Kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou typem valivých ložisek široce používaným v různých mechanických zařízeních. Díky své jednoduché konstrukci, stabilnímu výkonu a širokému použití se staly nejběžnějším typem ložisek v mnoha průmyslových odvětvích. Jejich konstrukce umožňuje kuličkovým ložiskům nejen odolávat radiálnímu zatížení, ale také určitému axiálnímu zatížení. Kromě toho kuličková ložiska s hlubokými drážkami dosáhla nízkého tření a vysoké účinnosti díky pečlivé konstrukci a jsou široce používána v automobilech, elektrickém nářadí, domácích spotřebičích a dalších vysoce přesných zařízeních. Tento článek prozkoumá, jak kuličková ložiska dosahují nízkého tření a vysoké účinnosti díky konstrukci.
1. Přesný valivý prvek a konstrukce oběžné dráhy
Jádrem kuličkových ložisek jsou valivá tělesa - ocelové kuličky a vnitřní a vnější oběžné dráhy. Aby bylo dosaženo nízkého tření, musí konstrukce ložiska zajistit, aby kontakt mezi valivými prvky a oběžnými drahami minimalizoval tření. Toho je dosaženo pomocí následujících konstrukčních prvků:
Hladký povrch oběžných drah: Aby se snížilo tření, jsou vnitřní a vnější povrchy oběžných drah kuličkových ložisek obvykle přesně opracovány a leštěny, aby bylo zajištěno, že jejich povrchy jsou hladké a bezchybné. Vysoce přesné oběžné dráhy mohou snížit kontaktní odpor mezi valivými tělesy a oběžnými dráhami, a tím výrazně snížit tření.
Přesnost kuličky: Ocelové kuličky kuličkových ložisek s hlubokou drážkou musí mít velmi vysokou kulatost a hladkost, aby se zajistil rovnoměrnější kontakt během odvalování a snížilo se tření způsobené místním kontaktem. Vysoce přesné ocelové kuličky nejen snižují tření, ale také zlepšují životnost a spolehlivost ložisek.
Přiměřený úhel valivého kontaktu: Valivá tělesa kuličkových ložisek s hlubokou drážkou jsou rozmístěna pod určitým úhlem mezi vnitřním a vnějším kroužkem. Tato konstrukce může pomoci snížit tření a zvýšit nosnost ložiska. Optimalizací úhlové konstrukce může ložisko udržet nízké tření a zlepšit účinnost při zatížení ložiska.
2. Vysoce kvalitní technologie mazání
Mazání je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících tření a účinnost kuličkových ložisek. Vhodná maziva mohou výrazně snížit koeficient tření ložisek, a tím zlepšit účinnost a prodloužit životnost. Konstrukce kuličkových ložisek s hlubokou drážkou obvykle zahrnuje následující aspekty mazání:
Výběr maziva nebo maziva: Vysoce kvalitní mazivo nebo mazivo může účinně snížit přímé tření mezi kovovými povrchy, snížit opotřebení kovu a přehřátí. V podmínkách nízké rychlosti nebo vysokého zatížení má mazivo lepší přilnavost a může účinně zpomalit opotřebení. Ve vysokorychlostních aplikacích jsou maziva příznivější pro snížení tření a akumulace tepla.
Uzavřená nebo izolovaná konstrukce: Moderní kuličková ložiska s hlubokou drážkou obvykle používají utěsněnou konstrukci, aby se zabránilo vnikání prachu, vlhkosti a nečistot do ložiska a udržela se dlouhodobá stabilita maziva. Těsnicí kroužek nejen zabraňuje vnikání vnějších nečistot, ale také účinně udržuje mazivo uvnitř ložiska, snižuje tření a opotřebení a zlepšuje provozní účinnost.
Samomazná konstrukce: Některá špičková kuličková ložiska používají samomazné materiály, jako je grafitové mazání, keramické mazání atd. Tato konstrukce snižuje závislost na externím mazání, snižuje koeficient tření a dokáže udržet vysokou pracovní účinnost v drsné prostředí.
3. Přesný design vnitřního a vnějšího kroužku
Konstrukce vnitřního a vnějšího kroužku kuličkových ložisek s hlubokou drážkou má také důležitý vliv na tření a účinnost. Rozumná geometrie a tolerance mohou zajistit, že se valivá tělesa v ložisku hladce odvalují a minimalizují tření.
Výběr materiálu vnitřních a vnějších kroužků: Vysoce kvalitní ložiskové materiály, jako je chromová ocel s vysokým obsahem uhlíku nebo nerezová ocel, mají dobrou odolnost proti opotřebení a korozi. Tyto materiály mohou účinně snížit tření a zlepšit provozní účinnost a životnost ložisek.
Kontrola tolerance vnitřních a vnějších kroužků: Přesná kontrola tolerance je důležitou konstrukční metodou pro zajištění nízkého tření kuličkových ložisek s hlubokou drážkou. Pokud je lícování mezi vnitřním a vnějším kroužkem příliš volné, mezera se zvětší a tření se zvýší; zatímco pokud je lícování příliš těsné, tření bude příliš vysoké. Přísná kontrola tolerance proto zpřesňuje lícování mezi vnitřním a vnějším kroužkem, snižuje zbytečné tření a zlepšuje provozní efektivitu.
4. Optimalizovaný počet a velikost valivých těles
Počet a velikost valivých těles v kuličkových ložiskách přímo ovlivňuje tření a účinnost. Konstrukce ložisek obvykle optimalizuje počet a velikost valivých těles podle skutečného zatížení a požadavků aplikace, aby se zlepšila účinnost.
Počet valivých prvků: Zvýšení počtu valivých prvků může sdílet více zatížení a snížit tlak na každý valivý prvek, čímž se sníží tření. Příliš mnoho valivých prvků však může způsobit přílišnou hustotu ložiska a zvýšení tření, takže rozumný výběr počtu valivých prvků je klíčem k zajištění nízkého tření.
Velikost valivých těles: Menší valivá tělesa obvykle znamenají nižší tření a vyšší rychlost. Přesným navržením valivých prvků různých velikostí je možné zlepšit účinnost a zároveň zajistit, že ložisko unese dostatečné zatížení.
5. Tepelné hospodářství ložisek
Kuličková ložiska generují během provozu určité množství tepla a akumulace tepla zvýší tření a sníží účinnost. Proto konstrukce ložiska obvykle bere v úvahu rozptyl a odvod tepla.
Konstrukce kompenzace tepelné roztažnosti: Při konstrukci ložiska je třeba vzít v úvahu koeficient tepelné roztažnosti materiálu, aby bylo zajištěno, že ložisko si může zachovat přesné rozměry a dobré uložení za podmínek vysokých teplot, aby se zabránilo zvýšenému tření způsobenému tepelnou roztažností.
Tepelně vodivé materiály: V prostředí s vysokým zatížením a vysokou rychlostí ložiska často používají materiály s dobrou tepelnou vodivostí, které pomáhají odvádět teplo a snižují zvýšené tření a sníženou účinnost způsobenou přehříváním.
