Kluczowe czynniki przy wyborze łożysk walcowych do dużych obciążeń

W cementowni w prowincji Jiangsu NU2240 w skrzyni biegów napędu pieca uległ trzykrotnej awarii w ciągu ośmiu miesięcy. Wszystkie trzy zamienniki miały ten sam numer części, ale tylko łożysko trzeciego dostawcy przetrwało ponad rok. W firmie Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company często widzimy ten wzór: nośność, koszyk, materiał, luz i smarowanie decydują o trwałości użytkowej bardziej niż rozmiar otworu.

Zacznij od wartości znamionowych obciążenia, a nie tylko od rozmiaru otworu

Rozmiar otworu określa kopertę; podstawowa nośność dynamiczna C określa trwałość. Dwa łożyska NU2206 z tym samym otworem 30 mm mogą różnić się C o więcej niż 10 procent ze względu na liczbę rolek i geometrię bieżni. C to obciążenie, pod którym 90 procent identycznej grupy wykonuje milion obrotów pierścienia wewnętrznego bez zmęczenia. C0 kontroluje, ile wstrząsów absorbuje łożysko, zanim bieżnie odkształcą się.

Poniższy wykres pokazuje, dlaczego dominuje współczynnik obciążenia. ISO 281 podaje podstawową trwałość znamionową jako L10 = (C/P)^(10/3) milionów obrotów. Ze względu na wykładnik 10/3 niedoszacowanie obciążenia równoważnego P o 20 procent zmniejsza obliczoną trwałość L10 o około 45 procent.

Aby zapoznać się z praktycznym spojrzeniem, przeczytaj naszą analizę łożyska walcowe w maszynach o dużej wytrzymałości .

Łożyska walcowe o dużej wydajności serii NU200 To łożysko walcowe o otwartej konstrukcji oferuje dużą nośność promieniową i sztywność, przy swobodnym ruchu osiowym. Nadaje się do dużych obciążeń i pracy przy dużych prędkościach, dzięki czemu ma znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób układ żeber kontroluje swobodę osiową. Zobacz produkt →

Wybierz kod projektu: NU, New Jersey, NUP lub NF

Kod projektowy określa, gdzie wał może rosnąć wraz z temperaturą, a gdzie musi pozostać nieruchomy. Łożyska walcowe są łożyskami liniowymi: rolki stykają się z obiema bieżniami wzdłuż linii, co zapewnia dużą sztywność promieniową, ale nie wytrzymuje prawie żadnego obciążenia osiowego i prawie żadnej niewspółosiowości. NU, N, NJ, NUP i NF opisują układ żeber, który kontroluje swobodę osiową.

W przypadku pozycji ustalającej w napędzie z ciężką przekładnią NUP jest klasycznym wyborem, ponieważ ustala wał osiowo w obu kierunkach. NJ lokalizuje się tylko w jednym kierunku i pasuje do układów, w których przeciwny ciąg jest przenoszony gdzie indziej. W przypadku bardzo dużych obciążeń łączonych należy dodać oddzielne łożysko oporowe dla lemiesza osiowego.

Łożyska walcowe jednożebrowe serii NJ2200 Łożysko to, wyposażone w pierścień wewnętrzny z pojedynczym żebrem i pierścień zewnętrzny z podwójnym żebrem, zapewnia wysoką nośność promieniową i pozycjonowanie osiowe w jednym kierunku. Pasuje do skrzyń biegów i ciężkich maszyn, co jest zgodne z dyskusją na temat pozycji lokalizacji i wymagań dotyczących klatek. Zobacz produkt →

Dopasuj klatkę do spektrum obciążenia

Klatka jest konstrukcją nośną, a nie przekładką. Pod wpływem wibracji, wstrząsów lub odwracającego momentu obrotowego słaby koszyk odkształca się, odstępy wałeczków stają się nieregularne, a łożysko przechodzi od hałasu do zatarcia. W specyfikacjach dotyczących dużych obciążeń dominują trzy rodziny: mosiądz obrabiany maszynowo, stal tłoczona i poliamid.

Pod ciągłym dużym obciążeniem promieniowym dwuczęściowy, obrobiony maszynowo mosiężny koszyk prowadzi każdą rolkę w jej własnej kieszeni i utrzymuje równomierny odstęp, podczas gdy pierścienie uginają się elastycznie. Tłoczona stalowa klatka jest lżejsza i nadaje się do wyższych prędkości przy umiarkowanych obciążeniach. Unikaj poliamidu powyżej 120°C lub agresywnych olejów syntetycznych.

Wybierz klasę materiału obudowy amortyzatora

Stopień materiału decyduje o tym, czy łożysko wytrzyma uderzenie, a nie o tym, czy przenosi stałe obciążenie promieniowe. Większość łożysk walcowych jest wykonana z hartowanej na wskroś stali chromowej SAE 52100 o twardości od 58 do 62 HRC, odpowiedniej do ciągłego dużego obciążenia. Tam, gdzie uderzenia są rutynowe, jak w sprzęcie budowlanym i koparkach górniczych, należy stosować stal nawęglaną: wytrzymały rdzeń z twardą osłoną, która toleruje chwilowe przeciążenia bez pęknięć. Nasz strona branży budowlanej szczegółowo opisuje te zastosowania.

• SAE 52100 (GCr15): norma dotycząca ciągłego, dużego obciążenia promieniowego z ograniczonymi udarami.
• Nawęglona stal stopowa niskowęglowa: do kruszarek, przesiewaczy wibracyjnych i napędów młynów przy ciągłym obciążeniu udarowym.
• Gatunki stabilizowane wymiarowo (S1 do S3): do temperatur roboczych powyżej 150°C, gdzie istotna jest stabilność rozmiaru.
• Wyższe klasy precyzji (P6): poprawiają rozkład obciążenia, gdy współosiowość wału lub oprawy nie może być idealna.

Przed smarowaniem ustaw luz wewnętrzny i pasowanie

Luz wewnętrzny jest zużywany przez pasowanie z wciskiem i przez to, że pierścień wewnętrzny nagrzewa się bardziej niż pierścień zewnętrzny. Jeśli luz roboczy osiągnie zero, rolki zaklinują się, ślizgają i smarują bieżnie. Dlatego też C3 jest wartością domyślną dla dużych obciążeń, a C4 jest zarezerwowana dla silnych wstrząsów lub wysokich różnic temperatur.

Smarowanie jest końcowym elementem przenoszącym obciążenie. W przypadku przekładni smarowanych olejem, pracujących pod dużym obciążeniem promieniowym, częstym początkiem jest norma ISO VG 320 z dodatkami EP; przy niskich prędkościach i przy silnych wstrząsach należy stosować normę ISO VG 460 lub 680. ISO 281 reguluje trwałość za pomocą współczynnika lepkości kappa. Ustawić kappa pomiędzy 2 a 4 i potwierdzić, że obliczona grubość warstwy przekracza chropowatość powierzchni kompozytu.

Łożyska walcowe dwużebrowe serii NUP200 Ta rozłączna konstrukcja z dwoma bocznymi pierścieniami ustalającymi wytrzymuje obciążenia promieniowe i małe obciążenia osiowe, oferując wysoką sztywność i łatwą instalację. Pasuje to do kontekstu lokalizacji pozycji w przekładniach zębatych i ostatecznych decyzji dotyczących specyfikacji dotyczących doboru łożysk. Zobacz produkt →

Lista kontrolna dotycząca wyboru dużego obciążenia w pięciu krokach

Wiarygodna specyfikacja to pięć kolejnych decyzji podejmowanych w takiej kolejności, aby żadne ogólne dopasowanie nie było narzucane w nieokreślonym przypadku obciążenia.

1. Określ ilościowo spektrum obciążenia: zapisz maksymalne obciążenie promieniowe, czas na każdym poziomie obciążenia, profil prędkości, obciążenia osiowe i zdarzenia udarowe.
2. Wybierz kod projektowy: NU dla pozycji pływającej, NUP lub NJ dla pozycji ustalającej, w oparciu o rozszerzalność cieplną.
3. Sprawdź wartości znamionowe: porównaj C i C0 z obliczonym obciążeniem równoważnym i sprawdź s0 dla najgorszego przypadku wstrząsu.
4. Wybierz koszyk, materiał i luz: obrabiany mosiądz do wibracji, stal nawęglana do udaru, C3 do dużych, ciągłych obciążeń.
5. Zdefiniuj pasowania i smarowanie: wybierz pasowania wału i oprawy z tabeli warunków roboczych, a następnie wybierz lepkość oleju, aby utrzymać kappa w zakresie od 2 do 4.

Często zadawane pytania

Co oznaczają C i C0 w specyfikacjach łożysk walcowych?

C to podstawowa nośność dynamiczna, czyli obciążenie, pod którym 90 procent identycznej grupy łożysk wytrzymuje milion obrotów. C0 to podstawowa nośność statyczna, czyli obciążenie, które powoduje trwałe odkształcenie o wartości 0,0001 średnicy rolki przy najcięższym kontakcie. Użyj C do obliczeń trwałości zmęczeniowej i C0 dla statycznego współczynnika bezpieczeństwa s0 = C0/P0 w warunkach udarowych.

Kiedy powinienem zastosować łożysko NJ zamiast łożyska NUP?

Zastosuj NUP, gdy wał musi być umieszczony osiowo w obu kierunkach, co jest standardowym układem o stałym położeniu w przekładni zębatej. Użyj NJ, gdy potrzebne jest umiejscowienie tylko w jednym kierunku, a przeciwny nacisk jest przenoszony przez inny element, ponieważ zespół NJ jest prostszy i nie ma luźnego pierścienia żebrowego.

Dlaczego w łożyskach walcowych o dużym obciążeniu zwykle stosuje się luz C3?

Pasowanie ciasne na wale i cieplejszy pierścień wewnętrzny usuwają dużą część luzu nominalnego podczas pracy. Jeśli luz roboczy zbliża się do zera, rolki zaklinowują się i ślizgają, powodując rozmazywanie i szybką awarię. C3 zapewnia margines bezpieczeństwa dla zamontowanych, pracujących na ciepło układów, a C4 jest zarezerwowany dla obciążeń udarowych i wysokich różnic temperatur.

Czy mogę wymienić łożysko baryłkowe na łożysko walcowe?

Tylko jeśli wyrównanie jest kontrolowane. Standardowe łożysko walcowe wytrzymuje około 1 do 2 minut kątowych niewspółosiowości, podczas gdy łożysko baryłkowe wytrzymuje około 1 stopień lub więcej. Jeżeli wał ugina się pod obciążeniem, łożysko walcowe ulega obciążeniu krawędziowemu i szybko ulega uszkodzeniu pomimo wyższej wartości promieniowej. Przed dokonaniem zmiany sprawdź ustawienie obudowy i wału.