Heb je je ooit afgevraagd waarom de precieze passing tussen lagers, assen en behuizingen zo cruciaal is in machines? In dit artikel worden de basisprincipes van het berekenen van deze passing besproken en wordt uitgelegd hoe verschillende passingen de prestaties en betrouwbaarheid van mechanische systemen beïnvloeden. Door deze principes te begrijpen, kunnen ingenieurs zorgen voor een optimale werking en een lange levensduur van machines. Duik in dit artikel om de kritische factoren en methoden te leren die worden gebruikt bij het bepalen van de perfecte passing voor uw mechanische componenten.
De passing tussen lagers, assen en lagerhuizen is een kritisch aspect in lagertoepassingen en is een onderwerp van groot belang voor lagergebruikers. In de praktijk kan het standaard selectieprincipe voor passing voldoen aan de toepassingsbehoeften.
Veel ingenieurs zijn echter nieuwsgierig naar hoe dit fitselectieprincipe wordt berekend en sommigen geven er zelfs de voorkeur aan om de berekeningen zelf uit te voeren.
De basisberekeningsmethode voor het selecteren van de passing tussen lagers, assen en lagerhuizen kan worden bereikt door eerdere kennis te combineren vanuit het perspectief van hoe de passing de werking van het lager beïnvloedt.
Voordat de berekening voor het selecteren van de passing tussen lagers, assen en lagerhuizen wordt uitgevoerd, is het cruciaal om het werkelijke doel van deze berekening te begrijpen, wat een duidelijke definitie van de berekeningsmethode en randvoorwaarden oplevert.
De algemene doelstelling van de pasvorm tussen de binnenring van het lager en de as, en de buitenring van het lager en het lagerhuis, is ervoor te zorgen dat er geen relatieve beweging is tussen het lager en de as, en tussen het lagerhuis en de buitenring van het lager.
Relatieve beweging in zowel de omtrek- als axiale richting moet worden vermeden. Het is belangrijk om te begrijpen dat het een uitdaging is om relatieve beweging alleen te voorkomen door de passing, dus er moeten andere externe ontwerpelementen worden gebruikt om dit te garanderen.
Er worden bijvoorbeeld asschouders en stappen in de lagerbehuizing gebruikt om de axiale beweging te beperken; ontwerpen met vergrendelingssleuven of O-ringen om de relatieve beweging in de omtrekrichting te stoppen. Deze methoden dienen meestal als aanvulling wanneer de passing alleen zijn functie niet kan vervullen, om relatieve beweging te voorkomen en een bepaalde mate van betrouwbaarheid te garanderen.
Grenzen trekken
Uit de bovenstaande discussie weten we dat er een minimale grens is bij het monteren van lagers en aanverwante componenten. Als de montagekracht te klein is, zal het relatieve beweging tussen het lager en het montageoppervlak veroorzaken, waardoor het zijn bevestigende rol niet kan vervullen. Deze situatie verhoogt de waarschijnlijkheid van lagerverplaatsing.
Vanuit het perspectief van de ontwerptheorie van mechanische onderdelen geldt: hoe strakker de passing, hoe groter de aanpaskracht en dus hoe groter het "bevestigingseffect". Er is echter een mate van "losse" en "strakke" passing.
Als de passing te strak is, kan dit weliswaar zorgen voor de relatieve fixatie van het pasoppervlak, maar andere afmetingen binnen het lager en de stalen materiaal van het lager zelf wordt beïnvloed. Daarom kan fixatie niet alleen worden bereikt door de passing te vergroten.
Aan de andere kant zal in sommige toepassingen de "aanpaskracht" die tussen de twee op elkaar aansluitende oppervlakken wordt gegenereerd variëren (bijvoorbeeld in sommige trillingssituaties). Als de neiging tot relatieve beweging van het pasvlak optreedt tijdens de bovengenoemde krachtschommelingen, moet de vereiste "aanpaskracht" groter zijn.
Waarom moet deze groter zijn? Omdat we ervoor moeten zorgen dat deze aanpaskracht tijdens zowel de "sterke" als de "zwakke" fase van de relatieve beweging geen relatieve beweging van de aanpasvlakken veroorzaakt. Als we bijvoorbeeld de "aanpaskracht" selecteren op basis van de "sterke" fase van de relatieve beweging, zal deze "aanpaskracht" te groot lijken wanneer de trilling naar de "zwakke" fase gaat.
Omgekeerd, als we de "aanpaskracht" kiezen op basis van de "zwakke" fase, zullen we merken dat deze kracht onvoldoende is en dat er relatieve beweging van de aanpasvlakken is opgetreden wanneer de "sterke" fase wordt bereikt. Om de piek op te vangen wordt dus onvermijdelijk een grotere aanpaskracht gebruikt.
Daarom wordt in trillende omstandigheden over het algemeen aanbevolen om een strakkere passing te gebruiken voor het betreffende lager.
Dit is wat we moeten bespreken: er is een maximale grens voor het monteren van lagers en aanverwante componenten. Als de montagekracht te groot is, zal dit veranderingen veroorzaken in andere lagereigenschappen, wat tot problemen leidt.
Samenvattend is het uiteindelijke doel bij het selecteren van lagertolerantiepassingen de aanpaskracht tussen de lageraanpasvlakken. Als deze aanpaskracht te klein is, kan dit gemakkelijk leiden tot relatieve beweging (verplaatsing) tussen het lager en de aanpascomponenten; als de aanpaskracht te groot is, kan dit de interne prestaties van het lager beïnvloeden (te kleine speling, verhoogde voorspanning).
Dit is de basisgrens en berekeningsrichting voor de selectie van lager-as en lager-huis tolerantiepassingen.
Voorbeeld: Algemeen horizontaal motorlager met interne rotatie.
Het assysteem van een gewone horizontale motor met inwendige rotatie heeft de eenvoudigste lagerconfiguratie. Andere typen assystemen kunnen worden afgeleid op basis van dit model.
Als een horizontale motor met interne rotatie draait, draait de rotatieas van de motor mee met de binnenring van het lager. De "rotatie" wordt dus overgebracht van de rotor van de motor naar de binnenring van het lager, wat impliceert dat de binnenring van het lager passief roteert. In dat geval is er een aanzienlijke aandrijfkracht nodig.
Deze aandrijfkracht omvat de kracht die nodig is om de binnenring van het lager, samen met het wentellichaam en de kooi, te laten draaien. Daarom is de meest veeleisende bedrijfsomstandigheid om de binnenring van het lager te laten draaien tijdens het opstarten of tijdens snelheidsveranderingen. Op dat moment is de minimale aandrijfkracht de centrifugale versnelling vermenigvuldigd met de massa van de binnenring van het lager.
De situatie is iets anders als het lager met een uniforme snelheid draait.
Wanneer een lager met een constante snelheid beweegt, is de vereiste aandrijfkracht minimaal, voornamelijk om de wrijving tussen de interne wentellichamen en de loopbanen te overwinnen. Daarom is de benodigde "aanpaskracht" veel eenvoudiger dan in het bovenstaande scenario.
Als we naar twee verschillende toepassingen kijken, zien we dat motoren die vaak van snelheid veranderen of opstarten veel meer "aanpaskracht" nodig hebben dan motoren die op een constante snelheid draaien. Dit verklaart waarom de eerder aanbevolen pasvormtabellen vaak een strakkere pasvorm vereisen voor situaties met variabele snelheid of frequent opstarten.
Tot nu toe hebben we het gehad over de "roterende ring" - de binnenring. Maar hoe zit het met de buitenring? Bij horizontale binnenrotormotoren is de buitenring van het lager meestal stationair en is het lagerhuis ook vast.
De enige kracht die de buitenring van het lager doet draaien is het rollen van de lagerrollen in de buitenring. Onder normale omstandigheden is er meestal alleen rolwrijving tussen de lagerrollen en de buitenring, dus deze montagekracht hoeft alleen deze rolwrijving te overschrijden om de neiging van de buitenring van het lager om te draaien te overwinnen.
Omdat de rolwrijving zeer klein is, is de montagekracht die het lager nodig heeft om de rolwrijving te overwinnen ook zeer klein. Er is echter een glijwrijving tussen het lagerhuis en de buitenring van het lager.
Tegelijkertijd kan de radiale belasting tussen de buitenring van het lager en de lagerbehuizing als hetzelfde worden beschouwd als de interne radiale belasting van het lager. Voorts is er een smeermiddel binnen het lagerloopvlak om wrijving te verminderen, terwijl er geen smeermiddel tussen de buitenring van het lager en de lagerbehuizing is.
Samenvattend: door de buitenste loop van het lager stevig in het lagerhuis te plaatsen, kan de neiging tot relatieve beweging worden overwonnen door schuifwrijving. Het is dus gemakkelijk te begrijpen waarom de buitenste loop van het lager in een horizontale inwendig draaiende motor over het algemeen los gemonteerd is.
Om terug te keren naar het hoofdonderwerp: het is vrij eenvoudig om de wrijvingskracht te berekenen die door wentellichamen wordt uitgeoefend op de buitenste loopvlak van een lager. Mijn persoonlijke ervaring als ingenieur leert me natuurlijk dat zulke berekeningen in de praktijk meestal niet nodig zijn, omdat standaard selectietabellen meestal volstaan. Ingenieurs met leergierigheid kunnen het echter wel proberen.
Hier zijn enkele aanvullende vragen voor ingenieurs om over na te denken (het denkproces is hierboven geschetst, volg het gewoon):
1. Waarom moet de passing strak zijn onder trillingsomstandigheden en moet de buitenste race strak zijn?
2. Hoe moet de tolerantie voor een verticale motor worden gekozen?
3. Hoe moet de tolerantie voor een extern roterende motor worden gekozen?
De bovenstaande inhoud gaf geen antwoorden op de bovenstaande vragen. Iedereen wordt aangemoedigd om er zelf over na te denken en ik denk dat iedereen de antwoorden kan afleiden. (Een kleine hint: denk aan elasticiteit).
Zou bij een gelijkmatige beweging de bovengenoemde buitenste racefitting resulteren in een omloopbaan?
We hebben de grens van de maximale interferentie genoemd. Als de interferentie te groot is, kan dit leiden tot veranderingen in andere lagerprestaties.
Ten eerste is de belangrijkste factor de verandering in de afmetingen van het lager zelf. Wanneer het lager strak gemonteerd is, zal de interne speling van het lager afnemen. Wanneer de lagerspeling te klein is, kan het lager vastlopen. Daarom is de eerste vereiste voor de strakste lagerpasvorm om te voldoen aan de vereiste voor de resterende lagerspeling.
Deze methoden worden vaak gebruikt op bepaalde gebieden, zoals bij de toepassing van tandwiellagers.
Ten tweede zijn de factoren die beïnvloed worden door de nauwe passing de lagermaterialen, zoals het scheuren van de binnenring. Deze situatie heeft zich inderdaad voorgedaan in praktische toepassingen. Maar over het algemeen treedt de invloed van het lagermateriaal pas op na de speling.
Dit artikel bespreekt voornamelijk de basismethoden voor het berekenen van passing van lagers en gerelateerde componenten.
Het is echter cruciaal om te begrijpen dat dergelijke complexe berekeningen voor motorlagersystemen meestal niet nodig zijn. Dit komt omdat de dagelijks aanbevolen tolerantietabellen al rekening houden met de bovengenoemde factoren. Directe selectie op basis van deze principes is meestal voldoende. We schrijven deze inhoud om je te informeren hoe deze referentieresultaten die we dagelijks gebruiken, zijn afgeleid.
Tenzij het om een zeer specifieke toepassing gaat, of je bijzonder enthousiast bent over het begrijpen van het theoretische proces, raden we niet aan om elke selectie van pasvormen aan zo'n complexe beschouwing te onderwerpen.
Voor tandwielkastingenieurs, vooral bij het berekenen van de voorspanning van kegelrollagers en hoekcontactkogellagers, zijn dergelijke overwegingen natuurlijk onvermijdelijk en vereisen ze een zorgvuldig begrip.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO