Jak Fungují Víceřádkové úložné Jednotky

Po celá staletí lidé sledovali olympijské heslo „Citius, Altius, Fortius“- rychlejší, vyšší, silnější, aby čelili novým výzvám a dosáhli více. Vzhledem k rostoucím složitým požadavkům a náročnému ekonomickému prostředí vykazuje průmyslový rozvoj pod ekonomickým tlakem po desetiletí stejnou tendenci.

V překladu do jazyka valivých ložisek je úkolem generovat vyšší rychlosti, vyšší kvalitu a vyšší odolnost. Například aplikace extruderů vyžadují spolehlivé řešení ložiska s malými otvory a malým vnějším průměrem ložiska s ohledem na velká axiální zatížení s omezeným prostorem.

S ložiskovou jednotkou sestávající z jednoradových kuželíkových ložisek s mezikroužky v tandemovém uspořádání vyvinul Timken řešení těchto výzev. Myšlenka na to původně vycházela ze zkušeností a znalostí získaných z ložiska 2TS-TM (jednoradová kuželíková ložiska v tandemovém uspořádání, obrázek 1). Toto jsou základní uspořádání pro ložiskové jednotky s mezikroužky, které se již úspěšně používají v aplikacích, jako jsou hydrostatická axiální pístová čerpadla a motory, kde existuje značné tlakové zatížení.

Kdy se vyplatí používat víceřadá válečková ložiska?

Víceřadé uspořádání kuželíkových ložisek je dalším vývojem tandemového uspořádání, ve kterém se používají další řady ložisek. Lze jej použít v situacích, kdy klasická axiální ložiska nejsou vhodná - například s vyšším tahovým zatížením a přísnými omezeními úložného prostoru. Výzvou pro ložiskovou jednotku je rovnoměrné rozložení axiálního zatížení na odpovídající počet řad ložisek.

Obrázková galerie

Galerie obrázků s 6 obrázky

Ve zjednodušeném přístupu fungují mezikroužky jako jednoduché pružiny s charakteristickou tuhostí v axiálním směru, což závisí na hodnotě modulu pružnosti a poměru jejich plochy průřezu k délce.

Ložiska a pružiny tvoří sestavu, která má složitou tuhost. Díky liniovému kontaktu ve všech smyčkách pro vnitřní a vnější prstencové mezikroužky to znamená, že zatížení je rozloženo nerovnoměrně na řady ložisek - a první a poslední řady ložisek jsou vystaveny největšímu napětí.

Knižní tip

Kniha Drive Design Practical Guide vám pomůže vybrat základní součásti systémů elektrického pohonu: motor, převodovku, pohon, napájení a jejich další součásti. Výpočet se také intenzivně řeší.

Návrh a výpočet víceřadých valivých ložisek

Pokud vypočítaná životnost přesáhne cílovou životnost požadovanou zákazníkem, lze aplikaci považovat za vhodně navrženou a výpočet lze v tomto bodě ukončit. Vypočtená životnost celého ložiskového systému nebo vypočtená životnost každé jednotlivé řady ložisek lze použít jako referenční hodnotu, pokud se zákazník rozhodne nahradit pouze chybné ložisko v sestavě.

Avšak v případech, kdy aplikace vyžaduje delší životnost, vyvinul Timken dva další výpočty, aby určil účinnost víceřadé kuželíkové ložiskové jednotky.

Metoda 1: To na základě stejných vnitřních a vnějších prstencových mezikroužků (jak je znázorněno na obrázku 1), řeší problém nerovnoměrného rozložení zatížení v řadách pomocí individuálního axiálního seřízení (axiální vůle nebo předpětí) pro každé ze dvou sousedních ložisek ve smyčce. Žádaná hodnota závisí na zatížení, řadě ložisek, poloze smyčky a tuhosti mezikroužku. Metoda se používá hlavně tehdy, když má axiální zatížení jasnou hodnotu.

Výhodou je jednoduchost a stejnoměrná konstrukce rozpěr. Jedinou nevýhodou je existence zátěžového cyklu, protože ložiska jsou nastavena pouze do jednoho provozního stavu. V praxi je tato nevýhoda překonána navržením uspořádání ložiska pro nejvyšší zatížení v cyklu. V tomto případě je největší zatížení rovnoměrně rozloženo po řadách. V jiných státech jsou řádky načteny nerovnoměrně; protože je však celkové zatížení menší, je obvykle přípustné specifické zatížení v každém řádku.

Zátěž může být zkontrolována výpočtem vážené životnosti ložiska a nakonec vyhodnocením kontaktního napětí mezi valivým prvkem a oběžnou dráhou a aplikace může být optimalizována přidáním další řady ložisek.

Metoda 2: To spočívá ve výpočtu poměru mezi vnitřním a vnějším kroužkem mezikroužku uvnitř smyčky v závislosti na počtu řad ložisek a poloze smyčky.

Velkou výhodou tohoto postupu je nezávislost na zatížení nebo nastavení. Druhé řešení však vyžaduje specifické rozpěry pro každou řadu: výzva pro návrh při řešení velkého počtu řad ložisek.

kuličkové ložisko

Valivá ložiska - struktura, výběr a výhody

Navrhujte valivá ložiska pomocí výpočetního programu Syber

Timken používá svůj vlastní výpočtový program Syber pro ověření víceřádkového uspořádání - zejména pro kontrolu rozložení zatížení, výpočet životnosti a zátěžový test. Nástroj je denně používán inženýry Timken při výpočtu aplikace pro analýzu a výpočet složitých uspořádání ložisek a kombinací.

Aby se podmínky co nejvíce přiblížily k praxi, rozsah výpočtů únosnosti se pohybuje od jednoduchých po složité. Tyto výpočty mohou začít jednoduchým katalogovým výpočtem kuželíkových ložisek sestavy (výběr jediného kuželíkového ložiska na základě zatížení ložiska, dostupné geometrie, výpočtu série a cílové životnosti), až po komplexní modelování Syber včetně hřídele, pouzdra, ložisek a všech dalších nezbytných parametrů. jako je tuhost mezilehlých kroužků, specifické nastavení, přizpůsobení, teploty, mazací data atd. Uživatel obdrží všechny podrobnosti výpočtu pro každý řádek, včetně oblasti zatížení, životnosti, zatížení, kontaktních napětí valivých prvků a mnohem více.

Která odvětví vyžadují víceřadá kuželíková ložiska?

Odborníci Timken zjistili, že současný vývoj na trhu v oblasti těžby ropy a zemního plynu, primárních kovů, agregátového a mobilního průmyslu zvyšuje zájem o víceřadá kuželíková ložiska. Timken proto chce nabídnout univerzální řešení, které lze v těchto aplikacích stále více používat.

Pohonná technika

Konstrukce valivých ložisek: Buďte inteligentní ohledně poškození

valivé ložisko

Inteligentní obráběcí stroje díky řešení pro digitální válečková ložiska

valivé ložisko

Tipy pro mazání valivých ložisek SKF

* Constantin Florin je hlavní aplikační inženýr v Timken.