Kulmakuulalaakerit: suunnittelu, kuormituskulmat ja valintaopas

Kulmakuulalaakerit – tarkemmin sanottuna kulmakosketuskuulalaakerit – ovat ensimmäinen valinta, kun pyörivän akselin on kestettävä sekä radiaalisia että aksiaalisia voimia samanaikaisesti. Niiden määrittävä piirre on suunniteltu kosketuskulma pallojen ja rataosien välille, yleensä 15°, 25°, 30° tai 40°, mikä mahdollistaa laakerin siirtokuorman pitkin akselin akselia sen sijaan, että se siirtyisi vain sen poikki. Tämä laakerityyppi tarjoaa nopeille karille, vaihteiston akseleille, pumpuille ja kaikille yhdistettyä kuormaa kantaville roottoreille aksiaalisen kapasiteetin ja jäykkyyden, joita tavallinen syväurakuulalaakeri ei yksinkertaisesti pysty vastaamaan.

Mitä ovat kulmikkaat kuulalaakerit?

Kulmakosketuskuulalaakerit ovat tarkkuusvierinlaakereita, jotka on suunniteltu kantamaan yhdistettyjä säteittäisiä ja aksiaalisia kuormia kuulien ja kulkuteiden välisen määrätyn kosketuskulman kautta.

Valmistajat hiovat sisä- ja ulkorenkaita niin, että toinen olkapää on korkeampi kuin toinen, joten pallot koskettavat renkaita kaltevaa linjaa pitkin säteittäisen tason sijaan. Tämä kaltevuus - tavallisesti 15°, 25°, 30° tai 40° - muuttaa osan laakerin säteittäiskapasiteetista aksiaaliseksi kapasiteetiksi.

• 15° kosketuskulma: suurin nopeuskyky, kohtalainen aksiaalinen kapasiteetti, tyypillinen työstökoneiden karalle.
• 25° kosketuskulma: tasapainoinen nopeus ja työntövoima, yleinen yleiskäyttöinen valinta.
• 30° kosketuskulma: suurempi aksiaalinen kapasiteetti, jota käytetään usein pumpuissa ja kompressoreissa.
• 40° kosketuskulma: Suurin aksiaalinen kuormituskyky, sopii raskaaseen käyttöön kohtuullisella nopeudella.

7-sarjan kulmakosketuslaakerit Kangtian-laakerista Nämä kulmikkaat kosketuslaakerit käyttävät kaltevaa rataa aksiaalisten kuormien käsittelemiseen yhdessä suunnassa, mikä vaatii pari- tai kaksirivisiä asetuksia. Toimittaja tarjoaa suuren volyymin tuotantoa ja ISO-sertifiointeja, joten se soveltuu aksiaalikuormitusratkaisujen vertailuun. Näytä tuote →

Koska yksi rivi kestää aksiaalista kuormitusta vain yhteen suuntaan, vuorotteleva työntövoima vaatii sovitetun parin tai kaksirivisen suunnittelun. Tämä on perustavanlaatuinen asennuksen ero syväuralaakeriin, joka hyväksyy kevyen työntövoiman molempiin suuntiin yhdessä kompaktissa yksikössä.

Kulmakosketin vs syväurakuulalaakerit

Syväurakuulalaakerit ja kulmakosketuskuulalaakerit eroavat toisistaan pohjimmiltaan siinä, miten ne hallitsevat aksiaalikuormia, ja tämä ero ratkaisee, minkä tyypin sovelluksesi tarvitsee.

Syväuralaakeri on yksinkertainen, hiljainen ja taloudellinen. Se pystyy absorboimaan kohtalaista aksiaalista kuormitusta – noin puolet käyttämättömästä radiaalikapasiteetista – johtuen kulkuradan urien syvyydestä. Mutta kun aksiaalinen voima kasvaa, pallot painautuvat sivuttain uran olaketta vasten, ylikuormittavat kosketusellipsiä ja synnyttävät lämpöä, kulumista ja melua. Kulmikas kosketuslaakeri välttää tämän ohjaamalla kuorman suunniteltua kaltevaa reittiä pitkin. Alla olevassa taulukossa verrataan molempia laakereita, joilla on sama reikäkoko ja -sarja.

Käytännön sääntö on yksinkertainen: jos suurin osa kuormituksesta on radiaalista ja aksiaalinen kuorma on pieni, satunnainen tai ajoittainen, pysy urakuulalaakerissa. Jos aksiaalikuorma on jatkuvaa, suurta tai yhdistettynä suureen nopeuteen ja jäykkyyden tarpeeseen, kulmakosketinlaakeri on oikea päivitys.

Deep Groove -kuulalaakeris for Light Axial Loads Tämän valmistajan urakuulalaakerit sopivat sovelluksiin, joissa aksiaalinen kuormitus on pieni tai ajoittainen, kuten vertailussa on käsitelty. Tuotanto sisältää useita tiivistetyyppejä ja -materiaaleja, mikä tekee siitä luotettavan varavaihtoehdon yhdistetyille kuormituksille. Näytä tuote →

Ymmärtääksesi, kuinka pitkälle voit työntää syväuralaakeria ennen kuin siitä tulee heikko kohta, tekninen huomautus syväurakuulalaakerit yhdistetyillä radiaali- ja aksiaalikuormilla selittää kuormitusrajat yksityiskohtaisesti.

Yksirivinen, kaksirivinen ja asennusjärjestelyt

Koska yksirivinen kulmakosketinlaakeri kestää aksiaalista kuormitusta vain yhdessä suunnassa, asennusjärjestely ei ole yksityiskohta – se on itse suunnittelu.

Yhdistelmä peräkkäin (DB)

Kaksi laakeria on asennettu niin, että niiden kuormitusviivat osoittavat poispäin toisistaan. Tämä luo leveimmän tehokkaan kuormituksen keskipisteen ja suurimman momentin jäykkyyden, mikä tekee DB:stä suositellun työstökoneiden karojen ja tarkkuuspyörien pöytien.

Kasvotusten järjestely (DF)

Kuormaviivat osoittavat toisiaan kohti. Tämä kompakti järjestely sietää pieniä kohdistusvirheitä ja sitä käytetään usein tilan ollessa ahtaalla, vaikka sen momenttijäykkyys on pienempi kuin DB.

Tandem-järjestely (DT)

Molemmat laakerit kestävät aksiaalista kuormitusta samaan suuntaan. Tandem-asennusta käytetään, kun yksisuuntainen työntövoima on erittäin raskas ja kahden laakerin on jaettava kuorma, kuten suurissa hammaspyörävaihteissa ja korkeapainepumpuissa.

Esilataus

Esilataus 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.

Kulmakosketuslaakerien tyypilliset sovellukset

Kulmakosketuslaakerit antavat voiman jokaiselle koneelle, joka tarvitsee nopeutta, työntövoimaa ja jäykkyyttä samanaikaisesti, tarkkuuskaroista ajoneuvon pyörän navoihin.

• Työstökoneiden karat, joissa jäykkyys ja tarkkuus ovat kriittisiä 10 000–40 000 rpm:llä.
• Nopeat sähkömoottorit ja sähköautojen vetomoottorien akselit.
• Keskipakopumput ja kompressorin roottorit, joihin kohdistuu suuri juoksupyörän työntövoima.
• Vaihteiston akselit ja planeettavaihteistot, usein järjestettynä tandempareina.
• Teollisuusrobottien nivelet ja pyörivät pöydät vaativat nolla välystä ja suurta jäykkyyttä.
• Autojen pyörännavat, joissa on tyypillisesti kaksi kulmikasta kosketuslaakeria vastakkain.
• Sentrifugit, tekstiilikarat ja painokoneet pitkillä jatkuvalla käyttötunnilla.

Luettelo ei ole tyhjentävä. Kaikki pyörivät kokoonpanot, joiden on kannettava määrätty aksiaalinen kuorma nopeudella ajettaessa, hyötyvät kulmikkaasta koskettimesta.

Oikean kulmikkaan kosketuskuulalaakerin valinta

Laakerin valinta on kuusivaiheinen prosessi, joka alkaa todellisesta kuormitusspektristä, koska jokainen myöhempi päätös riippuu säteittäisen voiman ja aksiaalisen voiman suhteesta.

1. Laske vastaava dynaaminen kuormitus. Yhdistä radiaaliset ja aksiaaliset voimat laakerin X- ja Y-kertoimien avulla ja vertaa sitten tulosta vaadittuun L10 käyttöikään käyttötunteina.
2. Kiinnitä kosketuskulma. Valitse 15° tai 25°, kun nopeus on etusijalla; valitse 30° tai 40°, kun työntövoima on hallitseva.
3. Valitse yksirivi, kaksirivinen tai sovitettu pari. Kaksisuuntainen työntövoima ja karan jäykkyys osoittavat normaalisti sovitettua paria.
4. Valitse tarkkuusluokka. Yleiset koneet voivat käyttää normaalia toleranssia (ABEC-1/P0), kun taas karat ja robotit tarvitsevat P5:n tai paremman kontrolloituun tyhjennykseen.
5. Valitse häkin materiaali. Koneistetut messinki- tai fenolihäkit toimivat nopeammin; teräs- ja polyamidihäkit ovat taloudellisia tavanomaiseen teollisuuskäyttöön.
6. Määrittele voitelu ja tiivistys. Rasva sopii useimpiin käyttötarkoituksiin; öljykiertoa tai öljy-ilmavoitelua vaaditaan rasvattavan nopeusrajan yläpuolella.

Jos kuormituslaskelma osoittaa, että aksiaalivoima on pieni ja harvinainen, 6200-sarjan syväuralaakeri täyttää tehtävän usein halvemmalla. Siinä tapauksessa yksinkertainen syväurarakenne on edelleen käytännöllinen vaihtoehto.

62-sarjan syväurakuulalaakerit joustavilla lisävarusteilla 62-sarja tarjoaa kustannustehokkaan valinnan, kun aksiaalinen voima on vähäinen, kuten edellisessä tekstissä mainittiin. Erilaisten tiivisteiden, välysten ja tarkkuuslaatujen ansiosta nämä laakerit palvelevat eri toimialoja, ja ne voidaan räätälöidä kuormitusvaatimuksiesi mukaan. Näytä tuote →

Katso mittataulukot, sovitustoleranssit ja tarkastusohjeet meiltä teknisten tietojen kirjasto ennen piirustuksen viimeistelyä.

Usein kysytyt kysymykset

Kestävätkö kulmakosketuskuulalaakerit säteittäisiä kuormia?

Kyllä. Jokainen kulmakosketuskuulalaakeri tukee säteittäistä kuormaa, ja sen säteittäinen kapasiteetti riippuu kosketuskulmasta ja pallon komplementista. 7000-sarjan yksirivinen laakeri käsittelee korkean säteittäisen komponentin ja samalla kantaa osan kuormasta aksiaalisesti; Tästä syystä se korvaa syväuralaakerit korkean jäykkyyden karaissa.

Mitä eroa on kulmakoskettimella ja syväuraisella kuulalaakerilla?

Kilparadan geometria. Syväuralaakerissa on symmetriset urat ja nimellinen 0° kosketuskulma, mikä antaa sille vaatimattoman työntövoiman molempiin suuntiin. Kulmakosketuslaakerissa on vino kosketuskulma, joka lisää aksiaalista kapasiteettia yhdessä suunnassa ja parantaa jäykkyyttä sen kustannuksella, että kaksisuuntainen työntövoima vaatii parillisen asennuksen.

Miksi kulmakosketuslaakereita pitää käyttää pareittain?

Koska yksi rivi voi työntää taaksepäin vain yhteen aksiaaliseen suuntaan. Ilman vastakkaista laakeria akseli liikkuu vapaasti käänteisen työntövoiman alaisena. Kahden laakerin asentaminen vastakkain, vastakkain tai rinnakkain peittää tämän suunnan, luo esijännityksen ja lisää dramaattisesti akselijärjestelmän jäykkyyttä.

Mikä kosketuskulma kannattaa valita nopeaan käyttöön?

15° tai 20° kulma. Pienemmät kulmat luovat vähemmän aksiaalista esijännitysvoimaa ja vähentävät pyörimiskitkaa nopeudella pitäen lämpötilan ja tehohäviön alhaisempana. Jos tarvitset sekä suurta nopeutta että huomattavaa työntövoimaa, harkitse hybridiparia tai öljy-ilmavoitelujärjestelmää.

Voiko syväurainen kuulalaakeri korvata kulmakosketuslaakerin?

Usein ei. Kevyesti kuormitetuille akseleille, joilla on pieni aksiaalinen voima ja kohtalainen nopeus, syväuralaakeri toimii hyvin. Mutta suuremman työntövoiman, paremman karan tarkkuuden, pienemmän taipuman ja vakaan nopean käynnin saavuttamiseksi kulmakosketinlaakeri on suunniteltu ratkaisu. Jälkiasennus ilman kuormien ja nopeuksien uudelleenlaskentaa lyhentää yleensä laakerien käyttöikää.

Kulmakuulalaakerit ratkaisevat radiaalikuorman, aksiaalikuorman, nopeuden ja jäykkyyden yhdistelmän, jota mikään muu vierintälaakeri ei käsittele yhtä tehokkaasti yksirivisisessä muodossa. Aloita koneesi todellisesta kuormitusspektristä, valitse kosketuskulma ja järjestely tietoisesti ja määritä oikea esijännitys, kun tarkkuus on tärkeää. Tee nämä parametrit läpi, ja kulmikas kosketuslaakeri tarjoaa ennustettavan, pitkän käyttöiän jopa vaativissa sovelluksissa.