Ako si vybrať ložisko

V súčasnosti je k dispozícii veľa rôznych typov ložísk s veľmi malými informáciami o rozdieloch medzi nimi.Možno ste si položili otázku: „Ktoré ložisko bude najlepšie pre vašu aplikáciu?“Alebo "ako si mám vybrať ložisko?"Tento článok vám pomôže odpovedať na tieto otázky.
V prvom rade musíte vedieť, že väčšina ložísk s valivým prvkom patrí do dvoch širokých skupín:

Guličkové ložiská
Valčekové ložiská
V rámci týchto skupín existujú podkategórie ložísk, ktoré majú jedinečné vlastnosti alebo optimalizované konštrukcie na zvýšenie výkonu.
V tomto článku sa budeme zaoberať štyrmi vecami, ktoré potrebujete vedieť o vašej aplikácii, aby ste si vybrali správny typ ložiska.

Nájdite zaťaženie ložiska a nosnosť
Zaťaženia ložísk sú vo všeobecnosti definované ako reakčná sila, ktorou komponent pôsobí na ložisko pri používaní.
Pri výbere správneho ložiska pre vašu aplikáciu by ste mali najskôr zistiť nosnosť ložiska.Nosnosť je množstvo zaťaženia, ktoré ložisko zvládne a je jedným z najdôležitejších faktorov pri výbere ložiska.
Zaťaženia ložísk môžu byť buď axiálne (ťah), radiálne alebo kombinované.
Axiálne (alebo axiálne) zaťaženie ložiska je, keď je sila rovnobežná s osou hriadeľa.
Radiálne zaťaženie ložiska je, keď je sila kolmá na hriadeľ.Potom je kombinované zaťaženie ložiska, keď paralelné a kolmé sily vytvárajú uhlovú silu vzhľadom na hriadeľ.

Ako guľôčkové ložiská rozkladajú zaťaženie
Guličkové ložiská sú navrhnuté s guľovými guľôčkami a môžu rozložiť zaťaženie na stredne veľkú plochu.Majú tendenciu pracovať lepšie pre malé až stredne veľké bremená a rozkladajú bremená cez jeden kontaktný bod.
Nižšie je uvedený rýchly odkaz na typ zaťaženia ložiska a najlepšie guľôčkové ložisko pre danú úlohu:
Radiálne (kolmo na hriadeľ) a ľahké zaťaženie: Vyberte si radiálne guľkové ložiská (známe aj ako guľkové ložiská s hlbokou drážkou).Radiálne ložiská sú niektoré z najbežnejších typov ložísk na trhu.
Axiálne (axiálne) (rovnobežné s hriadeľom) zaťaženia: Zvoľte axiálne guľkové ložiská
Kombinované, radiálne aj axiálne zaťaženie: Vyberte ložisko s kosouhlým stykom.Guľôčky sa dotýkajú obežnej dráhy pod uhlom, ktorý lepšie podporuje kombinované zaťaženie.
Valčekové ložiská a zaťaženie ložísk
Valčekové ložiská sú navrhnuté s valcovými valčekmi, ktoré dokážu rozložiť zaťaženie na väčšiu plochu ako guľkové ložiská.Majú tendenciu pracovať lepšie pre aplikácie s vysokým zaťažením.

Nižšie je uvedený rýchly odkaz na typ zaťaženia ložiska a najlepšie valivé ložisko pre danú úlohu:
Radiálne (kolmo na hriadeľ) zaťaženia: Vyberte si štandardné valčekové ložiská
Axiálne (axiálne) (rovnobežné s hriadeľom) zaťaženia: Vyberte si valcové axiálne ložiská
Kombinované, radiálne aj axiálne, zaťaženia: Vyberte kuželíkové ložisko
Rýchlosti otáčania
Rýchlosť otáčania vašej aplikácie je ďalším faktorom, na ktorý sa treba zamerať pri výbere ložiska.
Ak vaša aplikácia bude pracovať pri vysokých rýchlostiach otáčania, potom sú guľkové ložiská zvyčajne preferovanou voľbou.Majú lepší výkon pri vyšších rýchlostiach a ponúkajú vyšší rozsah otáčok ako valivé ložiská.
Jedným z dôvodov je, že kontakt medzi valivým prvkom a obežnými dráhami v guľôčkovom ložisku je bod namiesto línie kontaktu, ako je to vo valivých ložiskách.Pretože valivé prvky tlačia do obežnej dráhy, keď sa odvaľujú po povrchu, dochádza k oveľa menšej deformácii povrchu v bodových zaťaženiach od guľôčkových ložísk.

Odstredivá sila a ložiská
Ďalším dôvodom, prečo je guľkové ložisko lepšie pre vysokorýchlostné aplikácie, sú odstredivé sily.Odstredivá sila je definovaná ako sila, ktorá tlačí smerom von na teleso pohybujúce sa okolo stredu a vzniká zotrvačnosťou telesa.
Odstredivá sila je hlavným limitujúcim faktorom rýchlosti ložiska, pretože sa mení na radiálne a axiálne zaťaženie ložiska.Pretože valčekové ložiská majú väčšiu hmotnosť ako guľkové ložisko, valčekové ložisko bude produkovať vyššiu odstredivú silu ako guľkové ložisko rovnakej veľkosti.

Znížte odstredivú silu pomocou materiálu keramických guľôčok
Niekedy je rýchlosť aplikácie vyššia ako menovitá rýchlosť guľôčkového ložiska.
Ak sa tak stane, jednoduchým a bežným riešením je zmeniť materiál guľôčkových ložísk z ocele na keramiku.Vďaka tomu zostáva veľkosť ložiska rovnaká, ale ponúka približne o 25% vyššiu rýchlosť.Pretože keramický materiál je ľahší ako oceľ, keramické guľôčky vytvárajú menšiu odstredivú silu pri akejkoľvek danej rýchlosti.

Vysokorýchlostné aplikácie fungujú najlepšie s ložiskami s kosouhlým stykom
Ložiská s kosouhlým stykom sú najlepšou voľbou pre vysokorýchlostné aplikácie.Jedným z dôvodov je, že guľôčky sú menšie a menšie guľôčky vážia menej a vytvárajú menšiu odstredivú silu pri otáčaní.Ložiská s kosouhlým stykom majú tiež zabudované predpätie na ložiskách, ktoré pracuje s odstredivými silami, aby správne odvaľovalo guľôčky v ložisku.
Ak navrhujete vysokorýchlostnú aplikáciu, potom budete chcieť vysoko presné ložisko, zvyčajne v triede presnosti ABEC 7.
Ložisko s nižšou presnosťou má pri výrobe väčší priestor na kývanie ako ložisko s vysokou presnosťou.Preto, keď sa ložisko používa pri vysokých rýchlostiach, guľôčky sa rýchlo odvaľujú po obežnej dráhe ložiska s menšou spoľahlivosťou, čo môže viesť k poruche ložiska.
Vysoko presné ložiská sú vyrábané podľa prísnych noriem a pri výrobe majú veľmi malú odchýlku od špecifikácií.Vysoko presné ložiská sú spoľahlivé pre aplikácie, ktoré idú rýchlo, pretože zaisťujú dobrú interakciu guľôčky a obežnej dráhy.

Hádzanie a tuhosť ložísk
Hádzanie ložiska je množstvo, ktoré hriadeľ obieha od svojho geometrického stredu pri otáčaní.Niektoré aplikácie, ako sú vretená rezných nástrojov, umožňujú len malú odchýlku od rotujúcich komponentov.
Ak navrhujete aplikáciu ako je táto, vyberte si vysoko presné ložisko, pretože bude produkovať menšie hádzanie systému v dôsledku úzkych tolerancií, na ktoré bolo ložisko vyrobené.
Tuhosť ložiska je odolnosť voči sile, ktorá spôsobuje vychýlenie hriadeľa zo svojej osi a zohráva kľúčovú úlohu pri minimalizácii hádzania hriadeľa.Tuhosť ložiska pochádza z interakcie valivého prvku s obežnou dráhou.Čím viac je valivý prvok vtlačený do obežnej dráhy, čo spôsobuje pružnú deformáciu, tým vyššia je tuhosť.

Tuhosť ložísk sa zvyčajne kategorizuje podľa:
Axiálna tuhosť
Radiálna tuhosť
Čím vyššia je tuhosť ložiska, tým väčšia sila je potrebná na pohyb hriadeľa pri používaní.
Pozrime sa, ako to funguje s presnými ložiskami s kosouhlým stykom.Tieto ložiská sa zvyčajne dodávajú s vyrobeným presadením medzi vnútornou a vonkajšou obežnou dráhou.Keď sú namontované ložiská s kosouhlým stykom, posun sa odstráni, čo spôsobí, že guľôčky zatlačia do obežnej dráhy bez akejkoľvek vonkajšej sily.Toto sa nazýva predpätie a proces zvyšuje tuhosť ložiska ešte predtým, ako ložisko zaznamená akékoľvek aplikačné sily.

Mazanie ložísk
Znalosť vašich potrieb v oblasti mazania ložísk je dôležitá pre výber správnych ložísk a je potrebné zvážiť ich už pri návrhu aplikácie.Nesprávne mazanie je jednou z najčastejších príčin zlyhania ložísk.
Mazanie vytvára olejový film medzi valivým prvkom a obežnou dráhou ložiska, ktorý pomáha predchádzať treniu a prehrievaniu.
Najbežnejším typom mazania je mazivo, ktoré pozostáva z oleja so zahusťovadlom.Zahusťovadlo udrží olej na mieste, takže neopustí ložisko.Keď sa gulička (guličkové ložisko) alebo valček (valčekové ložisko) valí po mazive, zahusťovadlo sa oddelí a zostane len olejový film medzi valivým prvkom a obežnou dráhou ložiska.Po prechode valivého telesa sa olej a zahusťovadlo opäť spoja.
Pri vysokorýchlostných aplikáciách je dôležité poznať rýchlosť, ktorou sa olej a zahusťovadlo môžu oddeliť a znovu spojiť.Toto sa nazýva aplikácia alebo nosná hodnota n*dm.
Pred výberom maziva musíte nájsť hodnotu ndm pre vaše aplikácie.Aby ste to dosiahli, vynásobte otáčky vašej aplikácie priemerom stredu guľôčok v ložisku (dm).Porovnajte svoju hodnotu ndm s hodnotou maximálnej rýchlosti maziva, ktorá sa nachádza v údajovom liste.
Ak je vaša hodnota n*dm vyššia ako hodnota maximálnej rýchlosti maziva v údajovom liste, mazivo nebude schopné poskytnúť dostatočné mazanie a dôjde k predčasnému zlyhaniu.
Ďalšou možnosťou mazania pre vysokorýchlostné aplikácie sú systémy olejovej hmly, ktoré zmiešavajú olej so stlačeným vzduchom a potom ho vstrekujú do obežnej dráhy ložiska v odmeraných intervaloch.Táto možnosť je nákladnejšia ako mazanie mazivom, pretože vyžaduje externý zmiešavací a dávkovací systém a filtrovaný stlačený vzduch.Systémy olejovej hmly však umožňujú ložiskám pracovať pri vyšších rýchlostiach a zároveň generovať menšie množstvo tepla ako mazané ložiská.
Pre aplikácie s nižšou rýchlosťou je bežný olejový kúpeľ.Olejový kúpeľ je, keď je časť ložiska ponorená v oleji.V prípade ložísk, ktoré budú fungovať v extrémnych prostrediach, možno namiesto maziva na ropnej báze použiť suché mazivo, ale životnosť ložiska sa zvyčajne skracuje v dôsledku povahy rozpadu filmu maziva v priebehu času.Existuje niekoľko ďalších faktorov, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere maziva pre vašu aplikáciu, pozrite si náš podrobný článok „Všetko, čo potrebujete vedieť o mazaní ložísk.

Zhrnutie: Ako si vybrať ložisko
Ako si vybrať správne ložisko pre vašu aplikáciu:

Nájdite zaťaženie ložiska a nosnosť
Najprv musíte poznať typ a veľkosť zaťaženia ložiska, ktoré bude na ložisko pôsobiť vaša aplikácia.Malé až stredné záťaže zvyčajne fungujú najlepšie s guľôčkovými ložiskami.Aplikácie s vysokým zaťažením zvyčajne fungujú najlepšie s valčekovými ložiskami.

Zistite rýchlosť otáčania vašej aplikácie
Určite rýchlosť otáčania vašej aplikácie.Vysoké otáčky (RPM) zvyčajne fungujú najlepšie s guľôčkovými ložiskami a nižšie otáčky zvyčajne najlepšie fungujú s valčekovými ložiskami.

Faktor hádzania a tuhosti ložísk
Tiež chcete určiť, aký druh runout vaša aplikácia umožní.Ak aplikácia umožňuje len malé odchýlky, potom je s najväčšou pravdepodobnosťou vašou najlepšou voľbou guľkové ložisko.

Nájdite to správne mazanie pre vaše ložiská
Pre vysokorýchlostné aplikácie vypočítajte svoju hodnotu n*dm a ak je vyššia ako maximálna rýchlosť maziva, mazivo nebude schopné poskytnúť dostatočné mazanie.Existujú aj iné možnosti, ako napríklad olejové hmly.Pre aplikácie s nízkou rýchlosťou je dobrou voľbou olejový kúpeľ.
Otázky?Naši inžinieri na mieste s vami radi vyjdú a pomôžu vám vybrať najlepšie ložisko pre vašu aplikáciu.