Lagerafstand motor: Wat is het en hoe kies je?

Over het algemeen beschouwen we als componenten van een lager: de binnenring, de buitenring, het wentellichaam, de kooi, de afdichtingen en de smering. Tijdens eerdere lezingen voor motoringenieurs werd de speling van een motorlager zelfs genoemd als een van de componenten van een lager.

Natuurlijk is speling een luchtspleet, geen fysieke component, maar de aandacht die ingenieurs besteden aan speling in ontwerp, installatie, gebruik en onderhoud is niet minder dan een fysiek onderdeel van het lager.

Wat is de speling van een motorlager?

Lagerspeling verwijst typisch naar de beweging van één ring met betrekking tot een vaste ring op het lager. Als deze beweging axiaal is, wordt het asontruiming genoemd; als het radiaal is, wordt het radiale ontruiming genoemd.

De volgende figuur toont de radiale en axiale speling van een diepgroefkogellager:

In de figuur:

• Radiale speling van het lager = δ
• Axiale speling van het lager = δ1 + δ2

De spelingen voor lagers worden geregeld door overeenkomstige nationale en internationale normen. Bijvoorbeeld, categoriseert de algemeen gebruikte radiale ontruiming voor rollende lagers, GB/T4604-93, ontruimingen als volgt:

• Groep 2, een opruimingsgroep die kleiner is dan Groep 0
• Groep 0, de standaard vrijgavegroep
• Groep 3, een vrijgavegroep die groter is dan groep 0

De norm specificeert ook andere spelinggroepen. In praktische toepassingen zijn de spelingen die het meest gebruikt worden voor industriële motorlagers die van de standaard spelinggroep (Groep 0) en Groep C3.

Tabel 1: Radiale vrijloop van diepe groefkogellagers (cilindrische boring) - Eenheid: µm

Radiale speling van diepe groefkogellagers

Voor motoringenieurs zijn de meest gebruikte lagertypes groefkogellagers en cilinderrollagers. Als er spelingen voor andere lagertypen nodig zijn, kunnen deze worden opgevraagd bij de relevante nationale normen of fabrikanten.

Hoe moet de speling van een motorlager worden gekozen?

Ten eerste, zijn de dragende ontruimingswaarden die in de bovengenoemde normen worden vermeld aanvankelijke waarden, d.w.z., de ontruimingswaarden wanneer het lager niet is geïnstalleerd of gebruikt. Wanneer het lager wordt geïnstalleerd, in verrichting gezet, en in een werkende staat, is de ontruimingswaarde een kritieke factor in lagerverrichting.

Over het algemeen is de pasvorm tussen de rotor van de interne rotatiemotor en het lager relatief strak, terwijl de pasvorm tussen de lagerbehuizing en de buitenring van het lager relatief los is. Op deze manier zal de binnenring van het lager naar buiten uitzetten, waardoor de speling kleiner wordt. Dit noemen we de reductie van de installatiespeling.

Wanneer het lager in de werkende staat is, is er gewoonlijk een temperatuurverschil tussen de binnen en buitenringen van het lager, dat tot verschillende graden van thermische uitbreiding van de binnen en buitenringen van het lager leidt, waarbij de ontruiming wordt veranderd. Wij noemen dit de vermindering van ontruiming die door temperatuur wordt veroorzaakt.

Daarom is de daadwerkelijke werkende ontruiming van het lager de aanvankelijke ontruiming minus zowel de vermindering van installatieontruiming als de vermindering van ontruiming die door temperatuur wordt veroorzaakt.

δ_werk = δ_eerste - δ_installeren - δ_temperatuur

De levensduur van een typisch motorlager is als volgt gerelateerd aan de operationele speling:

• Verticale as: De verhouding tussen de werkelijke levensduur en de verwachte levensduur van een lager onder verschillende effectieve spelingen (operationele spelingen).
• Horizontale as: de effectieve speling (operationele speling) van het lager.

Het is duidelijk te zien dat de hoogste levensduur van het lager optreedt wanneer de speling een waarde kleiner dan nul is. Dit impliceert dat theoretisch, wanneer de operationele ontruiming van het lager negatief is, het leven van het lager op zijn langst is.

Werken met deze vrije ruimte houdt echter een risico in. Door de helling van de curve aan beide zijden te onderzoeken, wordt het duidelijk dat wanneer de werkelijke operationele speling kleiner is dan de speling bij maximale levensduur, de helling van de curve steil is en dat bij verdere afname van de speling de levensduur dramatisch daalt.

Daarentegen resulteert een toename in speling in een veel langzamere afname van de levensduur van het lager.

Als de bedrijfsspeling van het lager dus de optimale waarde heeft voor een maximale levensduur, zal elke verdere vermindering door veranderingen in de bedrijfsomstandigheden de levensduur van het lager snel verminderen. Dit is wat we 'vastlopen van het lager' noemen.

Rekening houdend met al het bovenstaande kiezen we in de praktijk vaak voor een operationele speling die iets groter is dan nul voor het lager. Dit is een veilige waarde die ervoor zorgt dat de invloed op de levensduur van het lager, ongeacht veranderingen in de operationele speling, binnen een beheersbaar bereik blijft.

Meestal kiezen motoringenieurs voor spelingen uit de Normaal- of C3-groep bij het kiezen van lagerspelingen. (Dit hangt samen met de toleranties die we gewoonlijk gebruiken en de interne temperatuurverdeling in de motor).

Natuurlijk, als de exploitatievoorwaarden uniek zijn, zou de waarde van de lagerspeling door berekeningen moeten worden geverifieerd om ervoor te zorgen het lager onder een veilige ontruimingsvoorwaarde werkt.