Резюме
Предварителното натоварване е ключова технология в приложенията на лагери, особено за сачмени лагери с дълбоки канали. Правилното предварително натоварване може значително да подобри твърдостта на лагера, точността на въртене и експлоатационния живот, като същевременно потиска вибрациите и шума. Тази статия систематично обяснява основните понятия, основните функции, методите на приложение, принципите за оценка и практическите съображения за предварително натоварване на сачмени лагери с дълбок канал.
ⅠКакво е Preload?
Предварителното натоварване се отнася до прилагането на постоянно първоначално натоварване, в посока, обратна на номиналното натоварване, към лагера по време на монтажа. Това натоварване създава компресирано състояние между търкалящите елементи на лагера (стоманени топки) и каналите на вътрешния и външния пръстен, дори когато не е приложено външно натоварване, елиминирайки всякакъв първоначален хлабина в лагера и дори създавайки известно количество отрицателна хлабина (т.е. състояние на предварително натоварване).
Казано по-просто, предварителното натоварване прилага вътрешно налягане към лагера, преди той да започне работа, като го натяга предварително.
ⅡОсновните функции на предварителното зареждане
Прилагането на подходящо предварително натоварване към сачмени лагери с дълбок канал осигурява следните предимства:
1. Подобрена аксиална и радиална твърдост:Предварителното натоварване причинява еластична деформация в контактната точка между топките и каналите. Когато се приложи външно натоварване, лагерът трябва да преодолее тази първоначална деформация, преди да може да възникне по-нататъшно движение, което води до по-висока устойчивост на деформация (т.е. твърдост). Това е от решаващо значение за приложения, изискващи висока твърдост, като прецизни шпиндели на машинни инструменти и скоростни кутии.
2. Подобрена точност на въртене:Предварителното натоварване елиминира вътрешната хлабина на лагера, като ефективно потиска радиалната и аксиалната хлабина във валовете и намалява биенето на шпиндела, като по този начин осигурява по-висока точност на въртене.
3. Потиснати вибрации и шум:Тъй като луфтът е елиминиран, топките не се сблъскват по време на работа, намалявайки вибрациите и шума и осигурявайки по-плавна работа.
4. Удължен живот на умора (при определени условия):При леки натоварвания или натоварвания с различни посоки, подходящото предварително натоварване може да разпредели по-равномерно натоварването върху по-голям брой сачми, като избягва локализирано прекомерно напрежение и потенциално удължава живота на лагера при умора. Имайте предвид обаче, че прекомерното предварително натоварване може значително да съкрати живота на лагера.
Ⅲ. Методи за предварително зареждане
Въз основа на това дали предварителното натоварване може да се регулира след прилагане, то може да се категоризира като предварително натоварване с фиксирана-позиция или предварително натоварване с фиксирано-налягане. Сачмените лагери с дълбоки канали обикновено използват предварително натоварване във фиксирана-позиция.
1. Предварително натоварване с фиксирана-позиция
Относителното аксиално положение на вътрешния и външния пръстен на лагера е механично фиксирано, за да се постигне фиксирано предварително натоварване. Размерът на предварително натоварване се определя по време на инсталацията и не може да се променя. Обичайните методи включват:
①Използване на контрагайка:Гайката притиска вътрешния пръстен на лагера към рамото на вала или дистанционера.
②Използване на-заземени дистанционери:Между вътрешните или външните пръстени на два лагера се поставя прецизно-дистанционер с точно изчислена дължина. Когато е затегнат с крайна капачка или гайка, дължината на дистанционера определя количеството на предварително натоварване. Това е най-разпространеният и надежден метод.
③Регулиране на крайната капачка:Външният пръстен на лагера се затяга чрез регулиране на позицията на крайната капачка на корпуса на лагера.
2. Предварително натоварване при постоянно налягане
Този метод използва еластични елементи като пружини (дискови пружини, спирални пружини) за прилагане на постоянно предварително натоварване към лагера. Неговото предимство е, че предварителното натоварване остава стабилно въпреки повишаването на температурата или износването на лагера. Този метод е относително необичаен при сачмените лагери с дълбок канал и е по-често срещан при сачмените лагери с ъглов контакт.
Ⅳ Оценка на предварително натоварване и влияещи фактори
Предварителното натоварване не е точно изчислена стойност; по-скоро това е инженерен параметър, който изисква цялостен компромис-и оценка въз основа на работни условия и цели (твърдост, точност и живот).
Като правило предварителното натоварване обикновено е 20% до 30% от очакваното максимално работно натоварване. За високо-скоростни приложения предварителното натоварване трябва да е по-ниско, за да се намали генерирането на топлина; за приложения, изискващи висока твърдост, предварителното натоварване може да бъде увеличено по подходящ начин.
Връзка между количеството на предварителното натоварване и силата на предварителното натоварване: След прилагане на предварителното натоварване има нелинейна връзка между аксиалното изместване в лагера (т.е. предварителното натоварване δ) и получената сила на предварителното натоварване (F₀), което следва теорията на Херцианския контакт. Обикновено предварителното натоварване е пропорционално на мощността 3/2 на предварителното натоварване (F₀ ∝ δ^(3/2)). Това означава, че малко увеличение на предварителното натоварване може да доведе до значително увеличение на предварителното натоварване.
Основни влияещи фактори:
Допуски на годност:Намесата между лагера, вала и корпуса ще намали частично първоначалната хлабина на лагера, ефективно прилагайки индиректно предварително натоварване.
Температурни ефекти:По време на работа на системата може да има температурна разлика между вътрешните и външните пръстени на лагера, което води до различни скорости на топлинно разширение, което може да промени предварително зададеното предварително натоварване. Обикновено температурата на вътрешния пръстен е по-висока от тази на външния пръстен, което води до повишено предварително натоварване, което трябва да се вземе предвид при проектирането.
Машинни грешки:Грешките в перпендикулярността и паралелността в крайните повърхности на рамото на вала и дистанционния елемент могат да доведат до неравномерно предварително натоварване и дори да причинят допълнителни моменти на огъване.
ⅤОпасности от неправилно предварително натоварване
Недостатъчно предварително натоварване: Неуспехът да се елиминира ефективно хлабината води до ниска твърдост, ниска точност и високи вибрации и шум.
Прекомерно предварително натоварване: Това е по-честа и опасна ситуация, която води до:
Силно повишаване на температурата: Повишено триене и значително генериране на топлина. Неизправност на смазването: Високите температури причиняват влошаване на ефективността на смазката/греста или карбонизация.
Издръжливостта на умора намалява драстично: Прекомерното контактно напрежение води до преждевременно разцепване.
Повишена консумация на енергия: Повишен въртящ момент.
Ⅵ. Изводи и препоръки
Предварителното натоварване е нож с две{0}}остриета. Прилагането на предварително натоварване към сачмени лагери с дълбок канал е ефективно средство за подобряване на работата на оборудването, но прилагането му трябва да бъде научно и предпазливо.
Ясни цели: Първо, изяснете дали предварителното натоварване е предназначено да подобри твърдостта, прецизността или да потисне вибрациите.
Модерация:Докато отговаряте на изискванията за производителност, използвайте възможно най-малкото предварително натоварване. „По-добре недостатъчно натоварване, отколкото претоварване“ е ключов принцип на дизайна.
Цялостно разглеждане:Всички влияещи фактори, включително прилягане, повишаване на температурата и точност на обработка, трябва да бъдат взети под внимание изчерпателно по време на проектирането.
Предпочитане на разделители:За критични лагери, използвани по двойки, използването на предварително-заземени дистанционни елементи за позициониране и предварително натоварване е силно препоръчително. Това е най-надеждният метод за контролиране на предварителното натоварване.
Практическа проверка:Оптималната стойност на предварително натоварване често изисква многократна проверка и настройка чрез експерименти (като тестване на повишаване на температурата, вибрации и твърдост). За повечето общи приложения стандартните сачмени лагери с дълбок канал могат да работят с минимална хлабина (C0, CN). Технологията за предварително натоварване се използва предимно в прецизни машини и индустриално оборудване със специални изисквания за производителност.
