Otthon / Hírek / Ipari hírek / Különböző csapágytípusok: Útmutató a golyóscsapágyakhoz és a választás módja
A golyóscsapágyak a legszélesebb körben használt csapágycsalád a gépészetben, és a kategória több különböző típust tartalmaz – mindegyiket egy adott terhelési irányhoz, sebességtartományhoz, környezethez vagy szerelési geometriához tervezték. A gyakorlatban az öt legfontosabb típus a következő: mélyhornyú golyóscsapágyak (az univerzális igásló), rozsdamentes acél mélyhornyú golyóscsapágyak (korrozív vagy higiénikus környezetekhez), szögérintkező golyóscsapágyak (kombinált axiális és radiális terhelésekhez nagy fordulatszámon), karimás golyóscsapágyak (egyszerűsített axiális elhelyezéshez házak nélkül), ill kerékpár headset golyóscsapágyak (precíziós köszörülésű csapágyak, amelyeket a kormánygeometriára és az ütközési terhelésekre terveztek). A nem megfelelő típus kiválasztása pénzt pazarol, csökkenti az élettartamot, és idő előtti mechanikai meghibásodást okozhat. Ez az útmutató megadja a helyes választáshoz szükséges műszaki mélységet.
Minden golyóscsapágy ugyanazon az alapelven működik: az edzett acélgolyók két koncentrikus gyűrű (a belső gyűrű és a külső gyűrű, összefoglaló néven fajok) között gördülnek, elválasztva a mozgó felületeket, hogy csökkentsék a forgási súrlódást a csúszó érintkezéstől a szinte tiszta gördülési érintkezésig. Egy ketrec (tartó) egyenletesen helyezi el a labdákat a versenypálya körül, hogy megakadályozza a szomszédos golyók érintkezését, ami egyébként gyors kopást és hőképződést okozna.
A legfontosabb teljesítményparaméterek, amelyek megkülönböztetik a csapágytípusokat:
A mélyhornyú golyóscsapágyak (DGBB) kb A világ összes golyóscsapágygyártásának 80%-a és az alapértelmezett választás, ha semmilyen különleges terhelési irány, sebesség vagy környezeti követelmény nem ír elő mást. Nevük jellemzi meghatározó jellemzőjüket: a futópálya hornyai mélyebben vannak megmunkálva, mint a többi golyóscsapágy típusnál – jellemzően horonysugárral a labda átmérőjének 51,5–53%-a — lehetővé teszi, hogy ne csak radiális terhelést, hanem mérsékelt axiális (toló) terhelést is hordozhassanak mindkét irányban, áttervezés nélkül.
Egy szabványos DGBB érintkezési szöge tiszta radiális terhelés mellett névleges 0° hanem arra emelkedik 15°-ig kombinált radiális és axiális terhelés mellett, ami lehetővé teszi, hogy a csapágy kezelje a kétirányú tolóerőt. A mély hornyok geometriája nagyobb érintkezési ellipszist hoz létre a golyó és a futópálya között, mint egy sekély horony, így nagyobb felületen osztja el a terhelést, és meghosszabbítja a kifáradási élettartamot. A szabványos DGBB-k nyitott (árnyékolás nélkül), egyszeres árnyékolású (Z), kettős árnyékolású (ZZ), egyszeres tömítésű (RS) és kettős tömítésű (2RS) változatban készülnek.
Egy széles körben használt 6205-2RS csapágyak (25 mm-es furat, 52 mm-es külső átmérő, 15 mm-es szélesség), a nagy gyártók (SKF, NSK, FAG) jellemző névleges értékei a következők:
A DGBB-k elsődleges korlátja az, hogy azok nem alkalmas egyedüli csapágyként erős, tartós axiális terhelés mellett — a szögletes csapágyak ezt lényegesen jobban kezelik. Azon kombinált terheléseknél, ahol az axiális alkatrész meghaladja a radiális terhelés körülbelül 50%-át, helyette ferde csapágyakat kell megadni.
A szabványos mélyhornyú golyóscsapágyak átedzett anyagból készülnek AISI 52100 krómacél (ISO 683-17 fokozat), amely kiváló keménységet (HRC 60-66), kifáradási szilárdságot és méretstabilitást kínál – de nedves, savas, sós vagy kémiailag agresszív környezetben könnyen korrodál. A rozsdamentes acél mélyhornyú golyóscsapágyak korrózióálló acélminőségeket használnak a gyűrűkhöz, golyókhoz és – kiváló minőségű változatoknál – a ketrechez.
A golyóscsapágyakban használt két domináns rozsdamentes acélminőség:
Az 52100-hoz képest 440 C-os csökkentett keménység azt jelenti, hogy a rozsdamentes acél csapágyak rövidebb kifáradási élettartam egyenértékű terhelés mellett . Száraz, védett környezetben, ahol nincs korrózióveszély, a rozsdamentes acél megadása megnöveli a költségeket (általában 2–4-szerese az egyenértékű krómacél csapágyak árának ) teljesítményelőny nélkül. Az elektromos motorokhoz, sebességváltókhoz és általános gépekhez védett környezetben a szabványos krómacél DGBB marad a megfelelő specifikáció.
A szögérintkezős golyóscsapágyakat (ACBB) egy szándékos, beépített érintkezési szög különbözteti meg – ez a szög a gömbcsapágy érintkezési pontjain áthaladó hatásvonal és a csapágy tengelyére merőleges sugárirányú sík között. A szabványos érintkezési szögek 15°, 25° és 40° , 15° a leggyakoribb a szerszámgépek orsóiban és 40° a leggyakoribb a tolóerőt meghatározó alkalmazásokban, mint például a csavarhajtások és a szivattyúk.
Minél nagyobb az érintkezési szög, annál nagyobb az axiális terhelés aránya, amelyet a csapágy hordozhat a radiális terheléshez képest. A 15°-os érintkezési szög a csapágy axiális terhelést képes elviselni a radiális teherbírásának körülbelül 1,5-szereséig; a 40°-os érintkezési szög A csapágy axiális terhelést képes elviselni a radiális kapacitásának körülbelül 3-szorosáig. Ezzel egyidejűleg a nagyobb érintkezési szög csökkenti a maximálisan megengedett sebességet (a golyók fordulatonként hosszabb ívet tesznek meg). Ez az alapvető kompromisszum a szögérintkezős csapágyak kiválasztásában: axiális kapacitás versus sebesség képesség.
Az egysoros szögérintkezős csapágy csak behúzható egy irányt — az érintkezési szög geometriája által meghatározott irány. A kétirányú axiális teherbírást igénylő alkalmazásoknál (a gépi alkalmazások túlnyomó többsége) a csapágyakat párban kell használni:
A karimás golyóscsapágyak szabványos mélyhornyú golyóscsapágyak, amelyek beépített karimája a külső gyűrűre van megmunkálva. Ez a karima - jellemzően 1-3 mm radiális magasságban és a külső gyűrű egyik oldalán kiálló – pozitív tengelyirányú vállat biztosít anélkül, hogy külön házlépcsőre, rögzítőgyűrű hornyára vagy rögzítőlemezére lenne szükség. A csapágyat egyszerűen be kell nyomni vagy be kell csúsztatni egy átmenő furatba, és a karima nekiütközik a ház felületének, rögzítve a csapágy tengelyirányú helyzetét.
A karimás csapágyakat az előtag azonosítja "F" a legtöbb gyártó katalógusában (pl. F6200, F6201, F608). Maga a csapágy furata, külső átmérője és szélessége a szabvány DGBB méreteket követi; a karima külső átmérője (D_karima) és vastagsága külön meghatározott további paraméterek. Például egy F6001-2RS A csapágy 12 mm-es furattal, 28 mm-es test külső átmérőjű, és a karima külső átmérője kb. 31,5 mm 1,5 mm-es karimavastagsággal.
A karimás csapágyak terhelési értékei a következők megegyezik az egyenértékű, nem karimás DGBB-kkel azonos furatú és külső átmérőjű – a karima pusztán elhelyezési jellemző, és nem változtatja meg a belső geometriát vagy a gördülőelem specifikációit. A karima azonban kis tömeget ad hozzá, és növeli a ház minimális furatmélységét.
A kerékpáros fejhallgatók csapágyai a fogyasztási cikkek mechanikailag legigényesebb kis csapágyalkalmazásai közé tartoznak. Egyszerre kell kezelniük a kombinált radiális és axiális terhelések a vezető súlyából, fékezőerőből és kanyarodásból a villás kormánycsövön keresztül továbbítódik, miközben elviseli az út vagy nyomvonal ütközéséből származó lökésterhelést, szennyezett környezetben (sár, víz, homok) működik, és egyenletes, alacsony súrlódású forgást tart fenn, hogy megőrizze a kormányzás érzését több tízezer kormányzási cikluson keresztül.
A kerékpáros fejhallgató csapágyait a fejcső belső átmérője és a kormánycső átmérője szabványosítja. A domináns modern szabvány az EC44 (külső csésze, 44 mm-es fejcső külső átmérője) országúti kerékpárokhoz és EC49 vagy EC56 nagyobb mountain bike fejcsövekhez. Az integrált fejhallgatók (IS41, IS52) külön csésze nélkül közvetlenül egy megmunkált fejcső furatba nyomják a csapágyat. A modern integrált fejhallgatókban használt leggyakoribb csapágyméretek:
A hagyományos DGBB-kkel ellentétben a legtöbb minőségi kerékpáros fejhallgató csapágya szögletes kialakítású, és az érintkezési szögek 36° vagy 45° . Ez kritikus: a fejhallgató csapágyazatának elsődleges terhelése axiális – a motoros és a kerékpár súlya a fejcsövön keresztül lenyomja a villa koronáját. A 45°-os érintkezési szögű csapágy sokkal hatékonyabban kezeli ezt az axiálisan domináns terhelést, mint az egyenértékű méretű szabványos 0°-os DGBB, lényegesen nagyobb axiális teherbírással és jobban ellenáll a hibásan meghatározott fejhallgató csapágyakat sújtó hamis brinellingnek (repedezési sérülés).
Hagyományos menetes és nem menetes headsetek használtak laza golyók (általában 3/16" vagy 5/32" átmérőjű) megmunkált vagy préselt csészékben és kúpokban fut. Míg az állítható és újraépíthető, a laza golyós fejhallgatók rendszeres tisztítást és újrazsírozást igényelnek, a beállítási eljárás (a megfelelő előfeszítés elérése hornyolás vagy játék nélkül) pedig mechanikai jártasságot igényel. Modern patronos csapágyas fejhallgatók használjon tömített, precíziós köszörülésű golyóscsapágyakat, amelyek préselhetőek a csészékbe vagy közvetlenül a fejcsőbe. A patronos csapágyak ajánlata:
Száraz körülmények között végzett közúti és terepjáró alkalmazásokhoz az ABEC-3 vagy ABEC-5 precíziós osztályú szabványos krómacél (52100) patronos csapágyak megfelelőek és gazdaságosak. Mert enduro, lesikló vagy nedves időjárási alkalmazások , a rozsdamentes acél (440C) patronos csapágyak agresszív dupla ajakos tömítésekkel erősen előnyben részesítendők – a krómozott acél csapágyak a hegyikerékpáros fejhallgatókban, amelyek ki vannak téve patakátkelőhelyeknek és sáros körülményeknek, gyakran egy szezonon belül felületi korróziót és lyukasztást mutatnak. Kerámia hibrid csapágyak (440C gyűrűk Si₃N4 kerámia golyókkal) a csúcskategóriás országúti versenyzés fejhallgatóiban használatosak, 30-50%-kal alacsonyabb gördülési ellenállás és galvanikus korrózióval szembeni immunitás, bár áron 50-150 dollár csapágyegységenként szemben a minőségi acél patronos csapágyak 5-25 dollárjával.
Az alábbi táblázat összefoglalja mind az öt tárgyalt csapágytípus kritikus megkülönböztetőit, lehetővé téve a közvetlen összehasonlítást a kiválasztási döntésekhez.
| Csapágy típus | Érintkezési szög | Radiális terhelés | Axiális terhelés | Sebesség képesség | Különleges funkció | Tipikus költségindex |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mélyhornyú golyóscsapágy | 0-15° | Magas | Mérsékelt (kétirányú) | Nagyon magas | Univerzális sokoldalúság | 1× (alapvonal) |
| Rozsdamentes acél DGBB | 0-15° | Közepes-magas | Mérsékelt (kétirányú) | Magas | Korrózióállóság | 2–4× |
| Szögletes érintkező golyóscsapágy | 15°, 25° vagy 40° | Magas | Magas (one direction per bearing) | Nagyon magas | Precíziós, kombinált terhelések | 3–10× |
| Karimás golyóscsapágy | 0-15° | Magas | Mérsékelt (kétirányú) | Nagyon magas | Integrált axiális helyzetű karima | 1,2–1,8× |
| Kerékpáros fejhallgató golyóscsapágy | 36° vagy 45° | Közepes | Nagyon magas (axial-dominant) | Alacsony (oszcilláló) | Ütésállóság, tömítés | 2–6× |
A megfelelő csapágytípus kiválasztásához meg kell válaszolni egy strukturált kérdéssort az alkalmazással kapcsolatban. A következő keretrendszer lefedi a mérnöki kiválasztási döntések többségét:
Még a legpontosabban kiválasztott csapágy is idő előtt meghibásodik, ha a kenés nem megfelelő. Minden csapágytípusnak sajátos kenési követelményei vannak:
További megtekintése
További megtekintése
További megtekintése
További megtekintése
További megtekintése
További megtekintése