Cara Menghitung Kesesuaian Antara Bantalan, Rumah Bantalan, dan Poros

Kesesuaian antara bantalan, poros, dan rumah bantalan adalah aspek penting dalam aplikasi bantalan, dan merupakan topik yang sangat menarik bagi pengguna bantalan. Dalam pekerjaan praktis, prinsip pemilihan standar untuk kesesuaian dapat memenuhi kebutuhan aplikasi.

Namun demikian, banyak insinyur yang penasaran mengenai bagaimana prinsip pemilihan kecocokan ini dihitung, dan sebagian bahkan lebih suka melakukan perhitungan sendiri.

Memang, metode perhitungan dasar untuk memilih kesesuaian antara bantalan, poros, dan rumah bantalan dapat dilakukan dengan menggabungkan kembali pengetahuan sebelumnya dari perspektif bagaimana kesesuaian tersebut berdampak pada operasi bantalan.

I. Kondisi Batas untuk Perhitungan Kesesuaian Bantalan, Poros, dan Rumah Bantalan

Sebelum melakukan perhitungan untuk memilih kesesuaian antara bantalan, poros, dan rumah bantalan, sangat penting untuk memahami tujuan sebenarnya dari perhitungan ini, yang memberikan definisi yang jelas tentang metode perhitungan dan kondisi batas.

Tujuan Fitnes

Tujuan keseluruhan dari kesesuaian antara cincin bagian dalam bantalan dan poros, dan cincin luar bantalan dan rumah bantalan, adalah untuk memastikan bahwa tidak ada gerakan relatif antara bantalan dan poros, dan antara rumah bantalan dan cincin luar bantalan.

Pergerakan relatif pada arah melingkar dan aksial harus dihindari. Penting untuk dipahami bahwa mencegah pergerakan relatif hanya dengan fiting saja merupakan hal yang sulit, sehingga elemen desain eksternal lainnya harus digunakan untuk memastikan hal ini.

Misalnya, bahu poros dan langkah rumah bantalan digunakan untuk membatasi gerakan aksial; desain yang menggunakan slot pengunci atau cincin-O untuk menghentikan gerakan relatif dalam arah melingkar. Metode ini biasanya berfungsi sebagai pelengkap ketika pas saja tidak dapat memenuhi fungsinya, mencegah gerakan relatif dan memastikan tingkat keandalan tertentu.

Batas-batas Pemasangan

Dari diskusi di atas, kita tahu ada batas minimal dalam pemasangan bearing dan komponen terkait. Jika gaya pemasangan terlalu kecil, ini akan menyebabkan gerakan relatif antara bantalan dan permukaan pemasangan, gagal menjalankan peran pemasangannya. Situasi ini meningkatkan kemungkinan perpindahan bantalan.

Dari perspektif teori desain komponen mekanis: semakin ketat pemasangannya, semakin besar gaya pemasangannya, dan akibatnya, semakin signifikan efek "pemasangan". Namun demikian, terdapat tingkat kesesuaian yang "longgar" dan "ketat".

Jika pemasangan terlalu ketat, meskipun dapat memastikan fiksasi relatif dari permukaan pemasangan, dimensi lain di dalam bantalan dan bahan baja dari bantalan itu sendiri akan terpengaruh. Oleh karena itu, fiksasi tidak hanya dapat dicapai dengan meningkatkan kesesuaian.

Di sisi lain, pada sebagian aplikasi, "gaya pas" yang dihasilkan antara dua permukaan yang saling pas akan bervariasi (misalnya, pada sebagian situasi getaran). Oleh karena itu, apabila kecenderungan pergerakan relatif permukaan pas terjadi selama fluktuasi gaya yang disebutkan di atas, maka, "gaya pas" yang diperlukan harus lebih besar.

Mengapa harus lebih besar? Karena kita perlu memastikan bahwa selama tahap pergerakan relatif "kuat" dan "lemah", gaya pemasangan ini tidak akan menyebabkan pergerakan relatif pada permukaan pemasangan. Contohnya, jika kita memilih "gaya pemasangan" menurut tahap pergerakan relatif "kuat", apabila getaran bergerak ke tahap "lemah", "gaya pemasangan" ini akan tampak terlalu besar.

Sebaliknya, jika kita memilih "gaya pemasangan" menurut tahap "lemah", maka, apabila bergetar ke tahap "kuat", kita akan mendapati bahwa gaya ini tidak mencukupi, dan terjadi pergerakan relatif pada permukaan pemasangan. Oleh karena itu, untuk memenuhi puncaknya, gaya pemasangan yang lebih besar pasti digunakan.

Inilah sebabnya, dalam kondisi bergetar, umumnya direkomendasikan untuk menggunakan bantalan yang lebih ketat untuk bantalan terkait.

Inilah yang perlu kita bahas: ada batas maksimum untuk pemasangan bearing dan komponen terkait. Jika gaya pemasangan terlalu besar, maka akan menyebabkan perubahan pada properti bearing lainnya, sehingga menimbulkan masalah.

Kesimpulannya, tujuan akhir dalam memilih kecocokan toleransi bantalan adalah gaya pemasangan antara permukaan pemasangan bantalan. Jika gaya pemasangan ini terlalu kecil, hal itu dapat dengan mudah menyebabkan pergerakan relatif (perpindahan) antara bantalan dan komponen pemasangan; jika gaya pemasangan terlalu besar, hal itu dapat mempengaruhi kinerja internal bantalan (jarak bebas yang terlalu kecil, peningkatan pemuatan awal).

Ini adalah batas dasar dan arah perhitungan untuk pemilihan kecocokan toleransi poros-bantalan dan rumah-bantalan.

II. Gaya pas minimum antara bantalan, poros, dan rumah bantalan

Contoh: Bantalan motor rotasi internal horisontal umum.

Sistem poros motor rotasi internal horizontal umum memiliki konfigurasi bantalan yang paling sederhana. Jenis sistem poros lainnya dapat disimpulkan berdasarkan model ini.

Ketika motor rotasi internal horizontal berjalan, poros putar motor akan berputar dengan cincin bagian dalam bantalan. Dengan demikian, "rotasi" ditransmisikan dari rotor motor ke cincin bagian dalam bantalan, menyiratkan bahwa cincin bagian dalam bantalan berputar secara pasif. Dalam hal ini, diperlukan sejumlah besar tenaga penggerak.

Gaya penggerak ini mencakup gaya yang dibutuhkan cincin bagian dalam bantalan, bersama dengan elemen gelinding dan sangkar, untuk berputar. Oleh karena itu, kondisi pengoperasian yang paling menuntut untuk menggerakkan cincin bagian dalam bantalan agar berputar adalah selama penyalaan atau perubahan kecepatan. Pada titik ini, gaya penggerak minimum adalah akselerasi sentrifugal dikalikan dengan massa cincin bagian dalam bantalan.

Situasinya sedikit berbeda apabila bantalan berputar pada kecepatan yang seragam.

Ketika bantalan bergerak pada kecepatan konstan, gaya penggerak yang diperlukan minimal, terutama untuk mengatasi gesekan antara elemen gelinding internal dan jalur balap. Oleh karena itu, "gaya pemasangan" yang diperlukan jauh lebih sederhana daripada skenario yang disebutkan di atas.

Melihat dua aplikasi yang berbeda, motor yang sering mengubah kecepatan atau memulai memerlukan lebih banyak "kekuatan pemasangan" daripada motor yang berjalan pada kecepatan konstan. Hal ini menjelaskan mengapa grafik kesesuaian yang direkomendasikan sebelumnya sering kali membutuhkan kesesuaian yang lebih ketat untuk kecepatan variabel atau situasi penyalaan yang sering.

Sejauh ini, kita sudah membahas tentang "cincin berputar" - cincin bagian dalam. Tapi bagaimana dengan cincin luar? Pada motor rotor dalam horisontal, cincin luar bantalan biasanya tidak bergerak, dan rumah bantalan juga tetap.

Satu-satunya gaya yang cenderung memutar cincin luar bantalan adalah penggulungan rol bantalan di dalam cincin luar. Dalam keadaan normal, biasanya hanya ada gesekan guling antara rol bantalan dan cincin luar, jadi gaya pemasangan ini hanya perlu melebihi gesekan guling ini untuk mengatasi kecenderungan cincin luar bantalan berputar.

Selain itu, karena gesekan gelinding sangat kecil, gaya pemasangan yang dibutuhkan oleh bantalan untuk mengatasi gesekan gelinding juga sangat kecil. Namun, ada gesekan geser antara rumah bantalan dan cincin luar bantalan.

Pada saat yang sama, beban radial antara cincin luar bantalan dan rumah bantalan dapat dianggap sama dengan beban radial internal bantalan. Selain itu, ada pelumas di dalam jalur balap bantalan untuk mengurangi gesekan, sementara tidak ada pelumas antara cincin luar bantalan dan rumah bantalan.

Kesimpulannya, dengan memposisikan balapan luar bantalan dengan aman di dalam rumah bantalan, kecenderungan gerakan relatif dapat diatasi melalui gesekan geser. Oleh karena itu, mudah untuk memahami mengapa balapan luar bantalan pada motor yang berputar secara internal horizontal umumnya dipasang secara longgar.

Kembali ke topik utama, cukup mudah untuk menghitung gaya gesek yang diberikan pada balapan luar bantalan dengan menggulirkan badan. Tentu saja, pengalaman teknik pribadi saya menunjukkan bahwa perhitungan seperti itu umumnya tidak diperlukan dalam praktiknya, karena tabel pemilihan kesesuaian standar biasanya sudah cukup. Namun, insinyur yang ingin belajar mungkin ingin mencobanya.

Berikut adalah beberapa pertanyaan tambahan untuk dipertimbangkan oleh para insinyur (proses berpikir telah diuraikan di atas, ikuti saja):

1. Mengapa fit harus ketat dalam kondisi getaran, dan apakah race luar harus ketat?

2. Bagaimana seharusnya toleransi yang sesuai untuk motor vertikal dipilih?

3. Bagaimana seharusnya toleransi yang sesuai untuk motor yang berputar secara eksternal dipilih?

Konten di atas tidak memberikan jawaban atas pertanyaan di atas. Setiap orang dianjurkan untuk memikirkannya sendiri, dan saya yakin semua orang bisa mendapatkan jawabannya. (Petunjuk kecil: pertimbangkan elastisitas.)

Di bawah gerakan yang seragam, apakah pemasangan ras luar yang disebutkan di atas akan menghasilkan orbit?

III. Kesesuaian interferensi maksimum antara bantalan, poros, dan rumah bantalan.

Kami telah menyebutkan batas kesesuaian interferensi maksimum. Jika interferensi terlalu besar, hal ini dapat menyebabkan perubahan pada performa bearing lainnya.

Pertama, faktor yang paling penting adalah perubahan dimensi bearing itu sendiri. Ketika bantalan dipasang dengan ketat, jarak bebas internal bantalan akan berkurang. Ketika jarak bebas bantalan terlalu kecil, bantalan dapat tersangkut. Oleh karena itu, persyaratan pertama untuk kesesuaian bantalan yang paling ketat adalah memenuhi persyaratan untuk jarak bebas bantalan sisa.

Metode ini umumnya digunakan dalam bidang tertentu, seperti dalam aplikasi bantalan gearbox.

Kedua, faktor yang terpengaruh oleh kesesuaian yang ketat adalah bahan bantalan, seperti keretakan cincin bagian dalam. Situasi ini memang terjadi dalam aplikasi praktis. Namun demikian, pada umumnya, dampak bahan bantalan terjadi setelah efek clearance.

II. Kesimpulan

Artikel ini terutama membahas metode dasar untuk menghitung bantalan dan kecocokan komponen terkait.

Namun, sangat penting untuk memahami bahwa untuk sistem bantalan motor, perhitungan yang rumit seperti itu biasanya tidak diperlukan. Hal ini karena tabel kesesuaian toleransi yang direkomendasikan setiap hari telah mempertimbangkan faktor-faktor yang disebutkan di atas. Pemilihan langsung berdasarkan prinsip-prinsip ini biasanya sudah cukup. Kami menulis konten ini untuk memberi tahu Anda bagaimana hasil referensi yang kami gunakan setiap hari ini diperoleh.

Kecuali jika ini adalah aplikasi yang sangat spesifik, atau Anda sangat antusias dalam memahami proses teoretis, kami tidak menyarankan agar setiap pemilihan kecocokan menjalani pertimbangan yang begitu rumit.

Tentu saja, bagi para insinyur gearbox, terutama ketika menghitung preload bantalan rol tirus dan bantalan bola kontak sudut, pertimbangan seperti itu menjadi tidak dapat dihindari dan membutuhkan pemahaman yang cermat.