Tým údržby nalisuje ložisko 6205 na hřídel, která byla přestavěna svařováním a ručním soustružením. Ložisko se nasune dvěma lehkými klepnutími, takže podepisují práci. O osm týdnů později nese sedlo hřídele rezavohnědé jizvy, vnitřní kroužek se kolem sedla o několik stupňů vplížil a mazivo je plné jemného železného prášku. V jejich tabulce tolerance lisovaného uložení ložisek nebylo nic špatného. Přečetli v něm špatný řádek.
Tabulka tolerance lisovaného uložení provede přesně jednu práci. Převádí třídu tolerance hřídele nebo pouzdra na rozsah interference, obvykle udávaný v mikronech, pro dané vrtání ložiska. Neřekne vám, zda toto sedlo přežije nárůst teploty o 90 stupňů, zda se kroužek při rotující zátěži hýbe nebo jakou sílu bude lis potřebovat. Pracovní postup je přímočarý: vyberte uložení podle směru zatížení a rotace, vyhledejte výsledný přesah a poté zkontrolujte ztrátu vůle a lisovací sílu. Vše níže se řídí tímto pořadím.
Co převádí graf tolerance tisku
Interference je délka, nikoli procento. U vnitřního kroužku ložiska na hřídeli je to vnější průměr hřídele mínus průměr díry ložiska a kladné číslo znamená, že kroužek musí být natažen, aby pasoval. Záporná čísla popisují vůli, nesedí, a odtud pocházejí plíživé kroužky.
Téměř každá publikovaná tabulka je postavena na třídách tolerance ISO 286. Hřídele nesou malá písmena jako j, js, k, m, n, p a r; pouzdra nesou velká písmena jako H, J, K, M, N a P. Číslice za písmenem je třída a třída 6 je normální volbou pro ložisková sedadla, protože třída 7 téměř zdvojnásobuje pásmo, aniž by si kupovala nějakou skutečnou výhodu.
Komplikace většiny tabulek v poznámce pod čarou spočívá v tom, že vrtání valivého ložiska není nominální díra. Ložiska normální třídy jsou vyráběna s dírou jmenovité velikosti nebo menší a nikdy větší, takže pásmo odchylky se pohybuje od nuly dolů do záporné meze. Pro vrtání 25 mm je tento pás 0 až minus 10 mikronů; pro vrtání 100 mm je to 0 až minus 20 mikronů. Praktickým důsledkem je, že interference, kterou skutečně získáte, je větší, než naznačuje samotná odchylka hřídele, a rozptyl mezi nejvolnější a nejtěsnější sestavou je širší, než většina konstruktérů předpokládá.
Pásma děr ložiska pocházejí z normální třídy tolerance a hodnoty interference zahrnují celé záporné pásmo děrování vůči odchylce hřídele, takže pravý sloupec popisuje rozsah nejhoršího případu spíše než jednu pevnou hodnotu.
Vrtání ložiska (mm)
Tolerance vrtání (mikrometry)
Uložení hřídele
Výsledné rušení (mikrometry)
10 až 18
0 až mínus 8
k6
1 až 20
18 až 30
0 až mínus 10
k6
2 až 25
18 až 30
0 až mínus 10
m6
8 až 31
30 až 50
0 až mínus 12
m6
9 až 37
50 až 80
0 až mínus 15
n6
20 až 54
80 až 120
0 až mínus 20
n6
23 až 65
Podívejte se, jak široký je ten pravý sloupec. Sedlo 30 až 50 mm na hřídeli m6 může skončit s 9 mikrony nebo 37 mikrony, v závislosti na tom, kde hřídel a kroužek dosedají do svých vlastních tolerančních pásem. Pokud návrh funguje pouze na jednom konci tohoto rozsahu, graf problém nevyřešil; pouze ji přesunul do dílny.
Nejvíce tímto rozšířením trpí produkty s tenkými kroužky. Standardní kuličkové ložisko s hlubokou drážkou má stěnu vnitřního kroužku dostatečně tenkou na to, aby několik mikrometrů interference navíc spotřebovalo měřitelnou vnitřní vůli, což je důvod, proč jedna grafová čára, která se hodí pro válečkové ložisko o těžkém průřezu, může být příliš agresivní pro malé kuličkové ložisko se stejným vrtáním.
Směr otáčení a zatížení Rozhodněte, který kroužek je utažený
Tabulka vám dává čísla, ne rozhodnutí. Rozhodnutí začíná jedinou otázkou: který kroužek se otáčí vzhledem ke směru zatížení? Kterýkoli kroužek nese rotační zatížení vzhledem k vektoru zatížení, musí být uložen s přesahem, protože jinak kroužek po malých krocích prokluzuje kolem svého sedla, opotřebovává sedlo a nakonec zničí jak vrtání, tak hřídel.
Na typickém vstupu elektromotoru nebo převodovky se vnitřní kroužek otáčí s hřídelí, zatímco směr zatížení zůstává zhruba fixován v prostoru. Tento vnitřní kroužek pevně sedí, obvykle k6 nebo m6 na hřídeli, a vnější kroužek běží v pouzdru H7 nebo J7, které umožňuje lehké zatlačení nebo dokonce malou vůli. Překlopte uspořádání, jako se to stává u náboje kola nebo napínací kladky, kde se zátěž otáčí s vnějším kroužkem, a logika se obrátí: pouzdro se stane pevným sedlem a hřídel se stane uvolněným.
Tam, kde oba kroužky vidí rotující zatížení nebo kde rázová zatížení opačným směrem, nemůže být žádné sedlo uvolněné. Dvouřadá ložiska s kosoúhlým stykem jsou v této situaci běžná, protože přenášejí kombinované radiální a axiální zatížení z obou směrů a jejich dvě řady sdílejí zatížení, takže tlak v sedle zůstává mírný. Konstruktéři, kteří je specifikují, obvykle ponechávají hřídel na m6 a pouzdro na N7 nebo P7, než aby povolili jednu stranu.
Jeden detail lze snadno přehlédnout. Pevné a plovoucí uspořádání potřebuje jedno ložisko umístěné axiálně a jedno, které může klouzat, a plovoucí ložisko musí běžet na vůli nebo přechodovém uložení, aby hřídel mohla růst bez zatížení valivých prvků. Uzamčení obou konců těsnými spoji změní tepelný růst na problém předpětí.
Čtení rušivých čísel
Interference se neškáluje s velikostí otvoru
Běžným předpokladem je, že zdvojnásobení vrtání zdvojnásobí rušení. Neplatí, alespoň ne pro pevnou třídu tolerance. Odchylky hřídele 6. stupně rostou pomalu s průměrem, protože jsou vytvořeny z toleranční jednotky, která stoupá s třetí mocninou průměru, zatímco pás díry ložiska roste v krocích stanovených normou. Níže uvedená tabulka ukazuje, co to v praxi znamená.
Obrázek 1. Průměrná interference způsobená uložením hřídele m6 v pěti rozsahech velikostí otvoru.
Sloupce čtěte spíše jako průměry než jako cíle. Přesun z 10 až 18 mm vrtání na 80 až 120 mm vrtání zhruba zdvojnásobuje průměrnou interferenci, z asi 13 mikronů na asi 24 mikronů, zatímco samotný průměr roste faktorem šest nebo více. Tato mezera existuje, protože toleranční jednotka za hřídelí třídy 6 roste mnohem pomaleji než jmenovitý průměr. Praktickým efektem je, že malá ložiska jsou proporcionálně těsnější, pokud jde o namáhání kroužku, než velká ložiska ve stejné třídě uložení. To vysvětluje, proč sedlo k6, které je jemné za 100 mm ložiskem, může být za 15 mm ložiskem výrazně pevné, a to je také důvod, proč se malá vysokorychlostní vřetena často pohybují o jeden stupeň volnější. Pomocí výšek tyčí posuďte směr a velikost změny a před řezáním kovu potvrďte skutečné mezní odchylky v aktuálním vydání normy.
Tepelný růst může vymazat fit
Rušení není trvalé. Když je vnější kroužek teplejší než pouzdro, nebo když se pouzdro roztahuje rychleji než ložisková ocel, lícování povolí. Následující graf ukazuje, jak velká část studené interference přežije, když teplota stoupá, pro tři běžné materiály krytu.
Obrázek 2. Procento původní interference zadržené při zvýšení provozní teploty materiálem krytu.
Hliníková pouzdra jsou v tomto srovnání extrémním případem. Jejich tepelná roztažnost je zhruba dvojnásobná ve srovnání s ložiskovou ocelí, takže pouzdro, které zadržuje 20 mikronů interference při 20 stupních, může většinu této pevnosti ztratit, než dosáhne nárůstu teploty o 80 stupňů. Ocelové pouzdro spárované s ocelovým ložiskem je mnohem stabilnější, protože obě části rostou téměř stejnou rychlostí a uložení se sotva hýbe. Litina sedí mezi těmito dvěma, což je jeden z důvodů, proč zůstává populární pro skříně převodovek a čerpadel. Z toho plyne ponaučení, že lícování se musí posuzovat při provozní teplotě, nikoli na montážním stole, a že jakýkoli hliníkový kryt nesoucí rotující zátěž potřebuje těžší třídu, jako je m6 nebo n6, aby udržoval kontakt, když je horký. Tam, kde se pouzdro zahřívá a nelze mu přiřadit těžší třídu, je axiální polohovací osazení nebo koncová svorka spolehlivější řešení než přidání většího rušení. Teplota také vysvětluje, proč ložisko, které bylo na zkušebním stojanu správné, se může i po modernizaci výkonu motoru stále plazit.
Montážní síla, ztráta vůle a výběr uložení
Síla lisu sleduje interferenci lineárně
Lisovací síla rozhoduje, zda se práce provádí pomocí vřetenového lisu, hydraulického lisu nebo kladiva, které by nikdo neměl používat. Stoupá v přímce s interferencí, což usnadňuje odhad z grafu před objednáním jednotlivého dílu. Níže uvedené hodnoty předpokládají ložisko s otvorem 40 mm s vnitřním kroužkem o šířce 15 mm nalisovaným na masivní ocelový hřídel.
Obrázek 3. Odhadovaná montážní síla pro 40 mm vrtané ložisko s 15 mm širokým vnitřním kroužkem na masivní ocelové hřídeli.
Každých dalších 5 mikronů interference přidá zhruba 3,6 kN montážní síly, což je druh přímého vztahu, který můžete držet ve své hlavě na lavici. Linearita je užitečná, protože vám umožňuje určit velikost lisu z grafu, aniž byste museli provádět úplný výpočet kontaktního napětí, a také vysvětluje, proč se toleranční stohy nejvíce zakousnou během montáže. Sedlo navržené kolem 15 mikronů může vyžadovat dvojnásobek očekávané síly, pokud hřídel i kroužek dosedají na těsný konec svých pásů. Síla je také kvalitním signálem, který stojí za to zaznamenat: pokud se ručně nasune ložisko, které by mělo potřebovat 12 kN, je sedadlo poddimenzované, a pokud potřebuje mnohem více, než je odhad, je sedadlo předimenzované, zúžené nebo poškozené. Plný pořadí montáže dvouřadých ložisek s kosoúhlým stykem stojí za přečtení před použitím kteréhokoli z těchto čísel, protože síla by měla vždy procházet prstencem, který se nasazuje, nikdy ne kuličkami.
Interference sama o sobě nehodnotí fit. Třída, která vypadá těsně v mikronech, může být stále snadno sestavitelná, pokud je sedlo krátké a kroužek je malý, a třída, která vypadá umírněně, může být nepohodlná, pokud je pouzdro tenkostěnné. Radarová tabulka níže hodnotí tři běžné třídy šachet podle pěti praktických kritérií.
Obrázek 4. Relativní hodnocení tří tříd uložení hřídele podle pěti praktických výběrových kritérií.
js6 se snadno montuje a snadno demontuje, ale nabízí nejmenší odolnost proti tečení, takže patří na lehká, stabilní, v podstatě nerotující zátěže, kde již polohovací rameno brání axiálnímu pohybu. k6 je univerzální řešení pro normální radiální zatížení na rotujícím vnitřním kroužku a stále umožňuje demontáž pomocí standardního stahováku. m6 vyměňuje pohodlí při montáži za pevnější úchop, což je to, co velká nebo rázová zátěž, tenkostěnné pouzdro nebo hliníkové sedlo skutečně potřebuje. Žádný z těchto tří nevyhrává na každé ose, a to je smyslem jejich porovnávání tímto způsobem namísto čtení jediného interferenčního obrazce. Pokud v historii poruch vašeho stroje dominují vibrace a tečení, přijměte těsnější sestavu a naplánujte si správný lis s řízeným siloměrem. Pokud je skutečným omezením přístup ke službě, přijměte volnější třídu a přidejte prvek axiálního umístění, aby prstenec nemohl chodit.
Praktický kontrolní seznam, než se pustíte do fitování
Rozhodněte, který kroužek se otáčí vzhledem ke směru zatížení. Tento kroužek je uložen s přesahem a druhý s přechodem nebo vůlí.
Převeďte třídu vrtání ložiska na pásmo odchylky. Normální vývrty nejsou nikdy příliš velké, takže pásmo vždy běží od nuly dolů.
Zkontrolujte rušení při provozní teplotě, nikoli při pokojové teplotě, zejména u hliníkových nebo hořčíkových krytů.
Odhadněte lisovací sílu z tabulky a porovnejte ji s lisovací kapacitou a montážní silou, kterou prstenec bezpečně unese.
Ujistěte se, že vůle spotřebovaná interferencí nezabírá více než polovinu vnitřní vůle ložiska.
Ověřte, že váš proces obrábění skutečně dokáže udržet toleranci, kterou jste zadali. Žádný graf nepřežije soustruh, který neudrží 10 mikronů.
Nic z toho nenahrazuje standard. Graf je zástupcem tabulek ISO a tyto tabulky se mezi edicemi mění. Tabulka vám dává rychlý způsob, jak zkontrolovat zdravý rozum, než se návrh dostane do dílny: nejprve rozsah rušení, za druhé tepelné ztráty, zatřetí tlaková síla, až nakonec odolnost proti tečení. v Ložisko Ningbo Wanshun vyrábíme hluboká drážková a dvouřadá ložiska s kosoúhlým stykem v rozsahu vrtání 10 až 120 mm a mnohem raději odpovíme na otázku vhodnosti před zapnutím lisu než po vyřazení sedla hřídele.
