Het belang van lagerselectie voor de prestaties van versnellingsbakken

- Dec 05, 2019-

Het belang van lagerselectie voor de prestaties van de versnellingsbak

Versnellingsbakken met grote reductie zijn ontworpen om een hoog koppel over te brengen door de hoge invoersnelheid te verlagen tot de gewenste uitvoersnelheid. Dit is de reden dat een versnellingsbak op grote schaal wordt gebruikt en een veelgebruikt apparaat via transportbanden, fabrieken, brekers en pompen voor zware industrie.

De tandwielen in een versnellingsbak zijn met precisie vervaardigd met een hoge nauwkeurigheid waarvoor getrainde technici moeten assembleren en installeren. Het is niet ongebruikelijk dat een eenvoudige reductietandwielkast veel trappen heeft met kegel- en rondselwielen voor veranderingen van rij- / invoerrichting, evenals meerdere spiraalvormige tandwielen met verschillende verhoudingen om de gewenste uitvoer te bereiken.

Het doel is om de versnellingsbak zo stil mogelijk te laten werken. Om dit te helpen, worden in het algemeen spiraalvormige tandwielen gebruikt in plaats van tandwielen te versnellen (of dwars te snijden) om hoorbaar tandwielgeluid te verminderen. We herinneren ons allemaal het 'gejank' van onze handmatige auto's toen we achteruit reden? In deze gevallen is achteruit een tandwiel.

Spiraalvormige tandwielen zijn uitstekend voor krachtoverbrenging, duurzaamheid en stille werking, maar er is een keerzijde aan dit ontwerp. Omdat deze tandwielen onder een hoek worden vervaardigd, is er altijd een resulterende axiale (stuwkracht) die aandacht vereist.

In toepassingen waar deze axiale belasting extreem groot wordt, worden de spiraalvormige tandwielen in tegengestelde richtingen gesneden, vaak aangeduid als 'visgraatwielen'. Dit ontwerp vereist:

  • Grootte van de versnellingsbak vergroten

  • Meer nauwkeurigheid bij montage en

  • Voegt extra kosten toe aan de precisie

In bedrijf zal dit tandwielontwerp echter niet leiden tot axiale (stuwkracht) belastingen. Bij de meer gangbare tandwielaandrijvingen met conische tandwielen / tandwielen moet de resulterende axiale (stuwkracht) belasting worden gedragen door de ondersteunende lagers. Vaak is de keuze van lagers gebaseerd op draagvermogen en theoretische levensduur van de lagers, zonder een essentieel begrip van de lagers en het fundamentele ontwerp.

Er zijn veel verschillende lagers beschikbaar, elk met een unieke set lastdragende eigenschappen. Deze kenmerken moeten duidelijk worden begrepen samen met de belastingskenmerken van de toepassing voorafgaand aan de installatie. In de meeste toepassingen vereist de as zowel locatie als de mogelijkheid om te roteren.

Lagerbelastingen kunnen puur radiaal, puur axiaal of een combinatie van beide zijn. Over het algemeen hebben de meeste toepassingen een combinatie van deze twee. Lagers zijn ontworpen om verschillende belastingen te dragen, waarbij de meeste combinaties van belastingen kunnen verwerken. Een kogellager is bijvoorbeeld ontworpen om radiale belastingen op te nemen, maar kan wel enige axiale (stuwkracht) belasting dragen en is daarom uitstekend te gebruiken in een elektrische motor, omdat dit lager de rotor positief zal lokaliseren. In dit voorbeeld zal er ook enige thermische groei van de as zijn. Om het risico van 'dwarsligging' te elimineren, kan een cilinderlager worden gebruikt. Dit type lager is beschikbaar in vele configuraties. Het kan worden gebruikt omdat er configuraties zijn die axiale beweging binnen het lager zelf mogelijk maken, terwijl de radiale belasting toch wordt gehandhaafd.

Sommige lagers zijn ook ontworpen om verkeerde uitlijning mogelijk te maken. Dit kan voordelig zijn wanneer er een mogelijkheid is van onnauwkeurigheid tussen behuizing en as of een mogelijkheid van asafbuiging. Net als bij het ontwerp van de tandwieloverbrenging hebben deze lagers voor- en nadelen.

In het geval van sferische rollagers is het vermogen om verkeerd uit te lijnen terwijl rotatie mogelijk is zonder het draagvermogen in gevaar te brengen uitstekend. Deze lagers zijn een uitstekend ontwerp voor gebruik in een transportpoelie omdat het altijd moeilijk is om een nauwkeurige uitlijning te behouden en de toegepaste radiale belasting meestal hoog is. Bovendien hebben deze lagers ook de mogelijkheid om de as te 'lokaliseren' door kleine axiale (stuwkracht) belastingen op te nemen.

Het nadeel of nadeel van een sferisch rollager is dat er door de aard van het interne ontwerp een compromis bestaat in de rolefficiëntie. Stel je voor dat je een wijnvat een heuvel af wilt rollen - het is niet waarschijnlijk dat je rechtdoor rolt. Hetzelfde gebeurt binnen het sferische rollager - de rollende elementen hebben de neiging om te schuiven en te glijden, waardoor de bedrijfstemperaturen toenemen. De kritische component die de uitlijning van het rollende element handhaaft, is de kooi. Zonder de kooi kantelen de rollende elementen gemakkelijk, wat resulteert in catastrofale mislukking.

De rollende inefficiënties van een sferisch rollager kunnen eenvoudig worden vergeleken door te verwijzen naar de snelheden in elke catalogus van de lagerfabrikanten. Bekijk de snelheden van lagers met dezelfde totale grootte - ID, OD en breedte. Vergelijk deze snelheid voor kogellagers, cilindrische rollagers, zelfs kegellagers en het is zeer waarschijnlijk dat de snelheid van het sferische rollager aanzienlijk lager zal zijn.

Waarom? Snelheidsbeoordelingen zijn gebaseerd op een norm waarvoor een specifieke belasting vereist is waarbij het lager een voorgeschreven temperatuur op deze 'beperkende' snelheid kan handhaven. Sommige fabrikanten hebben 'referentiesnelheden' die verschillen van de 'beperkende snelheid'. De meting is echter in wezen hetzelfde. Versnellingsbakken hebben vaak sferische rollagers geïnstalleerd op langzamere snelheidsreductieassen, wat interessant is vanuit het perspectief van een lagertoepassing.

Versnellingsbakken zijn qua ontwerp nauwkeurig. Gear mesh, speling en uitlijning zijn cruciaal voor de levensduur van de versnelling en een betrouwbare werking. Asontwerp moet deze nauwkeurigheid behouden zonder doorbuiging. De uitlijning van de boring van de behuizing moet ervoor zorgen dat de as de tandwielnauwkeurigheidseisen behoudt.

Gezien deze nauwkeurigheidsbeperkingen lijkt er een gebrek te zijn aan fundamentele kennis van peilingtechnieken met betrekking tot lagerselectie. De applicatie vereist niet de mogelijkheid om verkeerd uit te lijnen. Er is waarschijnlijk een resulterende axiale (stuwkracht) belasting en de tandwielscheidingskrachten zijn onvoldoende om de vereiste minimale lagerbelasting te behouden om rollend contact te behouden. De interne rollende inefficiënties en onvoldoende radiale belasting kunnen worden gecombineerd met axiale (stuwkracht) belasting om voortijdige lagerschade te veroorzaken. Een lager dat ideaal is voor een transportschijf die in een versnellingsbaktoepassing wordt gebruikt, is misschien niet de beste optie.

Een lager dat specifiek is ontworpen om een combinatie van radiale en axiale (stuwkracht) belasting mogelijk te maken, samen met een belastingsklasse die de minimale belastingsvereisten handhaaft, kan worden overwogen. Het kegellager is vaak een uitstekend alternatief als sferische rollagers voortijdig falen of niet voldoende levensduur bieden in versnellingsbaktoepassingen.

Meer informatie over onze producten en offerte, stuur een e-mail naar: info@jxtcbearing.com