Mi a forgócsapágy nyomatéka? Súrlódás, képletek és kiválasztási útmutató

Amikor egy daru felső szerkezete tétovázik egy hideg reggel első lendítésénél, a probléma ritkán van egyedül a motorban. Sokkal gyakrabban senki sem méretezte a hajtást a csapágy belsejében megbúvó nyomatékhoz. A forgócsapágy forgatónyomatéka nem egy rögzített adat, amely az adatlapon a terhelési értékek mellé van nyomtatva. Ez az az ellenállás, amelyet a csapágy a forgással szemben kelt: a terhet hordozó gördülő elemek súrlódása, a gyűrű mentén futó tömítőajkak és a fogaskerekek fogai, ahol egy integrált fogaskerék van felszerelve. A rövid válasz a következő: a forgócsapágy nyomatéka változó súrlódási terhelés, általában 1,5-2-szer nagyobb letöréskor, mint egyenletes futásnál, és a hajtás méretezésének középpontjában áll, nem a széleken.

Három különböző „nyomaték” keveredik össze a forgatási alkalmazásokban

Mielőtt bármit is kiszámítana, válassza szét azt a három mennyiséget, amelyet a mérnökök véletlenül "forgatónyomatéknak" neveznek, mert az egyik érték szinte semmit sem mond el a többiről.

• Csapágy súrlódási nyomatéka — a gördülőelemek, tömítések és fogaskerekek által a csapágy belsejében keltett ellenállás. Általában ezt jelenti a kifejezés.
• Szükséges meghajtó nyomaték — minden, amit a motornak vagy a fogaskeréknek biztosítania kell: csapágysúrlódás plusz tehetetlenség gyorsítás közben, plusz üzemi ellenállás, például szélterhelés vagy ásási reakció.
• Tartási vagy fékezőnyomaték — az a statikus nyomaték, amelyet a hajtás károsodás nélkül képes ellenállni. Ez meghajtó specifikáció, nem csapágy.

A forgócsapágy adatlapja ritkán említ egyetlen súrlódási nyomatékszámot, és ez a kihagyás szándékos. A súrlódás függ a ténylegesen alkalmazott axiális terheléstől, radiális terheléstől és billenési nyomatéktól, az Ön által megrendelt hézagtól vagy előterhelési osztálytól, a kenőanyag viszkozitásától és a hőmérséklettől. Két egyforma gyűrű háromszorosára is eltérhet a mért ellenállásban a feladattól függően, ezért a legtöbb kiválasztási hiba ott kezdődik, amikor állandóként kezeljük.

A forgócsapágy súrlódási nyomatékának három összetevője

A gyártók a teljes súrlódási nyomatékot három rész összegeként modellezik: M = Mf Ms Mg. Mindegyik másként viselkedik a szolgáltatásban, ezért számít a felosztás.

Teherhordó súrlódási nyomaték (Mf)

A gördülési ellenállás ott jön létre, ahol golyók vagy görgők találkoznak a futópályákkal az alkalmazott axiális terhelés, a radiális terhelés és a billenő nyomaték hatására. Terheléssel nő, meredeken, olyan nagy nyomatékú terhelések hatására, amelyek a versenypálya egyik oldalát erősen érintkezésbe nyomják. A golyós kialakítások pontszerű érintkezést és általában alacsonyabb ellenállást mutatnak; A görgős kialakítások méretenként nagyobb terhelést hordoznak, nagyobb súrlódás árán teljes terhelés esetén.

Tömítés súrlódási nyomatéka (Ms)

A gyűrű felületén csúszó tömítőajkak a terheléstől szinte független ellenállást okoznak. Kisebb vagy enyhén terhelt csapágyakon a tömítések adják a teljes súrlódás nagy részét, és minden további ajak ezt növeli. Két azonos burkolatú, de eltérő tömítési elrendezésű csapágy ezért észrevehetően eltérő hajtásokat igényelhet.

Fogaskerekes súrlódás (Mg)

A fogaskerekes gyűrűk növelik a súrlódást a fogaskerék és a gyűrű felületén, amit a hajtómű minősége, a modul, a kenés és a hálókiigazítás befolyásol. A külső hajtóműves egységeknél a rosszul beállított fogaskerék mind megnövekedett nyomatékként, mind helyi fogkopásként jelenik meg.

Mivel ezek az alkatrészek a mérettől és az igénybevételtől függően eltérően skálázhatók, a szerkezetválasztás alakítja a nyomaték költségvetését. Könnyű és közepes teljesítményű berendezésekben, mint például napelemes nyomkövetők, kis pozícionálók és élelmiszeripari gépek, a egysoros golyós csapágy elég alacsonyan tartja a gördülési és tömítési súrlódást ahhoz, hogy a kompakt, kis teljesítményű hajtások életképesek maradjanak.

Egysoros golyós forgócsapágy a könnyű forgatáshoz Egy sor edzett acélgolyóval ez a csapágy alacsonyan tartja a gördülést és a tömítési súrlódást, így a napelemes nyomkövetők, kis pozicionálók és élelmiszeripari gépek kompakt hajtásai életképesek maradnak. A hőkezelt futópályák, a tömítési lehetőségek és az egyszerű telepítés hosszú, stabil működést biztosítanak. Termék megtekintése →

A forgócsapágy nyomatékának kiszámítása

A komoly projektek mindkét irányból megdolgozzák a számokat.

A rendelkezésre álló teljesítményből

A gyakorlati hajtásoldali képlet M = P / ω, ahol P a gyűrűn leadott teljesítmény, ω pedig a szögsebesség radián per másodpercben. Az 1 fordulat/perc sebességgel forgó platform ω = 2π/60 ≈ 0,105 rad/s sebességgel fordul. Ha ezen a fordulatszámon 1,5 kW éri el a gyűrűt, a rendelkezésre álló nyomaték körülbelül 1500 / 0,105 ≈ 14 300 N·m, nagyjából 14 kNm. Futtassa az aritmetikát fordított sorrendben, és ellenőrizze, hogy a javasolt motor és sebességváltó valóban képes-e teljesíteni azt, amit az alkalmazás megkövetel valódi forgási sebesség mellett.

Súrlódástól

Az első lépéses becslés megszorozza az egyenértékű érintkezési terhelést a versenypálya sugarával és a kombinált súrlódási együtthatóval: M ≈ µ × F × d/2. A kb. 0,005 és 0,015 közötti µ üzemi értékek fedik a gördülő érintkezőt és a tömítéseket, az alsó véggel az enyhén előfeszített golyós kialakításokhoz meleg, jól kenhető körülmények között, a felső véggel pedig az erősen terhelt vagy hidegen futó egységekhez. A gyártói képletek ezt olyan polinomokká finomítják, amelyek külön-külön mérlegelik az axiális, radiális és nyomatéki tagokat, ezért becslés helyett használja őket a végső ellenőrzéshez.

A vám fennmaradó részének hozzáadása

A teljes kereslet M_drive = M_súrlódás M_tehetetlenség M_working. A tehetetlenségi nyomaték dominál a gyorsan indexelő automatizálási és nyomkövető rendszereken; a munkaellenállás dominál a kotrógépeken és a darukon. Ahol a csigakerekes forgóhajtás helyettesíti a nyitott fogaskereket, a zárt áttétel a motor szerény nyomatékát a gyűrűnek szükséges nagy kimeneti nyomatékká alakítja át, és hogyan alakítja az áttétel a nyomatékot és a fordulatszámot megérdemel egy saját ellenőrzési lépést, mielőtt rögzíti a motor méretét.

Indítási nyomaték versus futási nyomaték

A forgócsapágyon mért letörési nyomaték általában 1,5-2-szerese az állandó futási értéknek, és hideg időben a rés kiszélesedik. Három hatás okozza: a terhelés alatti statikus súrlódás nagyobb, mint a mozgó súrlódás, a zsír megmerevedik, amíg a gördülőelemek vastagabb filmet nem szántanak át az első néhány fordulatnál, és a tömítőajkak erősebben tapadnak, mielőtt felmelegednének és alkalmazkodnának. A hajtás kiválasztásához ez azt jelenti, hogy a motor, a sebességváltó és a biztonsági szelep beállításainak a letörési csúcsot kell törölniük, nem a futó átlagot – ez az ellenőrzés a leginkább a teljes terhelés alatt induló berendezéseknél számít, mint például a kotrógép felső szerkezetei és az üsttartók.

Mi nyomja fel vagy le a forgócsapágy nyomatékát

• Szabadság vagy előterhelési osztály: az előfeszített gyűrűk merevebbek és jobban ellenállnak a forgásnak; nyomaték árán vásárolják meg a pontosságot.
• A terhelés nagysága és a billenési nyomaték: a nehezebb, a középponttól eltérő terhelések növelik a futópálya érintkezési nyomását és a súrlódást.
• Hőmérséklet és kenőanyag: Az alacsony hőmérsékletű vagy nagy viszkozitású zsír növeli az indítási és a futási nyomatékot.
• Tömítés kialakítása: extra ajkak és szorosabb érintkezés állandó húzást adnak.
• Szerelési pontosság: a nem lapos rögzítési felület vagy a csavarok egyenetlen meghúzása eltorzítja a gyűrűket és egyenetlenül terheli a futópályát.
• Fogaskerék háló beállítás: a rosszul beállított fogaskerék növeli a fogaskerekes súrlódást és felgyorsítja a kopást.

A betöltési karakter legalább annyira számít, mint a betöltés mérete. A lengő vagy fordított munkaciklusok az érintkezési zónát a versenypálya körül mozgatják, így az ellenállás a ciklus során változik; érdemes áttekinteni hogyan kezelik az egysoros golyós kialakítások az ingadozó terheléseket szolgálati profil véglegesítése előtt.

A skála legsúlyosabb végén – kikötői daruk, alagútépítő gépek, nagy kotrógépek – a nagyobb súrlódást fogadják el a kapacitás áraként, ahol a 13-as sorozatú háromsoros görgős forgócsapágy kiérdemli a helyét: a különálló futópályák egymástól függetlenül hordozzák az axiális, radiális és nyomatékos terheléseket, így egyetlen sor sem kerül veszélybe.

13-as sorozatú háromsoros görgős forgócsapágy nagy terhelésekhez A különálló futópályák egymástól függetlenül hordozzák az axiális, radiális és nyomatékos terhelést, így ez a 13-as sorozatú csapágy alkalmas kikötődarukhoz, alagútépítő gépekhez és nagy kotrógépekhez, ahol a kapacitás meghaladja a súrlódást. Az ötvözött acélszerkezet és az egyszerűsített karbantartás támogatja az igényes munkaciklusokat. Termék megtekintése →

Mit kell megerősíteni szállítójával a rendelés előtt

1. Súrlódási nyomaték adatok a terheléseknél – indulási és üzemi értékek, nem egy kevert szám.
2. Vizsgálati feltételek – az a terhelés, sebesség és hőmérséklet, amelyen ezeket az értékeket mérték.
3. Hézag- vagy előterhelési osztály – és mit tesz ez a várt ellenállással.
4. Tömítések és zsírok specifikációja – ajakszám, zsírtípus és töltési szint, valamint viselkedés a hideg éghajlaton.
5. Fogaskerék-minőség és holtjáték – fogaskerekes gyűrűkhöz, mivel a háló minősége közvetlenül a magnéziumba táplálható.
6. Elfogadási kritériumok – mért forgási nyomaték határérték a szállítás előtti centrifugálási teszten.

Amikor a súrlódás plusz a munkanyomaték meghaladja azt, amit a fogaskerék- és reduktor-elrendezés gazdaságosan kezel, sok vásárló integrált egységekre tér át; a vízszintes forgóhajtás a csapágyat, a mellékelt hajtóművet és a rögzítőházat egy összeillesztett szerelvényként csomagolja, így a nyomatékláncot rendszerként tervezték, nem pedig alkatrészekből.

Vízszintes forgó hajtás önzáró funkcióval Ez az integrált egység a csapágyat, a zárt hajtóművet és a rögzítőházat egy összeillesztett egységként tartalmazza, így a nyomatékláncot rendszerként tervezték. Az önreteszelő terhelés alatt is megtartja a pozíciót áram nélkül, ami akkor hasznos, ha a súrlódás és a munkanyomaték meghaladja a csap és a reduktor elrendezését. Termék megtekintése →

A forgócsapágy nyomatékát legjobb rendszertulajdonságként kezelni, nem katalógusállandóként. Ez a terhelés, a tömítés és a fogaskerék súrlódásának összege; indításkor kiugrik; és előfeszítéssel, hőmérséklettel, kenéssel és szerelési minőséggel mozog. Ossza meg valós terhelési eseteit – axiális, radiális, nyomaték-, fordulatszám- és hőmérséklet-tartományt – a csapágygyártóval mielőbb, és kérjen indítási és futási nyomatékadatokat ezekre a terhelésekre. Ez az egyetlen lépés megakadályozza a legdrágább meghibásodási módot az elforgatott alkalmazásokban: egy gépet, amely forog, de soha nem olyan könnyen, mint ahogy a rajz ígérte.