Co to są łożyska skośne? Kompletny przewodnik po projektowaniu i wyborze

Co to są łożyska skośne?

Kiedy wirnik pompy naciska na ciecz wewnątrz obudowy, na wał oprócz sił promieniowych wytwarzanych przez obrót działa stały nacisk osiowy. Standardowe łożysko kulkowe zwykłe z łatwością przyjmuje takie obciążenie promieniowe, ale nie jest zaprojektowane do przenoszenia stałego ciągu. Typowymi rezultatami są przedwczesne zużycie, rosnący hałas i uszkodzenie bieżni. Właśnie dla rozwiązania tej sytuacji zaprojektowano łożysko skośne.

Mówiąc technicznie, an łożysko kulkowe skośne to łożysko kulkowe, w którym bieżnia wewnętrzna i zewnętrzna są przesunięte względem siebie w taki sposób, że linia styku kulek z bieżniami styka się z osią wału pod kątem . Ze względu na kątową ścieżkę styku część przyłożonego obciążenia jest przenoszona wzdłuż osi łożyska. Łożysko może zatem przenosić połączone obciążenia promieniowe i osiowe w jednym kierunku, czego nie jest w stanie wytrzymać łożysko zwykłe tego samego rozmiaru przez dłuższy czas.

Kąt styku, mierzony pomiędzy promieniową płaszczyzną łożyska a linią łączącą punkty styku, jest głównym parametrem konstrukcyjnym. Większość łożysk kulkowych skośnych produkowanych jest z kątami nominalnymi wynoszącymi 15, 25, 30 lub 40 stopni , a każda wartość przesuwa równowagę pomiędzy nośnością osiową a prędkością. Nasz przewodnik po działaniu łożyska skośnego i czym różni się od łożysk promieniowych przechodzi przez geometrię prostszym językiem.

Jak działają łożyska skośne

Zamiast kulki osadzonej centralnie w ciągłym rowku, kulka jest utrzymywana w stałym położeniu kątowym pomiędzy dwiema przesuniętymi bieżniami. Gdy wał przesuwa się osiowo, nacisk przemieszcza się przez kąt zwilżania do występu bieżni, który został obrobiony maszynowo, aby go przyjąć. Obciążenie promieniowe przenoszone jest w dalszym ciągu w normalny sposób, zatem jedno łożysko spełnia obie funkcje jednocześnie.

Ważnym ograniczeniem jest to, że jednorzędowe łożysko skośne przenosi obciążenie osiowe tylko w jednym kierunku . Jeśli siła ciągu ulegnie odwróceniu, kulki stracą określoną ścieżkę styku, a łożysko musi zostać ułożone jako dopasowana para. Trzy standardowe układy to back-to-back (DB), face-to-face (DF) i tandem (DT). Pary DB i DF radzą sobie z ciągiem w obu kierunkach, natomiast pary tandemowe są wybierane, gdy obciążenie jest bardzo duże w jednym kierunku.

Napięcie wstępne to kolejna charakterystyczna cecha. W zastosowaniach wrzecionowych luz wewnętrzny jest celowo usuwany i pomiędzy kulkami a bieżniami ustawiana jest kontrolowana kompresja. Zwiększa to sztywność, poprawia dokładność biegu i zapobiega poślizgowi piłki przy dużej prędkości. Fabrycznie dopasowane pary są mierzone razem, tak aby napięcie wstępne było identyczne na obu łożyskach, dlatego też łączenie dwóch oddzielnie zakupionych pojedynczych łożysk rzadko daje taki sam wynik. Nasz wyjaśnienie, w jaki sposób łożyska kulkowe przenoszą obciążenie w konstrukcjach styków kątowych opisuje ścieżkę obciążenia bardziej szczegółowo.

Łożyska kulkowe skośne a łożyska kulkowe poprzeczne

Różnice projektowe

Łożysko kulkowe zwykłe ma ciągły, głęboki łuk bieżni w obu pierścieniach, a kulka jest osadzona centralnie, a efektywny kąt działania jest bliski zeru. Łożysko skośne ma przesunięte bieżnie, które powodują, że kulka dotyka określonego punktu na jej powierzchni. To przesunięcie tworzy trójkąt obciążenia, który umożliwia osiowe przenoszenie obciążenia.

Nośność i sztywność

W łożysku zwykłym nośność osiowa jest ograniczona, ponieważ kulka musi wspinać się po płytkiej stronie bieżni pod długotrwałym naciskiem, co powoduje naprężenie koszyka i wytwarza ciepło. Łożysko skośne jest obrabiane w taki sposób, że występ bieżni bezpośrednio podpiera kulkę. Dlatego też nośność osiowa wzrasta wraz z kątem działania, a sztywność fabrycznie dopasowanej pary jest znacznie wyższa, dlatego we wrzecionach obrabiarek dominują łożyska skośne.

Zachowanie prędkości i temperatury

Łożysko skośne o kącie 15 stopni pracuje prawie tak szybko, jak łożysko zwykłe tej samej serii, ponieważ droga obciążenia pozostaje blisko płaszczyzny promieniowej. Wraz ze wzrostem kąta zwilżania do 40 stopni wzrasta wewnętrzne tarcie toczne i spada prędkość maksymalna. W obrabiarkach i pompach taki kompromis jest zwykle akceptowalny, ponieważ sztywność i siła ciągu mają znaczenie większe niż ostatnie kilkaset obr./min.

Gdzie stosowane są łożyska skośne

Łożyska skośne pojawiają się wszędzie tam, gdzie maszyna łączy obciążenie promieniowe z określonym naciskiem. Najbardziej znanym przykładem jest wrzeciono obrabiarki, gdzie często nazywane jest po prostu łożyskami wrzeciona, ale ta sama konstrukcja spełnia wiele innych zastosowań przemysłowych.

• Wrzeciona obrabiarek: połączenie wysokiej sztywności, niskiego bicia i kontrolowanego napięcia wstępnego zapewnia dokładność operacji skrawania.
• Pompy odśrodkowe i pionowe: wirnik wytwarza stały nacisk osiowy, który łożysko przenosi wraz z obciążeniem promieniowym.
• Sprężarki: odwracalne obciążenia osiowe wymagają par DB lub DF, a wysoka sztywność zapewnia niski poziom wibracji.
• Skrzynie biegów i reduktory prędkości: przekładnie śrubowe wytwarzają siły osiowe, a łożyska skośne pochłaniają je bez nadmiernego luzu.
• Silniki elektryczne: silniki pionowe i silniki trakcyjne wykorzystują konstrukcję do zarządzania masą wirnika i ciągiem magnetycznym.
• Systemy samochodowe i robotyczne: elementy układu kierowniczego i przeguby robotów wykorzystują tę samą geometrię łożysk tam, gdzie dokładność pozycjonowania ma kluczowe znaczenie.

W wielu maszynach łożyska skośne i zwykłe współpracują ze sobą: łożysko zwykłe obsługuje położenie czysto promieniowe, podczas gdy łożysko skośne zarządza położeniem wzdłużnym. Zrozumienie tego podziału pracy jest pierwszym krokiem w każdym procesie doboru łożyska.

Wybór odpowiedniego łożyska skośnego

Zacznij od obciążenia osiowego. Określ jego kierunek, czy odwraca się i czy jest stały, czy obciążony udarami. Ta pojedyncza decyzja ustala zarówno kąt działania, jak i sposób montażu.

Następnie dopasuj serię do średnicy wału i całkowitego obciążenia. Trzy popularne serie metryczne kierują się tą samą logiką, co łożyska kulkowe zwykłe. Łożyska kulkowe skośne serii 7000 to seria lekka, przeznaczona do małych wałów i dużych prędkości. Łożyska kulkowe skośne serii 7200 pokrywają średnie obciążenia spotykane w pompach, silnikach ogólnych i lekkich skrzyniach biegów. Łożyska kulkowe skośne serii 7300 są zbudowane dla większych wałów i znacznych łącznych obciążeń.

Hurtownia łożysk kulkowych skośnych serii 7300 Eksporter, dostawcy, fabryka Ningbo Aosen Bearing Co., Ltd. to hurtownia łożysk kulkowych skośnych serii 7300 w Chinach, dostawcy, eksporterzy i fabryka łożysk, ... Zobacz produkt →

Hurtownia łożysk kulkowych skośnych serii 7200 Eksporter, dostawcy, fabryka Ningbo Aosen Bearing Co., Ltd. to hurtownia łożysk kulkowych skośnych serii 7200 w Chinach, dostawcy, eksporterzy i fabryka łożysk, ... Zobacz produkt →

Hurtownia łożysk kulkowych skośnych serii 7000 Eksporter, dostawcy, fabryka Ningbo Aosen Bearing Co., Ltd. to hurtownia łożysk kulkowych skośnych serii 7000 w Chinach, dostawcy, eksporterzy i fabryka łożysk, ... Zobacz produkt →

Następnie wybierz materiał klatki i uszczelnienie. Klatki mosiężne są preferowane w przypadku dużych prędkości i wibracji; stalowe klatki zapewniają wytrzymałość i są powszechne w cięższych seriach; Koszyki poliamidowe zapewniają cichą pracę przy umiarkowanych prędkościach. Łożyska otwarte dominują w świecie styków kątowych, ponieważ zastosowania wrzecion opierają się na smarowaniu olejem lub olejem i powietrzem, ale istnieją wersje uszczelnione, w których decydującym czynnikiem jest trwałość smaru.

Na koniec określ klasę napięcia wstępnego i stopień dokładności działania. Lekkie napięcie wstępne odpowiada dużej prędkości; średnie napięcie wstępne pasuje do pomp i maszyn ogólnych; duże napięcie wstępne zapewnia maksymalną sztywność kosztem maksymalnej prędkości. Standardowe klasy tolerancji pokrywają większość zastosowań przemysłowych, natomiast klasy P5 i lepsze należą do wrzecion i sprzętu pomiarowego. Nasz przewodnik dotyczący wyboru typów łożysk kulkowych porównuje te opcje z innymi rodzinami łożysk.

Jedna zasada zamówień ma większe znaczenie niż jakakolwiek inna: kupuj łożyska skośne w fabrycznie dopasowanych parach lub zestawach, gdy konstrukcja wymaga wstępnie naprężonego układu. Pojedyncze jednostki z różnych partii mogą nieznacznie różnić się wymiarami wewnętrznymi, a sztywność gotowego montażu uzależniona jest od jednakowego napięcia wstępnego po obu stronach.

Zaopatrzenie i kwestie jakości

Jakość łożyska skośnego jest ustalana przed opuszczeniem fabryki. Dokładność szlifowania bieżni, okrągłość pierścienia, klasa kulek, konsystencja koszyka, czystość smaru i zmierzony kąt styku określają zachowanie łożyska przy dużej prędkości. Rzetelny dostawca powinien być w stanie udokumentować te parametry, a nie po prostu podawać numer katalogowy.

Potwierdź także zasady parowania. Dopasowane zestawy należy mierzyć z tej samej partii, rejestrując odchylenie szerokości i wartość napięcia wstępnego. Jeśli dostawca nie jest w stanie wyjaśnić, w jaki sposób pary są dopasowywane, potraktuj dostarczone napięcie wstępne jako zmienną w swoim projekcie.

Warto także zajrzeć do fabryki znajdującej się za katalogiem. Eksporter posiadający własny zakład produkcyjny może kontrolować kontrolę wymiarową, badanie bicia, kontrolę hałasu i wibracji oraz końcowe smarowanie. Taki jest model w naszym zakładzie: asortymenty do styków kątowych i do głębokich rowków są produkowane we własnym zakresie pod podwójną kontrolą jakości i bezpośrednio eksportowane, co daje klientom jednego partnera w zakresie rozwiązań inżynieryjnych, spójności produktów i logistyki eksportu. Tolerancje, opcje klatek i obróbkę powierzchni można dostosować do projektów OEM, a klienci mogą dokonać audytu obiektu.

Krótko mówiąc, łożyska skośne sprawdzają się wszędzie tam, gdzie pojawia się obciążenie osiowe: wrzeciona, pompy, sprężarki, skrzynie biegów, silniki i maszyny precyzyjne. Wybierz ostrożnie kąt zwilżania, przestrzegaj zasady jednokierunkowości, kupuj dopasowane pary i sprawdzaj dane jakościowe dostawcy. Dobrze dobrane łożysko skośne zwraca się w postaci czasu pracy i długoterminowej dokładności.