01 Úvod: Pochopenie základného rozdielu

Guľôčkové ložiská používajú guľové valivé prvky, ktoré vytvárajú bodový kontakt s obežnými dráhami, čo vedie k nižšiemu treniu a vyššej rýchlosti. Valivé ložiská používajú valcové, kužeľové alebo guľové valivé prvky, ktoré sú v kontakte s obežnými dráhami, čím poskytujú vyššiu radiálnu nosnosť, ale nižšie limity rýchlosti. Voľba medzi týmito dvoma závisí od štyroch faktorov: veľkosť zaťaženia, požiadavka na rýchlosť, dostupný priestor a prevádzkové prostredie.

V priemyselných strojoch, systémoch na prenos energie, automobilových aplikáciách a zariadeniach na manipuláciu s materiálom má výber správneho typu ložiska priamy vplyv na spoľahlivosť zariadenia, frekvenciu údržby a celkové náklady na vlastníctvo. Ložisko vybrané pre nesprávnu kombináciu zaťažení-predčasne zlyhá, spôsobí neplánované prestoje a zvýšia náklady na výmenu.

Táto príručka poskytuje podrobné technické porovnanie medzi typmi guľôčkových ložísk a valčekových ložísk, zahŕňa konštrukčné princípy, výkonnostné charakteristiky, metodiku výberu a mapovanie aplikácií. Či už ste OEM konštruktér, manažér údržby alebo špecialista na obstarávanie, ktorý získava náhradné diely pre autá alebo priemyselné komponenty, táto príručka vám pomôže urobiť informovaný výber ložísk.

02 Čo je to guľôčkové ložisko?

Guličkové ložisko je valivé-ložisko, ktoré využíva guľové guľôčky medzi vnútorným a vonkajším krúžkom na zníženie trenia a podporuje radiálne aj axiálne zaťaženie. Bodový kontakt medzi guľôčkami a obežnými dráhami minimalizuje valivý odpor, čo umožňuje-vysokorýchlostnú prevádzku s nízkou tvorbou tepla.

Konštrukcia a komponenty

Štandardné guľôčkové ložisko pozostáva zo štyroch hlavných komponentov:

Vnútorný krúžok - sa montuje na otočný hriadeľ, zvyčajne s presahom. Obežná dráha vnútorného krúžku je dráha, po ktorej sa guľôčky odvaľujú.

Vonkajší krúžok - sedí v kryte, zvyčajne s vôľou. Obežná dráha vonkajšieho krúžku dopĺňa vnútorný krúžok na vedenie guľôčok.

Guľôčky (valiace sa prvky) - sférické prvky vyrobené z-vysokouhlíkovej chrómovej ocele (GCr15), nehrdzavejúcej ocele (440C) alebo keramiky (nitrid kremíka, Si3N4), ktoré prenášajú zaťaženie medzi krúžkami.

Klietka (pridržiavač) - oddeľuje loptičky, aby sa zabránilo ich kontaktu, udržiava rovnomerné rozostupy a usmerňuje pohyb loptičiek. Klietky sú vyrobené z lisovanej ocele, mosadze, alebo polyamidu (nylonu).

Typy guľkových ložísk

WXING Bearings vyrába niekoľko typov guľôčkových ložísk, z ktorých každé je skonštruované pre špecifické kombinácie zaťaženia-rýchlosti-prostredia:

Guľôčkové ložiská s hlbokými drážkami sú najpoužívanejším typom guľôčkových ložísk, ktoré sú schopné zvládnuť kombinované radiálne a axiálne zaťaženie pri vysokých rýchlostiach. Séria 6200 a 6300 sú priemyselné-štandardné veľkosti s priemerom otvoru od 10 mm do 100 mm+, dostupné v otvorenej, ZZ (tienenej) a 2RS (utesnenej) konfigurácii.

Zvýraznenie produktu WXING

Katalóg guľôčkových ložísk WXING obsahuje guľkové ložiská série 6200 (vŕtanie 10 mm) až po sériu 6300 (vŕtanie 17 mm+), ložiská s kosouhlým stykom (séria 3305) a axiálne guľkové ložiská. Štandardné modely sú dostupné bez minimálneho množstva objednávky (MOQ) a vlastné špecifikácie sú podporované s dodacou dobou 30-60 dní.

Možnosti tesnenia guľôčkových ložísk

Konfigurácia tesnenia guľôčkového ložiska určuje jeho ochranu pred znečistením a požiadavky na údržbu:

Otvorené (bez tesnení) - najnižšie trenie, najvyššia rýchlosť, ale vyžaduje externé mazanie a neposkytuje žiadnu ochranu pred znečistením. Používa sa v čistých, mazaných prostrediach, ako sú utesnené prevodovky.

ZZ (kovové štíty, obojstranné-) - bez{2}}kontaktné kovové štíty, ktoré znižujú vniknutie kontaminácie pri zachovaní vysokej rýchlosti. Vhodné do stredne prašného prostredia.

2RS (gumené tesnenia, obojstranné-obojstranné) -kontaktné-gumové tesnenia typu, ktoré poskytujú maximálnu ochranu pred kontamináciou. Vopred-mazané mazivom pre-bezúdržbovú prevádzku. Rýchlostné hodnotenie je znížené približne o 30-40% v porovnaní s otvorenými typmi.

03 Čo je to valčekové ložisko?

Valčekové ložisko je valivé -ložisko, ktoré používa namiesto guľôčok valcové, kužeľové, guľové alebo ihlové{1}}valčeky. Linkový kontakt medzi valčekmi a obežnými dráhami rozdeľuje zaťaženie na väčšiu plochu, čo umožňuje valčekovým ložiskám prenášať podstatne vyššie radiálne zaťaženie ako guľkové ložiská rovnakej veľkosti.

Konštrukcia a komponenty

Rovnako ako guľkové ložiská, aj valčekové ložiská pozostávajú z vnútorného krúžku, vonkajšieho krúžku, valčekov (valčekov) a klietky. Kritickým rozdielom je geometria valivého telesa: valčeky majú väčšiu kontaktnú plochu s obežnou dráhou, čo zvyšuje nosnosť, ale tiež zvyšuje trenie a tvorbu tepla.

Typy valivých ložísk

WXING Bearings vyrába nasledujúce typy valčekových ložísk:

Linkový kontakt vs. Bodový kontakt

Základný technický rozdiel medzi guľôčkovými ložiskami a valčekovými ložiskami spočíva v kontaktnej geometrii:

Bodový kontakt (guličkové ložiská): Gulička sa dotkne obežnej dráhy v jedinom bode. Kontaktná plocha je malá, čo má za následok nízke trenie, nízku tvorbu tepla a vysokú rýchlosť. Malá kontaktná plocha však obmedzuje maximálne zaťaženie, ktoré môže ložisko uniesť.

Linkový kontakt (valčekové ložiská): Valec sa dotýka obežnej dráhy pozdĺž priamky (úzky obdĺžnikový pás pri zaťažení). Väčšia kontaktná plocha rozloží zaťaženie na viac materiálu, čím sa výrazne zvýši nosnosť. Kompromisom-je vyššie trenie, viac tepla a nižšie rýchlostné limity.

Vo všeobecnosti platí, že valčekové ložisko môže niesť 2-3 krát väčšie radiálne zaťaženie ako guľôčkové ložisko s rovnakým priemerom otvoru. Avšak guľôčkové ložisko môže zvyčajne pracovať pri 2-3-násobku rýchlosti valčekového ložiska rovnakej veľkosti.

Zvýraznenie produktu WXING

Portfólio valčekových ložísk WXING zahŕňa kuželíkové ložiská (séria 30203, 32012), súdkové ložiská (23022MB, 22312CA-W33), valčekové ložiská (séria NU, FC3246168) a varianty ihlových ložísk (H4828J36). Štyri-radové valčekové ložiská (séria FC) sú navrhnuté pre aplikácie vo valcovniach s extrémne vysokým radiálnym zaťažením.

04 Guličkové ložisko verzus valčekové ložisko: Podrobné porovnanie

Kľúčové rozdiely medzi guľôčkovými a valčekovými ložiskami sú nosnosť, rýchlosť, koeficient trenia, tuhosť a rozmerový obal. Guličkové ložiská vynikajú rýchlosťou a všestrannosťou; valčekové ložiská vynikajú nosnosťou a tuhosťou.

05 Kedy zvoliť guľkové ložiská

Vyberte si guľkové ložiská, keď vaša aplikácia vyžaduje vysokú rýchlosť otáčania, nízku hlučnosť, nízke trenie alebo kombinované radiálne-axiálne zaťaženie s miernym zaťažením. Guličkové ložiská sú štandardnou voľbou pre elektromotory, ventilátory, čerpadlá, domáce spotrebiče, presné prístroje a automobilové pomocné systémy.

Špecifické aplikačné scenáre, kde sú guľkové ložiská správnou voľbou:

Elektromotory (1/4 HP až 500 HP): Guľôčkové ložiská s hlbokými drážkami sú priemyselným štandardom pre hriadele elektromotorov. Zvládajú kombinované radiálne zaťaženie od napnutia remeňa alebo ozubených pohonov plus axiálne zaťaženie od hmotnosti rotora motora. Typické modely: 6203 pre frakčné motory HP, 6304-6308 pre väčšie motory. Schopnosť otáčok až 15,000+ RPM s mazaním mazivom.

Domáce spotrebiče: Práčky, vysávače, mixéry a klimatizácie používajú guľôčkové ložiská s hlbokými drážkami (séria 6200{1}}6204) pre ich tichú prevádzku, nízku cenu a utesnený-dizajn na celý život.

Vysokorýchlostné ventilátory a dúchadlá: Odstredivé ventilátory, dúchadlá HVAC a turbodúchadlá vyžadujú ložiská, ktoré dokážu nepretržite pracovať pri 3 000 – 10 000 ot./min. Guličkové ložiská poskytujú rezervu otáčok a nízku tvorbu tepla potrebné pre tieto aplikácie.

Čerpadlá a kompresory: Odstredivé čerpadlá, vzduchové kompresory a chladiace kompresory používajú guľkové ložiská s kosouhlým stykom (séria 3305), ak je axiálne zaťaženie významné, alebo guľkové ložiská s hlbokou drážkou, ak je zaťaženie mierne.

Automobilové pomocné systémy: Náhradné diely pre autá, ako sú alternátory, vodné čerpadlá, kompresory klimatizácie a napínače remeňov, používajú miniatúrne až stredné guľôčkové ložiská (608, 6203-6205) pre ich kompaktnú veľkosť a bezúdržbový utesnený dizajn.

Presné prístroje: Lekárske prístroje, laboratórne vybavenie a meracie prístroje vyžadujú presné guľôčkové ložiská ABEC-5 až ABEC-9 pre ich plynulú rotáciu, nízku hádzavosť a nízky krútiaci moment.

06 Kedy zvoliť valčekové ložiská

Vyberte si valivé ložiská, keď vaša aplikácia zahŕňa veľké radiálne zaťaženie, rázové zaťaženie alebo kombinované radiálne-axiálne zaťaženie pri stredných rýchlostiach. Valivé ložiská sú štandardnou voľbou pre valcovne, dopravníkové systémy, ťažké stroje, banské zariadenia, poľnohospodárske stroje a stavebné stroje.

Špecifické scenáre použitia, kde sú valčekové ložiská správnou voľbou:

Stojany valcovacej stolice: Štvor{0}}radové valčekové ložiská (FC3246168 a podobné) sú účelovo-skonštruované pre hrdlá valcov, ktoré nesú extrémne vysoké radiálne zaťaženie (50-500+ ton) pri stredných rýchlostiach. Oddeliteľná konštrukcia umožňuje montáž na hrdlo kotúča bez odstránenia klinu.

Dopravníkové systémy a manipulácia s materiálom: Ložiská vysokozdvižných vozíkov a valčekové ložiská dopravníkov používajú valčekové alebo kuželíkové ložiská na manipuláciu s ťažkými paletovými nákladmi, nárazovými zaťaženiami pri nakladaní/vykladaní a nepretržitej prevádzke v prašnom prostredí.

Ťažké stroje a baníctvo: Aplikácie ložísk rýpadiel vyžadujú kužeľové a guľové ložiská pre otočné kruhy, pojazdové motory a pásové valčeky, kde sú rázové zaťaženia a znečistenie silné.

Poľnohospodárske zariadenia: Poľnohospodárske ložiská v traktoroch, kombajnoch a náradí používajú súdkové ložiská (23022 MB) a kuželíkové ložiská (30203, 32012) na zvládanie veľkých zaťažení, nárazov z poľných podmienok a nesúosovosti hriadeľa v dôsledku ohýbania rámu.

Veterné turbíny a žeriavy: Aplikácie otočných ložísk používajú guľkové alebo krížové{1}}ložiská s veľkým priemerom, aby zvládli kombinované axiálne, radiálne a momentové zaťaženia na rotujúcich konštrukciách.

Prevodovky a prevodovky: Kuželíkové ložiská (séria 30203, 32208) sa používajú v pároch na zvládanie kombinovaných radiálnych a axiálnych zaťažení zo šikmých alebo kužeľových ozubených kolies, s nastaviteľným predpätím pre optimálny záber ozubených kolies.

A čo vankúšové ložiská?

Ložiskové jednotky vankúšového bloku sú namontovaná ložisková zostava, ktorá môže obsahovať guľkové alebo valčekové ložiská. Kryt zjednodušuje inštaláciu a poskytuje riešenie pripravené na-na{2}}montáž pre dopravníkové systémy, poľnohospodárske stroje a zariadenia na manipuláciu s materiálom. WXING ponúka ložiská vankúšového bloku v konfiguráciách UCP (vankúš), UCF (prírubový) a UCT (napínač) s veľkosťou otvoru od 12 mm do 60 mm+.

07 Ako vypočítať životnosť ložiska: Vzorec L10

Vzorec životnosti ložísk L10 vypočítava počet hodín, ktoré prežije 90 % populácie ložísk pri danom zaťažení a rýchlosti. Vzorec je L10=(C/P)^px (1 000 000 / 60 n) hodín, kde C je základné dynamické zaťaženie, P je ekvivalentné dynamické zaťaženie, p je exponent -životnosti zaťaženia (3 pre guľôčkové ložiská, 10/3 pre valčekové ložiská) a n je rýchlosť otáčania v otáčkach za minútu.

Vzorec životnosti ložiska L10:

L10 = (C / P)^p x (1,000,000 / 60n)

kde:

L10=menovitá životnosť ložiska v hodinách (90 % spoľahlivosť)

C=základné dynamické zaťaženie (N alebo kgf)

P=ekvivalentné dynamické zaťaženie (N alebo kgf)

p=záťaž-exponent životnosti: 3 pre guľkové ložiská, 10/3 pre valčekové ložiská

n=rýchlosť otáčania (RPM)

Príklad výpočtu

Zvážte guľkové ložisko 6203 s hlbokou drážkou s nasledujúcimi parametrami:

Základná dynamická zaťažiteľnosť (C): 13 500 N

Ekvivalentné dynamické zaťaženie (P): 2 500 N

Rýchlosť otáčania (n): 3 000 ot./min

Exponent životnosti-zaťaženia (p): 3 (guličkové ložisko)

Podrobný{0}}výpočet{1}}krokov:

L10 = (13,500 / 2,500)^3 x (1,000,000 / (60 x 3,000))

L10 = (5.4)^3 x (1,000,000 / 180,000)

L10 = 157.46 x 5.556

L 10=874.8 hodín

Očakáva sa, že ložisko vydrží približne 875 hodín pri 90% spoľahlivosti pri danom zaťažení a otáčkach.

Pri rovnakom zaťažení a rýchlosti by malo valčekové ložisko s p=10/3 dlhšiu vypočítanú životnosť, pretože exponent životnosti-zaťaženia je vyšší, čo znamená, že zníženie zaťaženia má dramatickejší vplyv na životnosť. To je jeden z dôvodov, prečo sú valčekové ložiská uprednostňované pre aplikácie s vysokou záťažou-.

Dôležitá poznámka o životnosti ložísk

Životnosť L10 predstavuje čas, ktorý dosiahne 90 % zo skupiny identických ložísk bez únavového zlyhania. To znamená, že 10 % môže zlyhať skôr. Pre kritické aplikácie používajú inžinieri výpočty upravenej životnosti zahŕňajúce faktory spoľahlivosti (a1), faktory materiálu (a2) a faktory prevádzkových podmienok (a3), aby určili modifikovanú životnosť L10a.

08 Stupne kvality ložísk a normy

Kvalita ložísk je definovaná triedou presnosti (P0/P6/P5/P4/P2), úrovňou vibrácií (Z1V1 až Z4V4) a materiálovými normami. WXING Bearings vyrába v súlade s presnými toleranciami ISO 492 a GB/T 307 (čínska národná norma, ekvivalentná ISO 492). Vyššie presné triedy znižujú hádzanie, hluk a tvorbu tepla, ale zvyšujú náklady.

Presné triedy (ISO 492 / ABEC)

Úrovne vibrácií

Normy úrovne vibrácií (označenie Z/V) udávajú kvalitu hluku a vibrácií ložiska:

Z1V1: Štandardná úroveň vibrácií, vhodná pre všeobecné-aplikácie.

Z2V2: Nízke vibrácie, vhodné pre motory a spotrebiče, kde sa berie do úvahy hluk.

Z3V3: Veľmi nízke vibrácie, vhodné pre presné motory a tiché spotrebiče.

Z4V4: Ultra-nízke vibrácie, vhodné pre presné nástroje a vysokootáčkové vretená-.

WXING Bearings vykonáva vibračné testy na všetkých výrobných sériách a Z2V2 je predvolená úroveň kvality pre štandardné katalógové produkty. Typy Z3V3 a Z4V4 sú dostupné pre zákazníkov, ktorí vyžadujú zníženú hlučnosť, ako sú výrobcovia elektromotorov a výrobcovia OEM domácich spotrebičov.

Materiálové normy

GCr15 (SAE 52100 / 100Cr6): Ložisková oceľ s vysokým-uhlíkovým chrómom, štandardný materiál pre ložiskové krúžky a guľôčky. Tvrdosť: HRC 58-62 po tepelnom spracovaní. Prevádzková teplota: do 120C nepretržite.

Nehrdzavejúca oceľ (440C / 9Cr18Mo): Pre korozívne prostredie, spracovanie potravín a lekárske aplikácie. O niečo nižšia nosnosť ako GCr15.

Keramické (Si3N4): Keramické guľôčky v hybridných ložiskách pre elektromotory (zabraňujúce elektrickej erózii), vysokootáčkové vretená a korozívne prostredia.

09 Často kladené otázky

Otázka: Aký je hlavný rozdiel medzi guľôčkovým a valčekovým ložiskom?

Odpoveď: Guľôčkové ložiská používajú guľové valivé prvky, ktoré vytvárajú bodový kontakt s obežnými dráhami, čo vedie k nižšiemu treniu a vyššej rýchlosti. Valivé ložiská používajú valcové, kužeľové alebo guľové valivé prvky, ktoré sa dotýkajú vedenia, čím poskytujú vyššiu nosnosť, ale nižšie limity rýchlosti. Výber závisí od toho, či je primárnou požiadavkou rýchlosť alebo nosnosť.

Otázka: Ktorý typ ložiska je lepší pre-vysokorýchlostné aplikácie?

Odpoveď: Guličkové ložiská sú lepšie-pre vysokorýchlostné aplikácie. Guľôčkové ložiská s hlbokými drážkami môžu pracovať pri rýchlostiach až 4 milióny DN (priemer otvoru v mm vynásobený otáčkami za minútu), zatiaľ čo valčekové ložiská zvyčajne dosahujú maximálnu hodnotu 1 až 2 milióny DN v dôsledku vyššieho trenia pri kontakte vedenia. Pre elektromotory, ventilátory a turbíny sú štandardnou voľbou guľkové ložiská.

Otázka: Ktorý typ ložiska zvládne väčšie zaťaženie?

Odpoveď: Valčekové ložiská zvládajú väčšie zaťaženie ako guľkové ložiská. Linkový kontakt medzi valčekmi a obežnými dráhami rozdeľuje zaťaženie na väčšiu plochu, čo umožňuje valčekovým ložiskám niesť 2-3 krát väčšie radiálne zaťaženie ako guľkové ložiská s rovnakou veľkosťou otvoru. Pre valcovne, ťažké stroje a banské zariadenia sú valčekové ložiská povinné.

Otázka: Môžu guľkové ložiská zvládnuť radiálne aj axiálne zaťaženie?

Odpoveď: Áno, guľkové ložiská dokážu zvládnuť radiálne aj axiálne zaťaženie. Guľôčkové ložiská s hlbokými drážkami dokážu niesť axiálne zaťaženie až do 70 % ich radiálneho zaťaženia. Guličkové ložiská s kosouhlým stykom sú špeciálne navrhnuté pre kombinované zaťaženie s vyššou axiálnou kapacitou. Na rozdiel od toho, valčekové ložiská zvládajú iba radiálne zaťaženie, zatiaľ čo kuželíkové ložiská zvládajú oboje.

Otázka: Ako vypočítam životnosť ložiska pomocou vzorca L10?

Odpoveď: Vzorec životnosti ložiska L10 je L10=(C/P)^px (1 000 000 / 60 n) hodín, kde C je základné dynamické zaťaženie, P je ekvivalentné dynamické zaťaženie, p je 3 pre guľkové ložiská a 10/3 pre valčekové ložiská a n je rýchlosť otáčania v otáčkach za minútu. Tento vzorec udáva hodiny, počas ktorých prežije 90 % ložísk.

Otázka: Aký je rozdiel medzi utesnenými a otvorenými ložiskami?

Odpoveď: Otvorené ložiská nemajú žiadne tesnenia ani štíty, vyžadujú si externé mazanie a neponúkajú žiadnu ochranu pred kontamináciou. Tienené ložiská (ZZ) používajú kovové štíty na miernu ochranu pred znečistením pri zachovaní vysokej rýchlosti. Utesnené ložiská (2RS) používajú gumové tesnenia na úplnú ochranu pred kontamináciou a sú pred-mazané pre bezúdržbovú-prevádzku, ale rýchlosť je znížená o 30 – 40 %.

Potrebujete pomoc s výberom správneho ložiska?

WXING Bearings vyrába celý rad guľkových ložísk, valčekových ložísk a namontovaných ložiskových jednotiek. Náš inžiniersky tím vám môže pomôcť vybrať optimálny typ ložiska, veľkosť a konfiguráciu pre vašu aplikáciu.

Kontaktujte našich špecialistov na ložiská: cindy@wxingbearing.com

O ložiskách WXING

WXING Bearings (Zhejiang Waxing Electromechanical Co., Ltd.) vyrába presné ložiská od roku 1995. S 52+ výrobnými strojmi, 8,000+ štvorcovými metrami továrenskej plochy a exportom do 90+ krajín vyrába WXING guličkové ložiská, valčekové ložiská, vankúšové ložiská a špeciálne ložiská pre automobilový priemysel, ložiská typu Ne poľnohospodárske, stavebné a priemyselné aplikácie. Štandardné položky katalógu sa dodávajú bez MOQ; vlastné špecifikácie sú podporované s dodacími lehotami 30-60 dní.