Jak vybrat ložisko

V dnešní době je k dispozici mnoho různých typů ložisek s velmi málo informací o rozdílech mezi nimi.Možná jste si položili otázku „které ložisko bude pro vaši aplikaci nejlepší?“Nebo "jak si mám vybrat ložisko?"Tento článek vám pomůže odpovědět na tyto otázky.
Nejprve musíte vědět, že většina ložisek s valivým prvkem spadá do dvou širokých skupin:

Kuličková ložiska
Valivá ložiska
V rámci těchto skupin existují podkategorie ložisek, která mají jedinečné vlastnosti nebo optimalizované konstrukce pro zvýšení výkonu.
V tomto článku pokryjeme čtyři věci, které potřebujete vědět o své aplikaci, abyste si vybrali správný typ ložiska.

Najděte zatížení ložiska a nosnost
Zatížení ložiska jsou obecně definována jako reakční síla, kterou součást působí na ložisko při použití.
Při výběru správného ložiska pro vaši aplikaci byste měli nejprve zjistit nosnost ložiska.Nosnost je množství zatížení, které ložisko zvládne a je jedním z nejdůležitějších faktorů při výběru ložiska.
Zatížení ložisek může být buď axiální (tah), radiální nebo kombinované.
Axiální (neboli axiální) zatížení ložiska je, když je síla rovnoběžná s osou hřídele.
Radiální zatížení ložiska je, když je síla kolmá na hřídel.Pak je kombinované zatížení ložiska, když rovnoběžné a kolmé síly vytvářejí úhlovou sílu vzhledem k hřídeli.

Jak kuličková ložiska rozkládají zatížení
Kuličková ložiska jsou navržena s kulovými kuličkami a mohou rozložit zatížení na středně velkou plochu.Mají tendenci pracovat lépe pro malá až středně velká zatížení a rozkládají zatížení prostřednictvím jediného kontaktního bodu.
Níže je uveden rychlý odkaz na typ zatížení ložiska a nejlepší kuličkové ložisko pro danou úlohu:
Radiální (kolmo na hřídel) a malé zatížení: Vyberte radiální kuličková ložiska (známá také jako kuličková ložiska s hlubokou drážkou).Radiální ložiska jsou některé z nejběžnějších typů ložisek na trhu.
Axiální (axiální) (rovnoběžné s hřídelí) zatížení: Zvolte axiální kuličková ložiska
Kombinované, radiální i axiální zatížení: Vyberte ložisko s kosoúhlým stykem.Kuličky se dotýkají oběžné dráhy pod úhlem, který lépe podporuje kombinovaná zatížení.
Valivá ložiska a zatížení ložisek
Válečková ložiska jsou navržena s válečkovými válečky, které mohou rozložit zatížení na větší plochu než kuličková ložiska.Mají tendenci pracovat lépe pro aplikace s velkým zatížením.

Níže je uveden rychlý odkaz na typ zatížení ložiska a nejlepší válečkové ložisko pro danou úlohu:
Radiální (kolmo na hřídel) zatížení: Zvolte standardní válečková ložiska
Axiální (axiální) (rovnoběžné s hřídelí) zatížení: Zvolte válcová axiální ložiska
Kombinované, radiální i axiální zatížení: Vyberte kuželíkové ložisko
Rychlosti otáčení
Rychlost otáčení vaší aplikace je dalším faktorem, na který byste se měli při výběru ložiska zaměřit.
Pokud bude vaše aplikace pracovat při vysokých rychlostech otáčení, pak jsou obvykle preferovanou volbou kuličková ložiska.Mají lepší výkon při vyšších otáčkách a nabízejí vyšší rozsah otáček než válečková ložiska.
Jedním z důvodů je, že kontakt mezi valivým tělesem a oběžnými dráhami v kuličkovém ložisku je bodový místo čáry kontaktu, jako u válečkových ložisek.Protože valivá tělesa tlačí do oběžné dráhy, když se odvalují po povrchu, dochází k mnohem menší deformaci povrchu při bodovém zatížení od kuličkových ložisek.

Odstředivá síla a ložiska
Dalším důvodem, proč je kuličkové ložisko lepší pro vysokorychlostní aplikace, jsou odstředivé síly.Odstředivá síla je definována jako síla, která tlačí ven na těleso pohybující se kolem středu a vzniká ze setrvačnosti tělesa.
Odstředivá síla je hlavním omezujícím faktorem rychlosti ložiska, protože se mění v radiální a axiální zatížení ložiska.Protože válečková ložiska mají větší hmotnost než kuličkové ložisko, válečkové ložisko bude produkovat vyšší odstředivou sílu než kuličkové ložisko stejné velikosti.

Snižte odstředivou sílu pomocí materiálu keramických kuliček
Někdy je rychlost aplikace vyšší než jmenovitá rychlost kuličkového ložiska.
Pokud k tomu dojde, jednoduchým a běžným řešením je přepnutí materiálu kuličkového ložiska z oceli na keramiku.Tím zůstává velikost ložiska stejná, ale nabízí zhruba o 25 % vyšší rychlostní stupeň.Vzhledem k tomu, že keramický materiál je lehčí než ocel, keramické kuličky produkují menší odstředivou sílu při jakékoli dané rychlosti.

Vysokorychlostní aplikace fungují nejlépe s ložisky s kosoúhlým stykem
Ložiska s kosoúhlým stykem jsou nejlepší volbou pro vysokorychlostní aplikace.Jedním z důvodů je, že kuličky jsou menší a menší kuličky váží méně a produkují menší odstředivou sílu při otáčení.Ložiska s kosoúhlým stykem mají také vestavěné předpětí v ložiskách, které pracuje s odstředivými silami, aby správně odvalovaly kuličky v ložisku.
Pokud navrhujete vysokorychlostní aplikaci, pak budete chtít vysoce přesné ložisko, obvykle ve třídě přesnosti ABEC 7.
Ložisko s nižší přesností má při výrobě větší rozměrovou „kolébku“ než vysoce přesné ložisko.Proto, když je ložisko používáno při vysokých rychlostech, kuličky se rychle odvalují přes oběžnou dráhu ložiska s menší spolehlivostí, což může vést k selhání ložiska.
Vysoce přesná ložiska jsou vyráběna podle přísných norem a při výrobě mají velmi malou odchylku od specifikací.Vysoce přesná ložiska jsou spolehlivá pro aplikace, které jdou rychle, protože zajišťují dobrou interakci kuličky a oběžné dráhy.

Házení a tuhost ložisek
Házení ložiska je množství, které hřídel obíhá od svého geometrického středu, když se otáčí.Některé aplikace, jako jsou vřetena řezných nástrojů, umožňují pouze malou odchylku na jejích rotujících součástech.
Pokud navrhujete aplikaci, jako je tato, vyberte vysoce přesné ložisko, protože bude produkovat menší házení systému kvůli úzkým tolerancím, pro které bylo ložisko vyrobeno.
Tuhost ložiska je odpor vůči síle, která způsobuje vychýlení hřídele ze své osy a hraje klíčovou roli při minimalizaci házení hřídele.Tuhost ložiska pochází z interakce valivého prvku s oběžnou dráhou.Čím více je valivé těleso vtlačeno do oběžné dráhy, což způsobuje pružnou deformaci, tím vyšší je tuhost.

Tuhost ložisek se obvykle kategorizuje podle:
Axiální tuhost
Radiální tuhost
Čím vyšší je tuhost ložiska, tím větší síla je potřeba k pohybu hřídele při použití.
Podívejme se, jak to funguje u přesných ložisek s kosoúhlým stykem.Tato ložiska se obvykle dodávají s vyrobeným přesazením mezi vnitřní a vnější oběžnou dráhou.Když jsou nainstalována ložiska s kosoúhlým stykem, přesazení je odstraněno, což způsobí, že kuličky zatlačí do oběžné dráhy bez jakékoli vnější síly.Toto se nazývá předpětí a proces zvyšuje tuhost ložiska ještě předtím, než ložisko zaznamená jakékoli aplikační síly.

Mazání ložisek
Znalost vašich potřeb mazání ložisek je důležitá pro výběr správných ložisek a je třeba ji zvážit v rané fázi návrhu aplikace.Nesprávné mazání je jednou z nejčastějších příčin selhání ložisek.
Mazání vytváří olejový film mezi valivým tělesem a oběžnou dráhou ložiska, který pomáhá předcházet tření a přehřívání.
Nejběžnějším typem mazání je tuk, který se skládá z oleje se zahušťovadlem.Zahušťovadlo drží olej na místě, takže neopustí ložisko.Když se kulička (kuličkové ložisko) nebo váleček (válečkové ložisko) odvaluje po mazivu, zahušťovadlo se odděluje a zanechává pouze olejový film mezi valivým tělesem a oběžnou dráhou ložiska.Po průchodu valivého tělesa se olej a zahušťovadlo opět spojí.
Pro vysokorychlostní aplikace je důležité znát rychlost, kterou se olej a zahušťovadlo mohou oddělit a znovu spojit.Toto se nazývá aplikace nebo nosná hodnota n*dm.
Před výběrem maziva musíte zjistit hodnotu ndm pro vaše aplikace.Chcete-li to provést, vynásobte otáčky své aplikace průměrem středu kuliček v ložisku (dm).Porovnejte svou hodnotu ndm s hodnotou maximální rychlosti maziva, která se nachází v datovém listu.
Pokud je vaše hodnota n*dm vyšší než hodnota maximální rychlosti maziva v datovém listu, mazivo nebude schopno zajistit dostatečné mazání a dojde k předčasnému selhání.
Další možností mazání pro vysokorychlostní aplikace jsou systémy olejové mlhy, které mísí olej se stlačeným vzduchem a následně jej vstřikují do oběžné dráhy ložiska v odměřených intervalech.Tato možnost je nákladnější než mazání plastickým mazivem, protože vyžaduje externí směšovací a dávkovací systém a filtrovaný stlačený vzduch.Systémy olejové mlhy však umožňují, aby ložiska pracovala při vyšších rychlostech a zároveň generovala nižší množství tepla než ložiska s mazaným tukem.
Pro aplikace s nižší rychlostí je běžná olejová lázeň.Olejová lázeň je, když je část ložiska ponořena v oleji.U ložisek, která budou pracovat v extrémních prostředích, lze místo maziva na ropné bázi použít suché mazivo, ale životnost ložiska se obvykle zkracuje kvůli povaze filmu maziva, který se časem rozpadá.Existuje několik dalších faktorů, které je třeba vzít v úvahu při výběru maziva pro vaši aplikaci, viz náš podrobný článek „Vše, co potřebujete vědět o mazání ložisek.

Shrnutí: Jak vybrat ložisko
Jak vybrat správné ložisko pro vaši aplikaci:

Najděte zatížení ložiska a nosnost
Nejprve zjistěte typ a velikost zatížení ložiska, které bude na ložisko působit vaše aplikace.Malá až středně velká zatížení obvykle fungují nejlépe s kuličkovými ložisky.Aplikace s velkým zatížením obvykle fungují nejlépe s válečkovými ložisky.

Poznejte rychlost otáčení vaší aplikace
Určete rychlost otáčení vaší aplikace.Vysoké otáčky (RPM) obvykle fungují nejlépe s kuličkovými ložisky a nižší otáčky obvykle fungují nejlépe s válečkovými ložisky.

Faktor házení a tuhosti ložisek
Chcete také určit, jaký druh runout vaše aplikace umožní.Pokud aplikace umožňuje pouze malé odchylky, pak je s největší pravděpodobností vaší nejlepší volbou kuličkové ložisko.

Najděte to správné mazání pro vaše ložiska
Pro vysokorychlostní aplikace vypočítejte svou hodnotu n*dm, a pokud je vyšší než maximální rychlost maziva, mazivo nebude schopno zajistit dostatečné mazání.Existují další možnosti, jako je olejové mlžení.Pro aplikace s nízkou rychlostí je dobrou volbou olejová lázeň.
Otázky?Naši inženýři na místě s vámi rádi vyjdou a pomohou vám vybrat nejlepší ložisko pro vaši aplikaci.