Istnieje pewne zamieszanie wokół związku między precyzją łożyska, jego tolerancjami produkcyjnymi a poziomem luzu wewnętrznego lub „luzu” między bieżniami a kulkami.Tutaj Wu Shizheng, dyrektor zarządzający JITO Bearings, eksperta od małych i miniaturowych łożysk, rzuca światło na to, dlaczego ten mit utrzymuje się i na co inżynierowie powinni zwracać uwagę.
Podczas drugiej wojny światowej w fabryce amunicji w Szkocji mało znany człowiek o nazwisku Stanley Parker opracował koncepcję rzeczywistego położenia, czyli tego, co znamy dzisiaj jako geometryczne wymiarowanie i tolerancje (GD&T).Parker zauważył, że chociaż niektóre części funkcjonalne produkowane do torped były odrzucane po kontroli, nadal były wysyłane do produkcji.
Po bliższym przyjrzeniu się stwierdził, że winny był pomiar tolerancji.Tradycyjne tolerancje współrzędnych XY tworzyły kwadratową strefę tolerancji, która wykluczała część, mimo że zajmowała punkt w zakrzywionej kolistej przestrzeni między rogami kwadratu.Następnie opublikował swoje odkrycia dotyczące określania prawdziwej pozycji w książce zatytułowanej Rysunki i wymiary.
*Prześwit wewnętrzny
Dzisiaj to zrozumienie pomaga nam opracowywać łożyska, które wykazują pewien poziom luzu lub luzu, inaczej znany jako luz wewnętrzny lub, dokładniej, luz promieniowy i osiowy.Luz promieniowy to luz mierzony prostopadle do osi łożyska, a luz osiowy to luz mierzony równolegle do osi łożyska.
Ten luz jest od samego początku zaprojektowany w łożysku, aby łożysko mogło przenosić obciążenia w różnych warunkach, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak rozszerzalność temperaturowa oraz wpływ pasowania między pierścieniami wewnętrznymi i zewnętrznymi na żywotność łożyska.
W szczególności luz może wpływać na hałas, wibracje, stres cieplny, ugięcie, rozkład obciążenia i trwałość zmęczeniową.Większy luz promieniowy jest pożądany w sytuacjach, w których oczekuje się, że pierścień wewnętrzny lub wał będą się nagrzewać i rozszerzać podczas użytkowania w porównaniu z pierścieniem zewnętrznym lub obudową.W tej sytuacji luz w łożysku zmniejszy się.I odwrotnie, luz wzrośnie, jeśli pierścień zewnętrzny rozszerzy się bardziej niż pierścień wewnętrzny.
Większy luz osiowy jest pożądany w systemach, w których występuje niewspółosiowość między wałem a obudową, ponieważ niewspółosiowość może spowodować szybkie uszkodzenie łożyska z małym luzem wewnętrznym.Większy luz może również pozwolić łożysku poradzić sobie z nieco większymi obciążeniami wzdłużnymi, ponieważ wprowadza większy kąt działania.
*Wyposażenie
Ważne jest, aby inżynierowie osiągnęli właściwą równowagę luzu wewnętrznego w łożysku.Zbyt ciasne łożysko z niewystarczającym luzem będzie generować nadmierne ciepło i tarcie, co spowoduje poślizg kulek na bieżni i przyspieszy zużycie.Podobnie zbyt duży luz zwiększy hałas i wibracje oraz zmniejszy dokładność obrotu.
Luz można kontrolować za pomocą różnych pasowań.Pasowania inżynierskie odnoszą się do luzu między dwiema współpracującymi częściami.Jest to zwykle opisywane jako wał w otworze i reprezentuje stopień ciasności lub luzu między wałem a pierścieniem wewnętrznym oraz między pierścieniem zewnętrznym a obudową.Zwykle objawia się luźnym, prześwitującym dopasowaniem lub ciasnym, wciskanym.
Ciasne pasowanie między pierścieniem wewnętrznym a wałem jest ważne, aby utrzymać go na miejscu i zapobiec niepożądanemu pełzaniu lub poślizgowi, które mogą generować ciepło i wibracje oraz powodować degradację.
Jednak pasowanie z wciskiem zmniejszy luz w łożysku kulkowym, ponieważ rozszerza się pierścień wewnętrzny.Podobnie ciasne pasowanie między obudową a pierścieniem zewnętrznym w łożysku o małym luzie promieniowym spowoduje ściśnięcie pierścienia zewnętrznego i dalsze zmniejszenie luzu.Spowoduje to powstanie ujemnego luzu wewnętrznego — w rezultacie wał będzie większy niż otwór — i doprowadzi do nadmiernego tarcia i przedwczesnej awarii.
Celem jest uzyskanie zerowego luzu roboczego, gdy łożysko pracuje w normalnych warunkach.Jednak początkowy luz promieniowy, który jest wymagany do osiągnięcia tego celu, może powodować problemy z poślizgiem lub przesuwaniem się kulek, zmniejszając sztywność i dokładność obrotu.Ten początkowy luz promieniowy można usunąć za pomocą wstępnego obciążenia.Naprężenie wstępne to sposób wywierania stałego obciążenia osiowego na łożysko po jego zamontowaniu za pomocą podkładek lub sprężyn, które są mocowane do pierścienia wewnętrznego lub zewnętrznego.
Inżynierowie muszą również wziąć pod uwagę fakt, że łatwiej jest zmniejszyć luz w łożysku cienkościennym, ponieważ pierścienie są cieńsze i łatwiejsze do odkształcenia.Jako producent małych i miniaturowych łożysk, JITO Bearings doradza swoim klientom, że należy zachować większą ostrożność przy pasowaniu wału do obudowy.Okrągłość wału i obudowy jest również ważniejsza w przypadku łożysk cienkich, ponieważ nieokrągły wał zdeformuje cienkie pierścienie i zwiększy hałas, wibracje i moment obrotowy.
*Tolerancje
Nieporozumienie co do roli luzu promieniowego i osiowego doprowadziło wielu do pomylenia związku między luzem a precyzją, w szczególności precyzją wynikającą z lepszych tolerancji produkcyjnych.
Niektórzy uważają, że łożysko o wysokiej precyzji nie powinno mieć prawie żadnego luzu i powinno obracać się bardzo precyzyjnie.Dla nich luźny luz promieniowy wydaje się mniej precyzyjny i sprawia wrażenie niskiej jakości, mimo że może to być bardzo precyzyjne łożysko celowo zaprojektowane z luźnym luzem.Na przykład, w przeszłości pytaliśmy niektórych naszych klientów, dlaczego chcą łożyska o większej precyzji, i powiedzieli nam, że chcą „zmniejszyć luz”.
Jednak prawdą jest, że tolerancja poprawia precyzję.Niedługo po pojawieniu się masowej produkcji inżynierowie zdali sobie sprawę, że nie jest ani praktyczne, ani ekonomiczne, jeśli w ogóle możliwe, wytwarzanie dwóch identycznych produktów.Nawet jeśli wszystkie zmienne produkcyjne są takie same, zawsze będą niewielkie różnice między jedną jednostką a drugą.
Dziś stało się to reprezentacją dopuszczalnej lub akceptowalnej tolerancji.Klasy tolerancji dla łożysk kulkowych, znane jako wartości ISO (metryczne) lub ABEC (calowe), regulują dopuszczalne odchylenie i obejmują pomiary, w tym rozmiar pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego oraz okrągłość pierścieni i bieżni.Im wyższa klasa i mniejsza tolerancja, tym precyzyjniejsze będzie łożysko po złożeniu.
Dzięki zachowaniu właściwej równowagi między dopasowaniem a luzem promieniowym i osiowym podczas użytkowania, inżynierowie mogą osiągnąć idealny zerowy luz roboczy i zapewnić niski poziom hałasu oraz dokładne obroty.W ten sposób możemy wyjaśnić nieporozumienie między precyzją a zabawą i w ten sam sposób, w jaki Stanley Parker zrewolucjonizował pomiary przemysłowe, fundamentalnie zmienić sposób, w jaki patrzymy na łożyska.
Czas postu: marzec-04-2021