou a potrebou tuhosti, ložisko s kosouhlým stykom je správnym vylepšením.

Guličkové ložisko s hlbokou drážkous for Light Axial Loads Guľôčkové ložiská tohto výrobcu vyhovujú aplikáciám, kde je axiálne zaťaženie malé alebo prerušované, ako je uvedené v porovnaní. Výroba zahŕňa viacero typov tesnení a materiálov, čo z nej robí spoľahlivú rezervu pre scenáre kombinovaného zaťaženia. Zobraziť produkt →

Aby ste pochopili, ako ďaleko môžete zatlačiť ložisko s hlbokou drážkou, kým sa stane slabým miestom, uvádzame našu inžiniersku poznámku guľkové ložiská s hlbokými drážkami pri kombinovanom radiálnom a axiálnom zaťažení podrobne vysvetľuje limity zaťaženia.

Jednoradový, dvojradový a montážne usporiadanie

Pretože jednoradové ložisko s kosouhlým stykom odoláva axiálnemu zaťaženiu iba v jednom smere, montážne usporiadanie nie je detail – je to samotná konštrukcia.

Usporiadanie back-to-back (DB)

Dve ložiská sú namontované tak, aby ich čiary zaťaženia smerovali od seba. To vytvára najširšie efektívne ťažisko a najvyššiu momentovú tuhosť, vďaka čomu je DB preferované usporiadanie pre vretená obrábacích strojov a presné otočné stoly.

Osobné usporiadanie (DF)

Čiary zaťaženia smerujú k sebe. Toto kompaktné usporiadanie toleruje mierne vychýlenie a často sa používa, keď je málo miesta, hoci jeho momentová tuhosť je nižšia ako DB.

Tandemové usporiadanie (DT)

Obe ložiská odolávajú axiálnemu zaťaženiu v rovnakom smere. Tandemová montáž sa používa, keď je jednosmerný ťah extrémne ťažký a dve ložiská musia zdieľať zaťaženie, ako napríklad vo veľkých čelných prevodovkách a vysokotlakových čerpadlách.

Predpätie

Predpätie is the deliberate insertion of internal load to remove clearance and raise stiffness. Light preload suits high-speed running; heavy preload increases rigidity but also raises friction and temperature. The correct preload class should always be chosen with the manufacturer's data, not by trial.

Typické aplikácie pre ložiská s kosouhlým stykom

Ložiská s kosouhlým stykom poháňajú každý stroj, ktorý potrebuje rýchlosť, ťah a súčasne tuhosť, od presných vretien až po náboje kolies vozidiel.

• Vretená obrábacích strojov, kde tuhosť a presnosť sú rozhodujúce pri 10 000 – 40 000 ot./min.
• Vysokorýchlostné elektromotory a hriadele trakčných motorov EV.
• Odstredivé čerpadlá a rotory kompresorov vystavené veľkému ťahu obežného kolesa.
• Prevodové hriadele a planétové súkolesie, často usporiadané v tandemových pároch.
• Kĺby priemyselných robotov a otočné stoly vyžadujúce nulovú vôľu a vysokú tuhosť.
• Náboje automobilových kolies, zvyčajne s dvomi protiľahlými ložiskami s kosouhlým stykom.
• Odstredivky, textilné vretená a tlačiarenské stroje s dlhou nepretržitou prevádzkou.

Zoznam nie je úplný. Akákoľvek rotačná zostava, ktorá musí niesť definované axiálne zaťaženie pri behu pri rýchlosti, bude mať prospech z konštrukcie uhlového kontaktu.

Ako vybrať správne guľôčkové ložisko s kosouhlým stykom

Výber ložiska je šesťstupňový proces, ktorý začína skutočným spektrom zaťaženia, pretože každé nasledujúce rozhodnutie závisí od pomeru radiálnej a axiálnej sily.

1. Vypočítajte ekvivalentné dynamické zaťaženie. Skombinujte radiálne a axiálne sily pomocou faktorov X a Y ložiska a potom porovnajte výsledok s požadovanou životnosťou L10 v prevádzkových hodinách.
2. Upevnite kontaktný uhol. Zvoľte 15° alebo 25°, keď je prioritou rýchlosť; zvoľte 30° alebo 40°, keď je ťah dominantný.
3. Rozhodnite sa pre jeden riadok, dvojitý riadok alebo spárovaný pár. Obojsmerný ťah a tuhosť vretena zvyčajne poukazujú na zhodný pár.
4. Vyberte stupeň presnosti. Všeobecné strojové zariadenia môžu používať normálnu toleranciu (ABEC-1/P0), zatiaľ čo vretená a roboty potrebujú P5 alebo lepšie pre kontrolovaný beh.
5. Vyberte materiál klietky. Opracované mosadzné alebo fenolové klietky bežia rýchlejšie; oceľové a polyamidové klietky sú ekonomické pre štandardné priemyselné použitie.
6. Definujte mazanie a tesnenie. Mazivo vyhovuje väčšine aplikácií; je potrebná cirkulácia oleja alebo mazanie olej-vzduch nad medzou otáčok pre mazanie.

Ak výpočet zaťaženia ukazuje, že axiálna sila je malá a zriedkavá, ložisko s hlbokou drážkou série 6200 často spĺňa požiadavky pri nižších nákladoch. V takom prípade zostáva praktickou možnosťou jednoduchý dizajn s hlbokými drážkami.

Guličkové ložiská s hlbokou drážkou radu 62 s flexibilnými možnosťami Séria 62 ponúka cenovo výhodnú voľbu, keď je axiálna sila malá, ako je uvedené v predchádzajúcom texte. S rôznymi tesneniami, vôľami a presnosťou tieto ložiská slúžia rôznym odvetviam a môžu byť prispôsobené vašim požiadavkám na zaťaženie. Zobraziť produkt →

Tabuľky rozmerov, montážne tolerancie a pokyny na kontrolu nájdete u nás knižnica technických údajov pred dokončením kresby.

Často kladené otázky

Zvládnu guľkové ložiská s kosouhlým stykom radiálne zaťaženie?

áno. Každé guľkové ložisko s kosouhlým stykom podporuje radiálne zaťaženie a jeho radiálna kapacita závisí od uhla kontaktu a doplnku guľôčky. Jednoradové ložisko série 7000 zvláda vysokú radiálnu zložku a súčasne axiálne prenáša časť zaťaženia; to je dôvod, prečo nahrádza ložiská s hlbokou drážkou vo vretenách s vysokou tuhosťou.

Aký je rozdiel medzi uhlovým kontaktom a guľôčkovým ložiskom s hlbokou drážkou?

Geometria obežnej dráhy. Ložisko s hlbokou drážkou má symetrické drážky a nominálny kontaktný uhol 0°, čo mu dáva skromnú prítlačnú kapacitu v oboch smeroch. Ložisko s kosouhlým stykom má šikmý kontaktný uhol, ktorý zvyšuje axiálnu kapacitu v jednom smere a zlepšuje tuhosť, za cenu potreby párovej montáže pre obojsmerný ťah.

Prečo sa musia ložiská s kosouhlým stykom používať v pároch?

Pretože jeden rad môže tlačiť späť len v jednom axiálnom smere. Bez protiľahlého ložiska sa hriadeľ voľne pohybuje pod spätným ťahom. Montáž dvoch ložísk chrbtom k sebe, čelom k sebe alebo v tandeme pokrýva tento smer, vytvára predpätie a dramaticky zvyšuje tuhosť systému hriadeľa.

Aký kontaktný uhol si mám zvoliť pre vysokorýchlostnú prevádzku?

Uhol 15° alebo 20°. Menšie uhly vytvárajú menšiu silu axiálneho predpätia a znižujú trenie pri otáčaní pri rýchlosti, čím udržiavajú nižšiu teplotu a stratu výkonu. Ak potrebujete vysokú rýchlosť a výrazný ťah, zvážte hybridný pár alebo systém mazania olej-vzduch.

Môže guľkové ložisko nahradiť ložisko s kosouhlým stykom?

Často nie. Pre málo zaťažené hriadele s nízkou axiálnou silou a miernou rýchlosťou dobre funguje ložisko s hlbokou drážkou. Ale pre vyšší ťah, lepšiu presnosť vretena, nižšie vychýlenie a stabilný vysokorýchlostný chod je konštruovanou odpoveďou ložisko s kosouhlým stykom. Dodatočná montáž bez prepočítavania zaťažení a otáčok vo všeobecnosti skráti životnosť ložísk.

Uhlové guľôčkové ložiská riešia kombináciu radiálneho zaťaženia, axiálneho zaťaženia, rýchlosti a tuhosti, ktorú žiadne iné valivé ložisko nezvláda tak efektívne v jednoradovom formáte. Začnite zo spektra skutočného zaťaženia vášho stroja, vyberte si uhol kontaktu a usporiadanie schválne a špecifikujte správne predpätie, keď záleží na presnosti. Práca s týmito parametrami a ložisko s kosouhlým stykom zabezpečia predvídateľnú dlhú životnosť aj v náročných aplikáciách.