Obstaja nekaj zmede okoli razmerja med natančnostjo ležaja, njegovimi proizvodnimi tolerancami in ravnjo notranjega odmika ali "igranja" med vodilnimi stezami in kroglicami. Tukaj Wu Shizheng, generalni direktor strokovnjaka za majhne in miniaturne ležaje JITO Bearings, osvetljuje, zakaj ta mit vztraja in na kaj morajo biti inženirji pozorni.
Med drugo svetovno vojno je v tovarni streliva na Škotskem malo znani človek po imenu Stanley Parker razvil koncept pravega položaja ali tisto, kar danes poznamo kot geometrijsko dimenzioniranje in toleranca (GD&T). Parker je opazil, da čeprav so bili nekateri funkcionalni deli, ki so bili izdelani za torpede, po pregledu zavrnjeni, so bili še vedno poslani v proizvodnjo.
Ob natančnejšem pregledu je ugotovil, da je kriva meritev tolerance. Tradicionalne tolerance koordinat XY so ustvarile kvadratno tolerančno območje, ki je izključilo del, čeprav je zasedel točko v ukrivljenem krožnem prostoru med vogali kvadrata. Svoje ugotovitve o tem, kako določiti pravi položaj, je objavil v knjigi z naslovom Risbe in dimenzije.
*Notranja zračnost
Danes nam to razumevanje pomaga razviti ležaje, ki kažejo določeno stopnjo zračnosti ali ohlapnosti, sicer znano kot notranja zračnost ali, natančneje, radialna in aksialna zračnost. Radialna zračnost je zračnost, izmerjena pravokotno na ležajno os, aksialna zračnost pa je zračnost, izmerjena vzporedno z ležajno osjo.
Ta zračnost je zasnovana v ležaju od samega začetka, da omogoča ležaju, da prenese obremenitve v različnih pogojih, ob upoštevanju dejavnikov, kot je temperaturna ekspanzija in kako bo prileganje med notranjim in zunanjim obročem vplivalo na življenjsko dobo ležaja.
Natančneje, razdalja lahko vpliva na hrup, vibracije, toplotno obremenitev, upogib, porazdelitev obremenitve in življenjsko dobo. Večja radialna zračnost je zaželena v situacijah, ko se pričakuje, da se notranji obroč ali gred med uporabo bolj segreje in razširi v primerjavi z zunanjim obročem ali ohišjem. V tem primeru se bo zračnost v ležaju zmanjšala. Nasprotno pa se bo zračnost povečala, če se zunanji obroč razširi bolj kot notranji obroč.
Večja aksialna zračnost je zaželena v sistemih, kjer je med gredjo in ohišjem neporavnanost, saj lahko neusklajenost povzroči hitro okvaro ležaja z majhno notranjo zračnostjo. Večja zračnost lahko tudi omogoči ležaju, da se spoprime z nekoliko večjimi potisnimi obremenitvami, saj uvaja večji kontaktni kot.
*Oprema
Pomembno je, da inženirji dosežejo pravo ravnovesje notranje zračnosti v ležaju. Preveč tesen ležaj z nezadostno zračnostjo bo povzročil prekomerno toploto in trenje, kar bo povzročilo drsenje kroglic po tekalni poti in pospešilo obrabo. Podobno bo prevelika razdalja povečala hrup in vibracije ter zmanjšala natančnost vrtenja.
Razmik je mogoče nadzorovati z uporabo različnih prileganja. Tehnična prileganja se nanašajo na razdaljo med dvema sosedima deloma. To je običajno opisano kot gred v luknji in predstavlja stopnjo tesnosti ali ohlapnosti med gredjo in notranjim obročem ter med zunanjim obročem in ohišjem. Običajno se kaže v ohlapnem prileganju z zračnostjo ali tesnem prileganju z motnjami.
Tesno prileganje med notranjim obročem in gredjo je pomembno, da ostane na mestu in prepreči neželeno lezenje ali zdrs, ki lahko povzroči toploto in vibracije ter povzroči degradacijo.
Vendar bo interferenčno prileganje zmanjšalo zračnost v krogličnem ležaju, saj razširi notranji obroč. Podobno tesno prileganje med ohišjem in zunanjim obročem v ležaju z nizko radialno zračnostjo bo stisnilo zunanji obroč in še bolj zmanjšalo zračnost. Posledica tega bo negativna notranja zračnost – zaradi česar bo gred dejansko večja od luknje – in povzročilo prekomerno trenje in zgodnjo odpoved.
Cilj je imeti ničelno zračnost, ko ležaj deluje v normalnih pogojih. Vendar lahko začetna radialna igra, ki je potrebna za doseganje tega, povzroči težave z drsenjem ali drsenjem kroglic, kar zmanjša togost in natančnost vrtenja. To začetno radialno zračnost je mogoče odstraniti s prednapetostjo. Prednapenjanje je sredstvo za trajno aksialno obremenitev ležaja, ko je nameščen, z uporabo podložk ali vzmeti, ki so nameščene na notranji ali zunanji obroč.
Inženirji morajo upoštevati tudi dejstvo, da je lažje zmanjšati zračnost pri ležaju s tankim presekom, ker so obroči tanjši in jih je lažje deformirati. Kot proizvajalec majhnih in miniaturnih ležajev JITO Bearings svojim strankam svetuje, naj bodo bolj previdni pri prileganju gredi na ohišje. Okroglost gredi in ohišja je prav tako bolj pomembna pri tankih ležajih, ker bo gred, ki ni okrogla, deformirala tanke obroče in povečala hrup, vibracije in navor.
*Tolerance
Nesporazum o vlogi radialne in aksialne zračnosti je mnoge privedel do zamenjave razmerja med zračnostjo in natančnostjo, zlasti natančnostjo, ki izhaja iz boljših toleranc izdelave.
Nekateri menijo, da visoko natančen ležaj skoraj ne bi smel imeti zračnosti in da bi se moral vrteti zelo natančno. Zanje se zdi ohlapna radialna zračnost manj natančna in daje vtis nizke kakovosti, čeprav gre morda za visoko natančen ležaj, ki je namerno zasnovan z ohlapno zračnostjo. Na primer, v preteklosti smo nekatere naše stranke vprašali, zakaj želijo ležaje z večjo natančnostjo, in povedali so nam, da želijo "zmanjšati zračnost".
Je pa res, da toleranca izboljša natančnost. Kmalu po začetku množične proizvodnje so inženirji ugotovili, da ni niti praktično niti gospodarno, če je sploh mogoče, izdelati dva popolnoma enaka izdelka. Tudi če ostanejo vse proizvodne spremenljivke enake, bodo med eno in drugo enoto vedno majhne razlike.
Danes je to postalo dopustna ali sprejemljiva toleranca. Razredi tolerance za kroglične ležaje, znani kot ocene ISO (metrične) ali ABEC (palčne), urejajo dovoljeno odstopanje in meritve pokrova, vključno z velikostjo notranjega in zunanjega obroča ter okroglostjo obročev in kanalov. Višji kot je razred in strožja kot je toleranca, bolj natančen bo ležaj, ko bo sestavljen.
Z iskanjem pravega ravnovesja med namestitvijo ter radialno in aksialno zračnostjo med uporabo lahko inženirji dosežejo idealno ničelno delovno zračnost in zagotovijo nizek hrup ter natančno vrtenje. S tem lahko odpravimo zmedo med natančnostjo in zračnostjo ter na enak način, kot je Stanley Parker revolucioniral industrijsko merjenje, temeljito spremenimo pogled na ležaje.
Čas objave: mar-04-2021
