Csapágyterhelés: radiális vs tengelyirányú

A gépek és a csapágyak komplex területén a csapágyak terhelési képességének megértése elengedhetetlen a gépek hatékony működéséhez és hosszú távú tartósságához. A helytelen csapágyterhelés katasztrofális meghibásodásokhoz, biztonsági veszélyekhez, költséges állásidőhez stb. Túl kevés csapágyterhelés okozhat korai meghibásodást, leállási időt, javítást és biztonsági kockázatot, míg a túl sok terhelés túlmelegedést, kopást és megnövekedett energiafelhasználást eredményezhet. 

Ezért, amikor az emberek csapágyakat választanak, akkor nagyon meg kell vizsgálni a csapágy terhelésének az élettartamra és a teljesítményre gyakorolt ​​hatását a mechanikus berendezések specifikus munkakörülményei szerint, és gondoskodni kell arról, hogy a csapágy ellenálljon a megfelelő sugárirányú és tengelyirányú terhelésnek.

Ezután LNB csapágycég részletesen belemerül és bemutatja a csapágyterhelések alapvető ismereteit, hogy segítse az ügyfeleket a megfelelő csapágyak jobb kiválasztásában.

Mi a csapágyterhelés?

1. Csapágyterhelés meghatározása

A csapágyterhelés a csapágyra ható erő vagy nyomás. Pontosabban, az az erő, hogy néhány vagy az összes gördülő elemen keresztül az egyik csapágygyűrűből a másik csapágygyűrűre kerül, a terhelés először a tengelyen hat, majd továbbít a csapágy belső gyűrűjére, és végül eléri a külső gyűrűt.

A csapágyak ellenállhatnak a különféle terheléseknek, ideértve a radiális terheléseket, a tengelyirányú terheléseket, az összetett terheléseket, a centrifugális terheléseket stb. A két leggyakoribb típusú radiális terhelés és tengelyirányú terhelés, amelyek szintén a cikk fókuszában állnak.

Számos tényező befolyásolhatja a terhelés nagyságát és irányát, például a berendezés sebességét, a berendezés súlyát, a berendezés gyorsulását és lassulását, a berendezés sokkját és rezgését stb. Ezenkívül a hőmérséklet és a kenés, a nem megfelelő igazítás, a felszerelés vagy a karbantartás szintén befolyásolhatja a csapágy terhelési állapotát.

2.

(1) sugárirányú terhelés 

A radiális terhelés olyan terhelés, amely merőleges a csapágytengelyre, a csapágy külső gyűrűjén hat. A radiális terhelési csapágyak célja a külső erők kezelése, amelyek forognak a berendezésekre. Ezek az erők maga a berendezés súlyából vagy az oldalról nyomó külső nyomásból származhatnak.

(2) Tengelyirányú terhelés 

Az axiális terhelés, más néven tolóerőterhelés, egy olyan terhelés, amely a csapágytengely mentén hat. Az axiális terhelési csapágyakat elsősorban a tengelyirányú erők által okozott tolóerő hordozására használják.

(3) Kompozit terhelés 

Az összetett terhelés a radiális terhelés és az axiális terhelés kombinációja. A tényleges munkakörülmények között sok csapágynak több irányba kell viselnie a terhelést.

(4) Dinamikus terhelés 

A dinamikus terhelés egy olyan terhelést jelenti, amely a forgás vagy a rezgés gyakoriságával változik. Általában a csapágy terhelése az idő múlásával mindig megváltozik a mozgás során.

(5) statikus terhelés

A statikus terhelés elsősorban maga a berendezés súlyából vagy a statikus nyomásból származik. A statikus terhelés a csapágy terhelése, amikor álló és nem mozgásban van.

(6) ütésterhelés 

Az ütés terhelése egy hatalmas terhelésre utal, amelyet rövid idő alatt hirtelen alkalmaznak. Az ütközés -terheléscsapágyak általában magas követelményekkel rendelkeznek a csapágyanyagok és a szerkezetek számára, hogy megbirkózzanak a gyorsan változó ütési erőkkel.

(7) centrifugális terhelés 

A centrifugális terhelés a forgás által generált külső tolóerőre utal. Amikor a belső gyűrű elforgatja a gördülő elemeket, tangenciálisan egyenes úton mozognak, de a külső gyűrűnek kényszerítenie kell őket, hogy kövessék a csapágy ívét. Ez az interakció centrifugális radiális terheléseket eredményez. Az alkalmazás maximális sebességét néha korlátozza az általa generált erős centrifugális terhelések.

3. A csapágyterhelések számítása

Általában az emberek kiszámíthatják a csapágyterhelési kapacitást olyan módszerekkel, beleértve a csapágygyártó katalógusokat, az online számológépeket, a véges elem -elemzést (FEA) stb. A csapágy kiválasztási folyamatához a csapágyterhelések kiszámítása fontos rész. A helyes terhelésszámítás biztosíthatja, hogy a csapágy elegendő élettartammal és megbízhatósággal rendelkezik.

Mi a radiális terhelés?

1. Radiális terhelés meghatározása

A radiális terhelés az egyik leggyakoribb csapágytípus. Általánosságban elmondható, hogy ez egy ortogonális erő a csapágy forgási tengelyéhez, amely általában a csapágy belső és külső gyűrűinek közepén működik. Radiális terhelés alatt a csapágy belső és külső gyűrűi egymáshoz viszonyítva mozognak, ami súrlódáshoz vagy csúszó súrlódáshoz vezet a csapágyakban. 

A radiális terhelés elviselése során a gördülő elemek oldalról az erőt hordozzák. Ebben az esetben ez a csapágy hajlításához, deformációjához vagy elmozdulásához vezethet. A sugárirányú terhelés növekedésével a stressz is különösen foltok. Ha az erő túl nagy, akkor felgyorsítja a csapágyak kopását és fáradtságát, növelve a lehetséges kudarcokat vagy a csapágyak károsodását. 

Ezért a csapágyak megtervezésében és munkájában nagy figyelmet kell fordítani a sugárirányú terhelés nagyságára és eloszlására. A csapágytípus helyes kiválasztása az adott terheléshez megfelelő módon biztosíthatja a gépek és a berendezések megbízható és simán történő működését.

2. Radiális terhelési alkalmazás

A radiális terhelést általában a forgó alkatrészek kialakításához és működéséhez használják, amely számos mechanikus berendezésben fontos alkalmazást alkalmaz.

Például az autókerekek, a géptengelyek, a motorok és a generátorok, a sebességváltók, a szállítószalagok, a jármű felfüggesztési rendszerek stb. A sugárirányú terhelések kezelése ezekben a rendszerekben kulcsszerepet játszik a berendezések teljesítményének javításában és a szolgáltatási élettartam meghosszabbításában.

3. sugárirányú terhelés kiszámítása

Ezek lehetővé teszik, hogy a forgó vagy mozgó alkatrészek zökkenőmentesen és vezérléssel működjenek. Annak biztosítása érdekében, hogy a csapágyak tartsanak és megbízhatóan teljesüljenek, fontos kiszámítani az általuk pontos kezelést. Ennek a jognak a megszerzése megakadályozza a korai kopást vagy meghibásodást, a gépek hatékony működését.

Az alábbiakban bemutatjuk az alapvető képleteket a csapágyak radiális terhelésének kiszámításához:

F_r = p_r + f_a

Jegyzet:

Az F_R a radiális terhelés (N vagy LBF)

A P_R a tiszta radiális terhelés (N vagy LBF)

Az F_A az axiális terhelés (N vagy LBF)

Vegye figyelembe, hogy bizonyos esetekben más tényezőket kell figyelembe venni a radiális terhelések, például a dinamikus terhelések, a statikus terhelések és a nyomaték terheléseinek kiszámításakor.

4. Megfelelő csapágytípusok radiális terheléshez

Mély horony golyóscsapágyak 

Szögletes érintkezési golyóscsapágyak 

Önmagának igazító golyóscsapágyak 

Hengeres hengercsapágyak 

Tűhenger -csapágyak 

Gömb alakú gördülőcsapágyak 

Vékony szakasz csapágyak

Mi az axiális terhelés?

1. Tengelyirányú terhelés meghatározása

A tengelyirányú terhelés, más néven tolóerő vagy párhuzamos terhelés, a tengelyével párhuzamos erő. A csapágy belső és külső gyűrűjére hat. Az axiális terhelés általában a tolóerő vagy a feszültség eredménye. Ez az erő lehet egyirányú vagy kétirányú. Egyszerű szavakkal: az axiális terhelés egy erő, amelyet valami közepe vagy tengelye mentén alkalmaznak.

Az axiális terhelést a csapágy versenypályái és gördülő elemei továbbítják. A tengelyirányú terheléseloszlásnak kiegyensúlyozottnak kell lennie a csapágy maximális teljesítményének és szolgáltatási élettartamának. Ideális esetben az erő átvitele az axiális terhelésekből egyenletesen oszlik meg az összes gördülő elem között, ezáltal kiegyensúlyozott terhelési eloszlást eredményezve, ezáltal minimalizálva a kopást és maximalizálva a csapágy hatékonyságát. 

Az eltolás tengelyirányú terhelései esetén azonban olyan tényezők, beleértve az eltérést vagy az egyenlőtlen terhelést, amely felzaklatja az egyensúlyt, és növeli azt a stresszt, amely a csapágyszerkezet deformációt, behajlását vagy korai meghibásodását okozhatja.

2. Tengelyirányú terhelési alkalmazás

A tengelyirányú terhelések számos területen is elterjedtek, például autóipari tengelyek, sugárhajtóművek, repülőgép -motorok, szerszámgép -orsók, szélturbinák, repülőgép -motorok, szivattyúk, kompresszorok, csavarhajtó rendszerek stb.

3. Tengelyirányú terhelés kiszámítása

A tengelyirányú terhelési kapacitás kiszámításához figyelembe kell venni a csapágy méretét, az anyagot és a geometriát, valamint a terhelési irányt és a nagyságát, és a gyártóknak a csapágyakat szabványosított képletek és tesztek szerint kell értékelniük.

Az axiális terhelés (f_a) a következő képlettel számítható ki:

F_a = p_a + f_r

Jegyzet:

Az F_A az axiális terhelés (N vagy LBF)

A P_A a tiszta tengelyirányú terhelés (N vagy LBF)

Az F_R a radiális terhelés (N vagy LBF)

Hasonlóképpen, a radiális terhelésekhez hasonlóan, a tengelyirányú terhelések kiszámításakor más tényezőket is figyelembe kell venni.

Megjegyzések:

Hangsúlyozni kell, hogy ezeket a képleteket egyszerűsítik, hogy bizonyos helyzetekben durva becsléseket tudjon nyújtani, míg általában bonyolultabb helyzetek. A valós alkalmazásokban a csapágyterhelések kiszámítása általában nagyon bonyolult, különösen az eltérés, a szög érintkezési csapágyak vagy a változó terhelések figyelembevételekor. 

A mérnökök és a tervezők tehát gyakran visszatérnek olyan speciális szoftverekre vagy eszközökre, amelyek számos tényezőt figyelembe vesznek, beleértve a terheléseloszlás, a csapágy geometriája, a kenés és a fáradtság élettartamát, hogy pontosan kiszámítsák a csapágyterheléseket, és kiválasztják a megfelelő csapágyat az alkalmazásukhoz.

Ezenkívül a csapágygyártók általában betöltési értékelési adatokat és ajánlási útmutatásokat nyújtanak be, hogy segítsék az ügyfeleket kiválasztani a megfelelő csapágyat egy adott alkalmazáshoz.

4. A tengelyirányú terhelésekhez alkalmas csapágytípusok

Tológolyócsapágyak

Tolóerőhullám -csapágyak

Szögletes érintkezési golyóscsapágyak (feltéve, hogy a tengelyirányú komponens nagy)

Következtetés

Végül nézzük át a sugárirányú terhelés és az axiális terhelés fő különbségeit. Az alábbi táblázat intuitívabb összehasonlítást adhat nekünk a radiális és axiális terhelésekről.

Tétel	Sugárirányú terhelés	Tengelyirányú terhelés
Erő iránya	A tengelyre merőleges	A tengelyével párhuzamosan
Erő	Elsősorban radiális erők	Elsősorban axiális erők
Terhelés-elosztás	Elosztja az erőt a csapágy kerületén	Elosztja az erőt a csapágy tengelye mentén
Tipikus alkalmazások	Autókerékek, forgó gépek, szállítószalagok, elektromos motorok, sebességváltók stb.	Átvitel, helikopterek, szélturbinák, spirális fogaskerekek stb.
Csapágy példák	Mély horonygolyócsapágyak, tűhenger csapágyak, hengeres henger csapágyak stb.	Tológolyócsapágyak, tolóerőcsapágyak, szögletes érintkező golyóscsapágyak stb.
Működési elv	Ellenáll a függőleges erőknek és a súrlódási erőknek, amelyek kívülről hatnak	Ellenáll az extrudáló erőknek a tengelyével párhuzamosan

Érdemes megjegyezni, hogy sok mechanikai rendszer egyidejűleg radiális és axiális terheléssel működik a mérnöki gyakorlatban. Vannak olyan csapágyak is, amelyek alkalmasak ezekre a helyzetekre. Például a szög érintkezési csapágyak mind a radiális, mind a tengelyirányú terhelést hordozhatják, és illeszkedhetnek a nagysebességű forgási környezethez. A kúpos görgőscsapágyak mindkét rakományt egyszerre is hordozhatják, és széles körű alkalmazást találhatnak az autóipari sebességváltó rendszerekben, a szerszámgép orsókban stb.

A radiális és tengelyirányú terhelés fontos fogalmakra utal, amelyeket a rendszer mechanikai hatásainak megértéséhez használnak. A kettő a függőleges erőt és az erőt a tengely mentén, a csapágyakra és más mechanikai alkatrészekre ható erővel. A csapágyak vagy más forgó alkatrészek megtervezése vagy kiválasztásakor a megfelelő betöltési feltételek szerint kell választani, ha a rendszer hosszú távú stabil műveletek biztosítása érdekében.

Az LNB csapágyánál segíthetünk ügyfeleinknek különféle csapágyakkal a különféle terhelési igényekhez. Szakmai ismereteink és magas színvonalú csapágyak elkötelezettsége biztosítja az optimális teljesítményt és a kibővített gép élettartamát.