Tabela tolerancji wciskania łożysk: zakłócenia, pasowania i zasady montażu

Zespół konserwacyjny wciska łożysko 6205 na wał, który został odbudowany poprzez spawanie i ręczne toczenie. Łożysko wsuwa się po dwóch lekkich dotknięciach, co oznacza, że ​​podpisali umowę. Osiem tygodni później na gnieździe wału widoczne są rdzawobrązowe ślady po cierniu, pierścień wewnętrzny skrzywił się o kilka stopni wokół gniazda, a smar jest pełen drobnego proszku żelaza. Nic w tabeli tolerancji pasowania wtłaczanego łożysk nie było błędne. Odczytali zły wers.

Wykres tolerancji pasowania wtłaczanego spełnia dokładnie jedno zadanie. Przelicza klasę tolerancji wału lub oprawy na zakres wcisku, zwykle podawany w mikronach, dla danego otworu łożyska. Nie powie Ci, czy to gniazdo wytrzyma wzrost temperatury o 90 stopni, czy pierścień pełza pod obciążeniem obrotowym ani jakiej siły będzie potrzebować prasa. Kolejność działania jest prosta: wybierz pasowanie na podstawie kierunku obciążenia i obrotu, sprawdź powstałe zakłócenia, a następnie sprawdź utratę luzu i siłę docisku. Wszystko poniżej jest zgodne z tą kolejnością.

Co konwertuje wykres tolerancji wciskania

Zakłócenia to długość, a nie wartość procentowa. W przypadku pierścienia wewnętrznego łożyska na wale jest to średnica zewnętrzna wału minus średnica otworu łożyska, a liczba dodatnia oznacza, że ​​pierścień musi zostać rozciągnięty, aby pasować. Liczby ujemne opisują luz, a nie dopasowanie i to właśnie z nich pochodzą pierścienie pełzające.

Prawie każdy opublikowany wykres opiera się na klasach tolerancji ISO 286. Wały mają małe litery, takie jak j, js, k, m, n, p i r; oprawy są oznaczone wielkimi literami, takimi jak H, J, K, M, N i P. Cyfra po literze oznacza klasę, a klasa 6 jest normalnym wyborem dla gniazd łożysk, ponieważ klasa 7 prawie podwaja zakres, nie przynosząc żadnych realnych korzyści.

Komplikacją, którą większość wykresów ukrywa w przypisie, jest to, że otwór łożyska tocznego nie jest otworem nominalnym. Łożyska klasy normalnej są produkowane z otworem o średnicy nominalnej lub mniejszej i nigdy większej, zatem zakres odchyleń przebiega od zera do wartości granicznej ujemnej. Dla otworu o średnicy 25 mm pasmo to wynosi od 0 do minus 10 mikronów; dla otworu o średnicy 100 mm wynosi ona od 0 do minus 20 mikronów. Praktyczną konsekwencją jest to, że faktycznie uzyskiwane zakłócenia są większe, niż sugeruje samo odchylenie wału, a rozpiętość pomiędzy najluźniejszym i najciaśniejszym zespołem jest większa, niż zakłada większość projektantów.

Spójrz, jak szeroka jest ta prawa kolumna. Gniazdo o średnicy od 30 do 50 mm na wale m6 może wynosić 9 mikronów lub 37 mikronów, w zależności od tego, gdzie wał i pierścień znajdą się w ich własnych zakresach tolerancji. Jeśli projekt działa tylko na jednym końcu tego zakresu, wykres nie rozwiązał problemu; przeniósł go jedynie do hali produkcyjnej.

Łożyska kulkowe zwykłe Polecane produkty Zobacz produkt →

Produkty z cienkimi pierścieniami najbardziej cierpią z powodu tego rozrzutu. Standardowe łożysko kulkowe zwykłe ma ściankę pierścienia wewnętrznego na tyle cienką, że kilka dodatkowych mikronów wcisku zużywa mierzalny luz wewnętrzny, dlatego też jedna linia wykresu pasująca do łożyska wałeczkowego o dużym przekroju może być zbyt agresywna dla małego łożyska kulkowego o tym samym otworze.

Kierunek obrotu i obciążenia Zdecyduj, który pierścień jest szczelny

Wykres przedstawia liczby, a nie decyzje. Decyzję rozpoczyna się od jednego pytania: który pierścień obraca się w zależności od kierunku obciążenia? Którykolwiek pierścień przenosi obciążenie obrotowe w stosunku do wektora obciążenia, musi być pasowany z wciskiem, ponieważ w przeciwnym razie pierścień będzie pełzał wokół swojego gniazda w małych odstępach, zużywa się gniazdo i ostatecznie niszczy zarówno otwór, jak i wał.

W typowym silniku elektrycznym lub skrzyni biegów pierścień wewnętrzny obraca się wraz z wałem, podczas gdy kierunek obciążenia pozostaje w przybliżeniu stały w przestrzeni. Ten pierścień wewnętrzny jest ciasno pasowany, zwykle k6 lub m6 na wale, a pierścień zewnętrzny pracuje w oprawie H7 lub J7, która umożliwia lekkie pasowanie na wcisk lub nawet niewielki luz. Odwróć układ, tak jak ma to miejsce w przypadku piasty koła lub koła pasowego napinającego, gdzie obciążenie obraca się wraz z pierścieniem zewnętrznym, a logika jest odwrotna: obudowa staje się osadzona ciasno, a wał luźnym.

Jeżeli oba pierścienie są poddawane działaniu obciążenia obrotowego lub gdy obciążenia udarowe odwracają kierunek, żadne z gniazd nie może być luźne. W takiej sytuacji powszechne są dwurzędowe łożyska skośne, ponieważ przejmują połączone obciążenia promieniowe i osiowe z obu kierunków, a ich dwa rzędy dzielą obciążenie, dzięki czemu nacisk w gnieździe pozostaje umiarkowany. Projektanci, którzy je określają, zwykle utrzymują wał na poziomie m6, a obudowę na poziomie N7 lub P7, zamiast luzować jedną stronę.

Łożyska kulkowe skośne dwurzędowe serii 32, 33 Łożyska kulkowe skośne dwurzędowe serii 32, 33 Princinal Dimensions (mm) Bearing Designations Basic Ratings Maxronoutspeed Mass(kg) d D B r P.NO. Shielded Seal... Zobacz produkt →

Jeden szczegół łatwo przeoczyć. Układ nieruchomo-pływający wymaga jednego łożyska umieszczonego osiowo i jednego, które może się ślizgać, a łożysko pływające musi pracować z luzem lub pasowaniem przejściowym, tak aby wał mógł rosnąć bez obciążania elementów tocznych. Blokowanie obu końców za pomocą ciasnych pasowań sprawia, że ​​wzrost temperatury staje się problemem napięcia wstępnego.

Odczytywanie liczb zakłóceń

Kolizja nie skaluje się wraz z rozmiarem otworu

Powszechnie przyjmuje się, że podwojenie średnicy otworu podwaja wcisk. Tak nie jest, przynajmniej nie w przypadku ustalonej klasy tolerancji. Odchyłki wału klasy 6 rosną powoli wraz ze średnicą, ponieważ są zbudowane z jednostki tolerancji, która rośnie wraz z pierwiastkiem sześciennym średnicy, podczas gdy pas otworu łożyska rośnie stopniowo zgodnie z normą. Poniższy wykres pokazuje, co to oznacza w praktyce.

Odczytuj słupki jako średnie, a nie wartości docelowe. Przejście z otworu o średnicy 10–18 mm na otwór o średnicy 80–120 mm z grubsza podwaja średnie zakłócenia, z około 13 mikronów do około 24 mikronów, podczas gdy sama średnica wzrasta sześciokrotnie lub więcej. Luka ta istnieje, ponieważ jednostka tolerancji za wałem klasy 6 rośnie znacznie wolniej niż średnica nominalna. Praktyczny efekt jest taki, że małe łożyska są proporcjonalnie ciaśniejsze pod względem naprężenia pierścienia niż duże łożyska w tej samej klasie pasowania. To wyjaśnia, dlaczego gniazdo K6, które wydaje się delikatne za łożyskiem 100 mm, może wydawać się wyraźnie twarde za łożyskiem 15 mm, i dlatego też małe, wysokoobrotowe wrzeciona często poruszają się o jeden stopień luźniej. Użyj wysokości prętów, aby ocenić kierunek i wielkość zmiany, a następnie przed cięciem metalu potwierdź rzeczywiste odchylenia graniczne w bieżącym wydaniu normy.

Wzrost termiczny może usunąć dopasowanie

Zakłócenia nie są trwałe. Gdy pierścień zewnętrzny nagrzewa się bardziej niż oprawa lub gdy obudowa rozszerza się szybciej niż stal łożyskowa, pasowanie staje się luźne. Następny wykres pokazuje, jaka część zimnych zakłóceń utrzymuje się wraz ze wzrostem temperatury, dla trzech popularnych materiałów obudowy.

Skrajnym przypadkiem w tym porównaniu są obudowy aluminiowe. Ich rozszerzalność cieplna jest w przybliżeniu dwukrotnie większa niż w przypadku stali łożyskowej, więc obudowa wytrzymująca 20 mikronów wcisku pod kątem 20 stopni może stracić większość tego trzymania do czasu osiągnięcia wzrostu temperatury o 80 stopni. Stalowa obudowa w połączeniu ze stalowym łożyskiem jest znacznie stabilniejsza, ponieważ obie części rosną niemal w tym samym tempie, a dopasowanie prawie się nie przesuwa. Pomiędzy nimi znajduje się żeliwo, co jest jednym z powodów, dla których pozostaje popularne w obudowach skrzyń biegów i pomp. Wniosek jest taki, że dopasowanie należy oceniać w temperaturze roboczej, a nie na stole montażowym, i że każda aluminiowa obudowa przenosząca obciążenie obrotowe wymaga cięższej klasy, takiej jak m6 lub n6, aby po prostu utrzymać kontakt, gdy jest gorąca. Tam, gdzie obudowa nagrzewa się i nie można jej nadać wyższej klasy, osiowy występ ustalający lub zacisk końcowy są bardziej niezawodnym rozwiązaniem niż dodanie większej ilości wcisku. Temperatura wyjaśnia również, dlaczego łożysko, które działało prawidłowo na stanowisku testowym, może nadal pełzać podczas pracy po zwiększeniu mocy silnika.

Siła montażowa, utrata luzu i wybór dopasowania

Siła nacisku podąża za zakłóceniami liniowo

Siła docisku decyduje o tym, czy praca zostanie wykonana za pomocą prasy trzpieniowej, prasy hydraulicznej czy młotka, którego nikt nie powinien używać. Rośnie w linii prostej z interferencją, co ułatwia oszacowanie na podstawie wykresu przed zamówieniem pojedynczej części. Poniższe wartości zakładają łożysko o średnicy 40 mm z pierścieniem wewnętrznym o szerokości 15 mm wciśniętym na pełny wał stalowy.

Każde dodatkowe 5 mikronów interferencji dodaje około 3,6 kN siły montażowej, co jest rodzajem prostoliniowej relacji, którą możesz utrzymać w głowie na ławce. Liniowość jest przydatna, ponieważ umożliwia dobranie rozmiaru prasy na podstawie wykresu bez wykonywania pełnych obliczeń naprężenia kontaktowego, a także wyjaśnia, dlaczego stosy tolerancji są najcięższe podczas montażu. Gniazdo zaprojektowane na około 15 mikronów może wymagać dwukrotnie większej siły niż oczekiwana, jeśli wał i pierścień znajdą się na ciasnym końcu swoich opasek. Siła jest również sygnałem jakości, który warto odnotować: jeśli łożysko, które powinno wymagać 12 kN, ślizga się ręcznie, gniazdo jest za małe, a jeśli wymaga znacznie więcej niż szacowano, gniazdo jest za duże, zwężone lub uszkodzone. Pełny kolejność montażu łożysk skośnych dwurzędowych warto przeczytać przed zastosowaniem którejkolwiek z tych liczb, ponieważ siła powinna zawsze działać przez montowany pierścień, a nie przez kulki.

Łożyska kulkowe dwurzędowe Łożyska kulkowe dwurzędowe Zobacz produkt →

Porównanie js6, k6 i m6 obok siebie

Sama interferencja nie gwarantuje dopasowania. Klasa, która wygląda na ciasną w mikronach, może nadal być łatwa w montażu, jeśli gniazdo jest krótkie, a pierścień jest mały, a klasa, która wygląda na umiarkowaną, może być niewygodna, jeśli obudowa jest cienkościenna. Poniższa mapa radarowa ocenia trzy popularne klasy wałów na podstawie pięciu praktycznych kryteriów.

js6 jest łatwy w montażu i łatwy do demontażu, ale zapewnia najmniejszą odporność na pełzanie, dlatego nadaje się do lekkich, stabilnych, zasadniczo nieobrotowych ładunków, gdzie występ ustalający już zapobiega ruchowi osiowemu. k6 to rozwiązanie ogólnego zastosowania w przypadku normalnych obciążeń promieniowych obracającego się pierścienia wewnętrznego, które nadal umożliwia demontaż za pomocą standardowego ściągacza. m6 zamienia wygodę montażu na pewniejszy chwyt, którego tak naprawdę potrzeba przy dużym obciążeniu lub obciążeniu udarowym, cienkościennej obudowie lub aluminiowym siedzisku. Żaden z trzech nie wygrywa na każdej osi i właśnie o to chodzi, aby je porównać w ten sposób, zamiast czytać pojedynczą wartość interferencji. Jeśli w historii awarii Twojej maszyny dominują wibracje i pełzanie, zaakceptuj ciaśniejszy montaż i zaplanuj odpowiednią prasę z kontrolowanym miernikiem siły. Jeśli prawdziwym ograniczeniem jest dostęp serwisowy, zaakceptuj luźniejszą klasę i dodaj element ustalający osiowo, aby pierścień nie mógł chodzić.

Praktyczna lista kontrolna przed podjęciem ataku

1. Zdecyduj, który pierścień obraca się w zależności od kierunku obciążenia. Pierścień ten jest pasowany z wciskiem, a drugi z pasowaniem przejściowym lub luzem.
2. Przekształć klasę otworu łożyska w pasmo odchylenia. Otwory w klasie normalnej nigdy nie są zbyt duże, dlatego zespół zawsze biegnie od zera w dół.
3. Sprawdź zakłócenia w temperaturze roboczej, a nie w temperaturze pokojowej, szczególnie w przypadku obudów aluminiowych lub magnezowych.
4. Oszacuj siłę docisku na podstawie tabeli i porównaj ją z wydajnością prasy i siłą montażową, jaką pierścień może bezpiecznie wytrzymać.
5. Upewnij się, że luz pochłaniany przez interferencję nie pochłania więcej niż około połowy wewnętrznego luzu łożyska.
6. Sprawdź, czy proces obróbki rzeczywiście może utrzymać określoną tolerancję. Żaden wykres nie przetrwa tokarki, która nie wytrzyma 10 mikronów.

Nic z tego nie zastąpi standardu. Wykres jest skrótem do tabel ISO, a tabele te zmieniają się pomiędzy wydaniami. Wykres daje szybki sposób sprawdzenia poprawności projektu, zanim dotrze on do hali produkcyjnej: najpierw zakres interferencji, następnie straty cieplne, po trzecie siła docisku, na końcu odporność na pełzanie. O godz Łożysko Ningbo Wanshuna , budujemy łożyska zwykłe i dwurzędowe skośne w zakresie średnic od 10 do 120 mm i zdecydowanie wolelibyśmy odpowiedzieć na pytanie dotyczące pasowania przed włączeniem prasy niż po złomowaniu gniazda wału.