Kako izbrati ležaj

Danes je na voljo veliko različnih vrst ležajev z zelo malo informacijami o razlikah med njimi.Morda ste se vprašali "kateri ležaj bi bil najboljši za vašo aplikacijo?"Ali "kako izberem ležaj?"Ta članek vam bo pomagal odgovoriti na ta vprašanja.
Najprej morate vedeti, da večina ležajev z kotalnimi elementi spada v dve veliki skupini:

Kroglični ležaji
Valjčni ležaji
Znotraj teh skupin obstajajo podkategorije ležajev z edinstvenimi lastnostmi ali optimiziranim dizajnom za izboljšanje učinkovitosti.
V tem članku bomo opisali štiri stvari, ki jih morate vedeti o vaši uporabi, da izberete pravo vrsto ležaja.

Poiščite obremenitev ležaja in nosilnost
Obremenitve ležaja so na splošno opredeljene kot reakcijska sila, ki jo komponenta povzroči na ležaj med uporabo.
Pri izbiri pravega ležaja za vašo uporabo morate najprej ugotoviti nosilnost ležaja.Nosilnost je količina obremenitve, ki jo lahko prenese ležaj in je eden najpomembnejših dejavnikov pri izbiri ležaja.
Nosilne obremenitve so lahko aksialne (potisne), radialne ali kombinirane.
Aksialna (ali potisna) nosilna obremenitev je, ko je sila vzporedna z osjo gredi.
Radialna obremenitev ležaja je, ko je sila pravokotna na gred.Kombinirana nosilna obremenitev je takrat, ko vzporedne in pravokotne sile povzročijo kotno silo glede na gred.

Kako kroglični ležaji porazdelijo obremenitve
Kroglični ležaji so zasnovani s sferičnimi kroglicami in lahko porazdelijo obremenitve na srednje veliko površino.Običajno bolje delujejo pri majhnih do srednje velikih tovorih, saj razporedijo bremena prek ene same kontaktne točke.
Spodaj je hitra referenca za vrsto obremenitve ležaja in najboljši kroglični ležaj za delo:
Radialne (pravokotne na gred) in majhne obremenitve: izberite radialne kroglične ležaje (znane tudi kot kroglični ležaji z globokimi utori).Radialni ležaji so nekateri najpogostejši tipi ležajev na trgu.
Aksialne (potisne) (vzporedne z gredjo) obremenitve: Izberite potisne kroglične ležaje
Kombinirane, tako radialne kot aksialne, obremenitve: Izberite kotni ležaj.Kroglice se dotikajo dirkalne steze pod kotom, ki bolje podpira kombinirane obremenitve.
Valjčni ležaji in obremenitev ležajev
Valjčni ležaji so zasnovani s cilindričnimi valji, ki lahko porazdelijo obremenitve na večjo površino kot kroglični ležaji.Običajno bolje delujejo pri aplikacijah z veliko obremenitvijo.

Spodaj je hitra referenca za vrsto obremenitve ležaja in najboljši valjčni ležaj za delo:
Radialne (pravokotne na gred) obremenitve: izberite standardne cilindrične valjčne ležaje
Aksialne (potisne) (vzporedne z gredjo) obremenitve: Izberite cilindrične potisne ležaje
Kombinirane, tako radialne kot aksialne, obremenitve: Izberite stožčasti valjčni ležaj
Hitrosti vrtenja
Hitrost vrtenja vaše aplikacije je naslednji dejavnik, na katerega morate biti pozorni pri izbiri ležaja.
Če bo vaša aplikacija delovala pri visokih vrtilnih hitrostih, so kroglični ležaji običajno najprimernejša izbira.Delujejo bolje pri višjih hitrostih in nudijo večji razpon hitrosti kot valjčni ležaji.
Eden od razlogov je, da je stik med kotalnim elementom in tekalnimi stezami v krogličnem ležaju točka namesto stične črte, kot pri valjčnih ležajih.Ker kotalni elementi pritiskajo na tekalno stezo, ko se kotalijo po površini, pride do veliko manj deformacij površine pri točkovnih obremenitvah krogličnih ležajev.

Centrifugalna sila in ležaji
Drug razlog, zakaj je kroglični ležaj boljši za uporabo pri visokih hitrostih, so centrifugalne sile.Centrifugalna sila je opredeljena kot sila, ki potiska navzven telo, ki se giblje okoli središča, in izhaja iz vztrajnosti telesa.
Centrifugalna sila je glavni omejevalni dejavnik za hitrost ležaja, ker se spremeni v radialne in aksialne obremenitve ležaja.Ker imajo valjčni ležaji večjo maso kot kroglični ležaji, bodo valjčni ležaji proizvedli večjo centrifugalno silo kot kroglični ležaji enake velikosti.

Zmanjšajte centrifugalno silo s keramičnimi kroglicami
Včasih je hitrost aplikacije nad oceno hitrosti krogličnega ležaja.
Če se to zgodi, je preprosta in običajna rešitev zamenjava materiala krogličnih ležajev iz jekla v keramiko.To ohranja velikost ležaja enako, vendar ponuja približno 25 % višjo oceno hitrosti.Ker je keramični material lažji od jekla, keramične kroglice proizvajajo manj centrifugalne sile za katero koli hitrost.

Visokohitrostne aplikacije najbolje delujejo z ležaji s kotnim kontaktom
Kotni ležaji so najboljša izbira ležajev za uporabo pri visokih hitrostih.Eden od razlogov je ta, da so kroglice manjše in da manjše kroglice tehtajo manj in proizvajajo manj centrifugalne sile pri vrtenju.Kotni ležaji imajo tudi vgrajeno prednapetost na ležajih, ki deluje s centrifugalnimi silami za pravilno kotaljenje kroglic v ležaju.
Če načrtujete visokohitrostno uporabo, potem boste želeli visoko natančen ležaj, običajno v razredu natančnosti ABEC 7.
Ležaj z nižjo natančnostjo ima pri izdelavi več dimenzionalnega "prostora za premikanje" kot ležaj z visoko natančnostjo.Zato, ko se ležaj uporablja pri visokih hitrostih, se kroglice hitro kotalijo po vodilu ležaja z manjšo zanesljivostjo, kar lahko privede do okvare ležaja.
Visoko natančni ležaji so izdelani po strogih standardih in imajo zelo malo odstopanj od specifikacij, ko so izdelani.Visoko natančni ležaji so zanesljivi za hitre aplikacije, saj zagotavljajo dobro interakcijo krogle in dirkalne steze.

Iztekanje in togost ležaja
Iztekanje ležaja je količina, ki jo gred obkroži iz svojega geometrijskega središča med vrtenjem.Nekatere aplikacije, kot so vretena rezalnih orodij, bodo dovolile le majhno odstopanje na vrtečih se komponentah.
Če načrtujete takšno aplikacijo, potem izberite visoko natančen ležaj, ker bo zaradi ozkih toleranc, po katerih je bil ležaj izdelan, povzročil manjše odmike sistema.
Togost ležaja je upor proti sili, ki povzroči odstopanje gredi od svoje osi in ima ključno vlogo pri zmanjševanju uhajanja gredi.Togost ležaja izhaja iz interakcije kotalnega elementa z dirkalno stezo.Bolj kot je kotalni element pritisnjen na tekalno stezo, kar povzroča elastično deformacijo, večja je togost.

Togost ležaja je običajno razvrščena glede na:
Aksialna togost
Radialna togost
Večja kot je togost ležaja, večja sila je potrebna za premikanje gredi med uporabo.
Poglejmo, kako to deluje z natančnimi kotnimi ležaji.Ti ležaji so običajno opremljeni z izdelanim zamikom med notranjim in zunanjim vodilom.Ko so kotni ležaji nameščeni, se zamik odstrani, kar povzroči, da kroglice pritisnejo na vodilo brez kakršne koli zunanje sile.To se imenuje prednapenjanje in postopek poveča togost ležaja, še preden ležaj opazi kakršno koli delovanje sile.

Mazanje ležajev
Poznavanje vaših potreb po mazanju ležajev je pomembno za izbiro pravih ležajev in to je treba upoštevati že zgodaj pri načrtovanju uporabe.Nepravilno mazanje je eden najpogostejših vzrokov za okvaro ležajev.
Mazanje ustvari oljni film med kotalnim elementom in vodilom ležaja, ki pomaga preprečevati trenje in pregrevanje.
Najpogostejša vrsta maziva je mast, ki je sestavljena iz olja z gostilom.Sredstvo za zgoščevanje ohranja olje na mestu, tako da ne bo zapustilo ležaja.Ko se kroglica (kroglični ležaj) ali valj (valjčni ležaj) kotalita po mazivu, se sredstvo za zgoščevanje loči, tako da ostane samo film olja med kotalnim elementom in vodilom ležaja.Ko gre kotalni element mimo, se olje in zgoščevalec ponovno združita.
Za uporabo pri visokih hitrostih je pomembno poznati hitrost, pri kateri se lahko olje in zgoščevalec ločita in ponovno združita.To se imenuje vrednost uporabe ali ležaja n*dm.
Preden izberete mast, morate najti vrednost ndm za vaše aplikacije.Če želite to narediti, pomnožite vrtljaje na minuto vaše aplikacije s premerom središča kroglic v ležaju (dm).Primerjajte svojo vrednost ndm z vrednostjo največje hitrosti masti, ki je navedena na podatkovnem listu.
Če je vaša vrednost n*dm višja od vrednosti največje hitrosti maziva na podatkovnem listu, potem mazivo ne bo moglo zagotoviti zadostnega mazanja in prišlo bo do prezgodnje okvare.
Druga možnost mazanja za aplikacije pri visokih hitrostih so sistemi z oljno meglo, ki mešajo olje s stisnjenim zrakom in ga nato v odmerjenih intervalih vbrizgajo v vodilo ležaja.Ta možnost je dražja od mazanja z mastjo, ker zahteva zunanji mešalni in odmerni sistem ter filtriran stisnjen zrak.Vendar sistemi z oljno meglico omogočajo ležajem, da delujejo pri višjih hitrostih, hkrati pa proizvajajo manjšo količino toplote kot namazani ležaji.
Za uporabo pri nižjih hitrostih je običajna oljna kopel.Oljna kopel je, ko je del ležaja potopljen v olje.Za ležaje, ki bodo delovali v ekstremnih okoljih, lahko namesto maziva na osnovi nafte uporabite suho mazivo, vendar je življenjska doba ležaja običajno skrajšana zaradi narave filma maziva, ki se sčasoma razgradi.Pri izbiri maziva za vašo uporabo je treba upoštevati še nekaj drugih dejavnikov, glejte naš podroben članek »Vse, kar morate vedeti o mazanju ležajev.

Povzetek: Kako izbrati ležaj
Kako izbrati pravi ležaj za vašo aplikacijo:

Poiščite obremenitev ležaja in nosilnost
Najprej se seznanite z vrsto in količino obremenitve ležaja, ki jo bo vaša aplikacija povzročila na ležaju.Majhna do srednje velika bremena običajno najbolje delujejo s krogličnimi ležaji.Uporaba pri velikih obremenitvah običajno najbolje deluje z valjčnimi ležaji.

Spoznajte hitrost vrtenja vaše aplikacije
Določite hitrost vrtenja vaše aplikacije.Visoke hitrosti (RPM) običajno najbolje delujejo s krogličnimi ležaji, nižje hitrosti pa z valjčnimi ležaji.

Dejavnik pri izteku in togosti ležaja
Prav tako želite določiti, kakšno iztekanje bo dovolila vaša aplikacija.Če uporaba dovoljuje le majhna odstopanja, potem je kroglični ležaj najverjetneje vaša najboljša izbira.

Poiščite pravo mazanje za svoje ležaje
Za uporabo pri visokih hitrostih izračunajte svojo vrednost n*dm in če je višja od največje hitrosti maziva, potem mazivo ne bo moglo zagotoviti zadostnega mazanja.Obstajajo tudi druge možnosti, kot je oljno meglenje.Za uporabo pri nizkih hitrostih je oljna kopel dobra izbira.
Vprašanja?Naši inženirji na kraju samem bi radi sodelovali z vami in vam pomagali izbrati najboljši ležaj za vašo aplikacijo.