Hogyan válasszuk ki a megfelelő csapágyat a sebességváltóhoz

To válassza ki a megfelelő csapágyat a sebességváltó reduktor , a csapágy típusát és méretét hozzá kell igazítania a fajlagos radiális és axiális terhelésekhez, az üzemi fordulatszámokhoz, a szükséges L10-es kifáradási élettartamhoz, valamint a tengely és a ház geometriai korlátaihoz, ugyanakkor biztosítania kell a hajtómű belsejében a kenőanyaggal és a termikus környezettel való kompatibilitást is. A folyamat az egyes tengelyek – bemeneti, közbenső és kimeneti – alapos terheléselemzésével kezdődik, mivel a spirális, homlok- vagy kúpfogaskerekek olyan reakcióerőket hoznak létre, amelyek közvetlenül a csapágyak radiális és tolóerősségeivé alakulnak át. Az American Gear Manufacturers Association (AGMA) 6011-es, zárt fogaskerekes hajtásokra vonatkozó szabványa szerint a csapágyakat úgy kell megválasztani, hogy az L10 élettartam legalább legyen. 25.000 óra általános ipari szolgáltatásra és ig 100 000 óra kritikus, folyamatos folyamatú alkalmazásokhoz . Megértés hogyan válasszuk ki a megfelelő csapágyat a fogaskerekes reduktorhoz egy többlépcsős mérnöki feladat, amely integrálja a mechanikai terhelési számításokat, az ISO 281 szabvány szerinti csapágy-élettartam-egyenleteket, a kenőréteg vastagságának elemzését, valamint a szerelés, a hézag és a tömítés gyakorlati szempontjait.

1. Elemezze a hajtómű erőit a csapágyterhelések meghatározásához

A megfelelő csapágy kiválasztásának első lépése az egyes csapágyhelyzetekben a sugárirányú és axiális reakcióerők kiszámítása, amelyeket a fogaskerék hálóerőinek érintőleges, elválasztó és tolókomponensei hoznak létre. A spirális fogaskerekes reduktorban a fogaskerék fog érintkezése érintőleges erőt hoz létre, amely nyomatékot továbbít, radiális elválasztó erőt, amely a fogaskerekeket szétnyomja, és axiális tolóerőt a tengely mentén a spirálszög miatt. Ezen erők nagysága az átvitt teljesítménytől és a hajtómű geometriájától függ. A homlokkerekes fogaskerekek esetében nincs axiális tolóerő, hanem spirális fogaskerekek, amelyek csavarszöge 15-30 fok között egyenértékű axiális terhelést hoz létre a tangenciális erő 25-50%-a . A tengelyátmérő, a fogaskerék osztási köre és a csapágyfesztávolságok felhasználásával ezeket a hálóerőket statikus egyensúlyi egyenletek segítségével radiális és axiális reakcióerőkké oldják fel minden csapágy helyén. Egy tipikus egyszeres redukciós spirális hajtóműnél, amelynek fogaskereke a bemenő tengelyre lóg, a bemenő tengely csapágyai egyszerre nagy radiális terhelésnek vannak kitéve a fogaskerék erőkből, valamint jelentős axiális terhelést, amelyet egy kombinált terhelést kezelni képes csapágynak kell viselnie. A kimenő tengelyen a terheléseket gyakran a külső szíj vagy tengelykapcsoló húzza uralja, ami radiális kinyúló terhelést ad, amelyet a csapágynak el kell viselnie. Az eredményül kapott számított terhelések – newtonban vagy font-erőben kifejezve – a csapágyválasztási folyamat elsődleges bemeneteivé válnak. Amikor te válassza ki a megfelelő csapágyat a gear reducer , ezeknek a terhelési értékeknek figyelembe kell venniük az esetleges ütéseket vagy pillanatnyi túlterheléseket, jellemzően szerviztényező alkalmazásával 1,2-től 2,0-ig a hajtott gép AGMA 6011-ben meghatározott jellemzőitől függően.

2. Válassza ki a megfelelő csapágytípust a terhelés iránya és sebessége alapján

A csapágytípust minden tengelyhelyzetben az adott terhelési állapothoz kell igazítani: a mélyhornyú golyóscsapágyak mérsékelt radiális és kis axiális terhelésekre alkalmasak, a hengergörgős csapágyak nagy radiális terheléseket kezelnek tengelyirányú tolóerő nélkül, és kúpgörgős csapágyak vagy szögérintkezős golyóscsapágyak szükségesek, ha jelentős kombinált radiális és axiális terhelés szükséges. A sebességváltóban a bemenő tengely gyakran a legnagyobb fordulatszámon forog – jellemzően 1750 vagy 3500 ford./perc elektromos motorral hajtva – tehát a csapágyat erre a fordulatszámra kell méretezni túlzott hőképződés nélkül. A golyóscsapágyak általában nagyobb sebességgel rendelkeznek, mint az azonos furatméretű gördülőcsapágyak. A kimenő tengelyen a fordulatszámok alacsonyabbak, de a nyomatékok és a radiális terhelések nagyobbak, ami a görgőscsapágyakat részesíti előnyben. Az alábbi táblázat összefoglalja a fogaskerekes reduktorokban leggyakrabban használt csapágytípusokat és azok kiválasztásának kritériumait.

3. Számítsa ki a szükséges dinamikus terhelést és az L10 kifáradási élettartamot

Ha a csapágyterhelések ismertek, a következő lépés a szükséges alapvető dinamikus terhelési érték kiszámítása az ISO 281 élettartam-egyenlet segítségével, biztosítva, hogy a csapágy túlélje a kívánt számú üzemórát, mielőtt a felszín alatti anyagfáradtság első jelei megjelennének. Az L10 élettartama, milliónyi fordulatban vagy órában kifejezve, az az élet Az azonos csapágyak populációjának 90%-a adott terhelés és sebesség mellett eléri vagy meghaladja. Az ISO 281 képlet golyóscsapágyakra L10 = (C/P)³, görgős csapágyakra pedig L10 = (C/P)^(10/3), ahol C a csapágy alapvető dinamikus terhelése, P pedig az egyenértékű dinamikus csapágyterhelés. A P-t a radiális és axiális terhelésekből számítják ki X és Y tényezők segítségével, amelyek a csapágy típusától, valamint a tengelyirányú és a sugárirányú terhelés arányától függenek. To válassza ki a megfelelő csapágyat a gear reducer , először ki kell számítania a szükséges alapvető dinamikus terhelési besorolást C_req = P × (L10_req)^(1/p), ahol p 3 a golyónál és 10/3 a görgőnél. Ezután válasszon egy csapágyat a katalógusból, amelynek dinamikus terhelhetősége C egyenlő vagy nagyobb, mint C_req. Egy 1750 ford./perc fordulatszámon működő és 25 000 órás L10 élettartamot igénylő sebességváltó esetén az L10 millió fordulatszámban 1 750 × 60 × 25 000 / 1 000 000 = 2625 millió fordulat . A szükséges C/P arány ekkor (2,625)^(1/3) = hozzávetőlegesen 13.8 golyóscsapágyhoz. Ha a számított P egyenértékű terhelés 2000 N, akkor a szükséges dinamikus terhelési névleges érték 2000 × 13,8 = 27 600 N . A kiválasztott csapágynak ennél a számnál nagyobb C értékkel kell rendelkeznie a katalógusban. A csapágygyártók műszaki adatai szerint a szabványos mélyhornyú golyóscsapágyak a 62-es és 63-as sorozatban jellemzően dinamikus terhelési besorolást biztosítanak. 10 000-100 000 N , amely az ipari hajtómű-redukciós alkalmazások széles körét fedi le.

4. Ellenőrizze a statikus terhelhetőséget és a biztonsági tényezőt

A csapágy statikus teherbírását is ellenőrizni kell annak biztosítására, hogy a maximális csúcsterhelés – például indításkor, pillanatnyi elakadás vagy lökésszerű terhelés – ne okozzon maradandó deformációt a gördülőelemeken vagy a futópályákon. Az alap statikus terhelés C0 az ISO 76-ban az a terhelés, amely számított érintkezési feszültséget hoz létre 4200 MPa golyóscsapágyakhoz és 4000 MPa gördülőcsapágyakhoz a legnagyobb terhelésű gördülőelem érintkezésnél. Az S0 = C0 / P0 statikus biztonsági tényezőnek, ahol P0 az egyenértékű statikus csapágyterhelés, legalább 2 a zökkenőmentes működéshez és 3 vagy több ütésálló alkalmazásokhoz . A zúzógépet vagy erősen megterhelt szállítószalagot meghajtó fogaskerekes reduktornál az elakadás során a csúcsnyomaték a névleges nyomaték többszöröse is lehet. Megfelelő statikus kapacitás hiányában a csapágy futópályái egyetlen túlterhelés hatására is megsüllyedhetnek, zajt és vibrációt keltve, ami gyors kifáradáshoz vezet. Amikor te válassza ki a megfelelő csapágyat a gear reducer , a statikus ellenőrzés ugyanolyan fontos, mint a kifáradás számítása, különösen a nagy nyomatékkal és potenciális túlterheléssel rendelkező kimenőtengely-csapágyak esetében.

5. Fontolja meg a kenést, a tömítést és a hőtágulást

A csapágy kiválasztásánál figyelembe kell venni a hajtómű-csökkentő belsejében alkalmazott kenési módot – legyen szó akár fröccsenő olajjal kenve, akár tömített kamrában zsírral –, és biztosítania kell, hogy a csapágy fordulatszáma megfelelő legyen a kenőanyag viszkozitásához az üzemi hőmérsékleten. A fröccsenő kenésű hajtóművekben a hajtóműolaj jellemzően ISO VG 150–VG 460 kategóriájú ásványolaj, extrém nyomású adalékokkal. Az olaj- és zsírkenési katalógusban szereplő csapágy határfordulatszámát csökkenteni kell, ha a tényleges olajviszkozitás magasabb, mint a referencia viszkozitás. A sebességváltó belsejében az üzemi hőmérséklet elérheti 80°C és 100°C között (176°F és 212°F között) , amely csökkenti az olaj viszkozitását és a kenőanyag réteg vastagságát. A kappa aránynak – a kenőanyag tényleges viszkozitásának és a megfelelő filmképződéshez szükséges minimális viszkozitásnak az aránya – legalább 2-től 4-ig a megbízható működés érdekében. Ha a számított kappa 1 alatt van, akkor a kenési határfeltételek fennállnak, és a csapágy élettartamát csökkenteni kell az ISO 281 szabvány szerinti a23-as tényezővel, ami 50%-kal vagy többel csökkentheti a számított L10 élettartamot. A csapágytömítéseket, legyen az integrált gumi ajakos tömítés vagy külső labirintus tömítés, úgy kell megválasztani, hogy a hajtóműolajat a házban megtartsák, és kizárják a szennyeződéseket. A beépített érintkezőtömítésekkel ellátott csapágy alkalmas a sebességváltó bemenő tengelyére, ahol a tengely behatol a házba, megakadályozva az olajszivárgást ezen a kritikus felületen.

6. Határozza meg a csapágy belső hézagát és rögzítési elrendezését

A csapágy belső sugárirányú hézagát a tengelyen lévő belső gyűrű és a házban lévő külső gyűrű illeszkedései, a belső és a külső gyűrűk működés közbeni hőmérséklet-különbsége, valamint a tengely axiális hőtágulásának figyelembevétele alapján kell megválasztani. A fogaskerekes reduktorban a tengely jellemzően melegebben fut, mint a ház, mivel a hő a tengely mentén vezeti el a fogaskerekeket. A hőmérséklet különbség 10°C és 20°C között a belső és a külső gyűrűk között több mikronnal csökkenti a belső hézagot. Ha a kezdeti hézag túl kicsi, a csapágy előfeszítődik és túlmelegszik. A szabványos hézagosztályok a C2 (kisebb, mint a normál), CN (normál), C3 (nagyobb a normálnál) és C4. A fogaskerekes redukciós alkalmazásokhoz általában C3-as hézagot adnak meg, mivel ez alkalmazkodik a tengely belső gyűrűjének préseléséhez és a hőtáguláshoz. Figyelembe kell venni a szerelési elrendezést is: minden tengelyen az egyik csapágy a tengelyt axiálisan rögzítő csapágy, míg a másik egy nem rögzítő csapágy, amely lehetővé teszi a tengely szabad kitágulását és összehúzódását. Nem helyhez kötött csapágyként egy mélyhornyú golyóscsapágy ütőgyűrűs hornyal vagy egy szétválasztható belső gyűrűs hengergörgős csapágy szolgálhat. Az ellentétes elrendezésben szerelt kúpgörgős csapágyak természetesen mind radiális, mind axiális elhelyezkedést biztosítanak, állítható hézaggal vagy előfeszítéssel, ami előnyös a fogaskerekek összekapcsolási pontossága szempontjából, de az összeszerelés során a végjáték gondos beállítását igényli.

Gyakran ismételt kérdések a fogaskerék-csökkentő csapágyak kiválasztásával kapcsolatban

Hogyan számíthatom ki az egyenértékű dinamikus terhelést egy kombinált radiális és axiális csapágy esetén?

A P ekvivalens dinamikus terhelést a P = XFr YFa segítségével számítjuk ki, ahol Fr a radiális terhelés, Fa az axiális terhelés, X és Y pedig a csapágygyártó katalógusában megadott tényezők az egyes csapágytípusokhoz. Mélyhornyú golyóscsapágy esetén az X és Y értéke az Fa/Fr aránytól és a sugárirányú hézagosztálytól függ. Amikor az Fa/Fr meghaladja az e-nek nevezett küszöböt, az axiális terhelés jelentőssé válik, és Y növekszik. A pontos eredmények érdekében mindig használja a kiválasztott csapágy X és Y értékeit az adatlapon válassza ki a megfelelő csapágyat a gear reducer .

Mi a különbség a C3 és a normál hézag között, és miért gyakori a C3 a sebességváltókban?

A C3 hézag nagyobb radiális belső hézagot biztosít, mint a CN normál hézaga. A fogaskerék-csökkentő csapágyakhoz van előírva, mivel a tengelyre ütköző illesztéssel szerelt belső gyűrű kitágul és csökkenti a hézagot. Ezenkívül a belső gyűrű melegebb, mint a külső gyűrű a fogaskerekek hővezetése miatt, ami tovább csökkenti a hézagot. A C3 hézag kompenzálja ezeket a csökkenéseket, és megakadályozza, hogy a csapágy túlzott előterhelés mellett működjön, ami növeli a súrlódást és csökkenti az élettartamot.

Használhatok tömített csapágyakat olajfürdős kenésű sebességváltóban?

A beépített gumitömítéssel ellátott tömített csapágyak általában nem ajánlottak olajfürdős kenéshez, mert a tömítések megakadályozzák a hajtóműolaj bejutását és kenését a csapágyba. Ehelyett nyitott csapágyakat vagy árnyékolt csapágyakat használnak, lehetővé téve a kifröccsenő olaj átáramlását a csapágyon. A tömített csapágyak azonban megfelelőek a bemenő tengely meghosszabbítására, ahol a tengely kilép a házból, hogy megakadályozzák az olajszivárgást a tengely mentén. Ezen a helyen a tömített csapágy élettartama zsírral van ellátva, és el van szigetelve a belső olajtól.

Mastering hogyan válasszuk ki a megfelelő csapágyat a fogaskerekes reduktorhoz egy szisztematikus folyamat, amely egyesíti a terheléselemzést, az élettartam-számításokat, valamint a kenéssel, a hézaggal és a szereléssel kapcsolatos gyakorlati szempontokat. A fogaskerekek erőinek kiszámítása, a megfelelő csapágytípus kiválasztása, a csapágy méretezése a szükséges L10-es élettartamra, a statikus kapacitás ellenőrzése és a kenési feltételek ellenőrzése lépések követésével a mérnök biztosítja, hogy a hajtóműcsökkentő megbízhatóan és csendesen működjön a tervezett élettartam alatt, a csapágy idő előtti meghibásodása nélkül.