Postoji određena konfuzija oko odnosa između preciznosti držanja, njegovih proizvodnih tolerancija i nivoa unutrašnjeg zazora ili 'igranja' između staza za trčanje i kuglica. Ovdje Wu Shizheng, generalni direktor stručnjaka za male i minijaturne ležajeve JITO Bearings, baca svjetlo na zašto ovaj mit opstaje i na šta bi inženjeri trebali obratiti pažnju.
Tokom Drugog svetskog rata, u fabrici municije u Škotskoj, malo poznati čovek po imenu Stenli Parker razvio je koncept pravog položaja ili onoga što danas poznajemo kao Geometrijsko dimenzionisanje i toleranciju (GD&T). Parker je primijetio da iako su neki od funkcionalnih dijelova koji su se proizvodili za torpeda odbijeni nakon inspekcije, oni su i dalje bili poslani u proizvodnju.
Nakon detaljnijeg pregleda, ustanovio je da je za to krivo mjerenje tolerancije. Tradicionalne XY koordinatne tolerancije stvorile su kvadratnu zonu tolerancije, koja je isključila dio iako je zauzimala tačku u zakrivljenom kružnom prostoru između uglova kvadrata. Svoje nalaze o tome kako odrediti pravi položaj objavio je u knjizi pod naslovom Crteži i dimenzije.
*Unutarnji razmak
Danas nam ovo razumijevanje pomaže da razvijemo ležajeve koji pokazuju određeni nivo zazora ili labavosti, inače poznat kao unutrašnji zazor ili, preciznije, radijalni i aksijalni zazor. Radijalni zazor je zazor izmjeren okomito na os ležaja, a aksijalni zazor je zazor mjeren paralelno s osom ležaja.
Ovaj otvor je dizajniran u ležaju od samog početka kako bi omogućio ležaju da izdrži opterećenja u različitim uvjetima, uzimajući u obzir faktore kao što su temperaturno širenje i kako će spoj između unutrašnjeg i vanjskog prstena utjecati na vijek trajanja ležaja.
Konkretno, zazor može utjecati na buku, vibracije, toplinski stres, progib, raspodjelu opterećenja i vijek trajanja. Veći radijalni zazor je poželjan u situacijama kada se očekuje da će unutrašnji prsten ili osovina postati topliji i proširiti se tokom upotrebe u odnosu na vanjski prsten ili kućište. U ovoj situaciji, zazor u ležaju će se smanjiti. Suprotno tome, zračnost će se povećati ako se vanjski prsten proširi više od unutrašnjeg prstena.
Veći aksijalni zazor je poželjan u sistemima gdje postoji neusklađenost između osovine i kućišta jer neusklađenost može uzrokovati brzo kvar ležaja s malim unutrašnjim zazorom. Veći zazor također može omogućiti ležaju da se nosi s nešto većim potisnim opterećenjem jer uvodi veći kontaktni kut.
*Fitments
Važno je da inženjeri postignu pravi balans unutrašnjeg zazora u ležaju. Previše zategnuti ležaj sa nedovoljnim zazorom će stvoriti višak toplote i trenja, što će uzrokovati klizanje kuglica u stazi trčanja i ubrzati habanje. Isto tako, preveliki zazor će povećati buku i vibracije i smanjiti preciznost rotacije.
Zazor se može kontrolisati korištenjem različitih namještanja. Inženjerska uklapanja se odnose na razmak između dva spojena dijela. Ovo se obično opisuje kao osovina u rupi i predstavlja stepen zategnutosti ili labavosti između osovine i unutrašnjeg prstena i između vanjskog prstena i kućišta. Obično se manifestuje labavim, slobodnim prianjanjem ili čvrstim, interferentnim prianjanjem.
Čvrsto prianjanje između unutrašnjeg prstena i osovine je važno kako bi se održao na mjestu i spriječilo neželjeno puzanje ili klizanje, što može stvoriti toplinu i vibracije i izazvati degradaciju.
Međutim, smetnja će smanjiti zazor u kugličnom ležaju jer širi unutrašnji prsten. Slično čvrsto prianjanje između kućišta i vanjskog prstena u ležaju s malim radijalnim zazorom će komprimirati vanjski prsten i još više smanjiti zazor. To će rezultirati negativnim unutrašnjim zazorom — što će efektivno učiniti osovinu većom od rupe — i dovesti do prekomjernog trenja i ranog kvara.
Cilj je imati nulti radni zazor kada ležaj radi u normalnim uvjetima. Međutim, početni radijalni hod koji je potreban da bi se to postiglo može uzrokovati probleme s klizanjem ili klizanjem loptica, smanjujući krutost i preciznost rotacije. Ovaj početni radijalni zazor može se ukloniti korištenjem prednaprezanja. Predopterećenje je način stavljanja trajnog aksijalnog opterećenja na ležaj, nakon što je postavljen, pomoću podložaka ili opruga koje se postavljaju na unutrašnji ili vanjski prsten.
Inženjeri također moraju uzeti u obzir činjenicu da je lakše smanjiti zazor u ležaju tankog presjeka jer su prstenovi tanji i lakše se deformiraju. Kao proizvođač malih i minijaturnih ležajeva, JITO Bearings savjetuje svoje kupce da moraju više paziti na spajanje osovine na kućište. Zaobljenost osovine i kućišta također je važnija kod tankih ležajeva jer će osovina izvan okrugla deformirati tanke prstenove i povećati buku, vibracije i okretni moment.
*Tolerancije
Nerazumijevanje uloge radijalnog i aksijalnog zakretanja dovelo je do toga da mnogi brkaju odnos između zračnosti i preciznosti, posebno preciznosti koja je rezultat boljih tolerancija proizvodnje.
Neki ljudi misle da ležaj visoke preciznosti ne bi trebao imati gotovo nikakav otvor i da bi se trebao okretati vrlo precizno. Njima se labavi radijalni hod čini manje preciznim i ostavlja utisak niske kvalitete, iako se može raditi o visokopreciznom ležaju koji je namjerno dizajniran sa labavim hodom. Na primjer, u prošlosti smo pitali neke od naših kupaca zašto žele precizniji ležaj i oni su nam rekli da žele da „smanje zračnost“.
Međutim, istina je da tolerancija poboljšava preciznost. Nedugo nakon pojave masovne proizvodnje, inženjeri su shvatili da nije ni praktično ni ekonomično, ako je uopće moguće, proizvesti dva potpuno slična proizvoda. Čak i kada su sve proizvodne varijable iste, uvijek će postojati male razlike između jedne i druge jedinice.
Danas je ovo postalo dozvoljena ili prihvatljiva tolerancija. Klase tolerancije za kuglične ležajeve, poznate kao ISO (metričke) ili ABEC (inčne) ocene, regulišu dozvoljeno odstupanje i mere pokrivanja, uključujući veličinu unutrašnjeg i spoljašnjeg prstena i zaobljenost prstenova i staza. Što je viša klasa i što je čvršća tolerancija, to će ležaj biti precizniji kada se sklopi.
Postižući pravi balans između ugradnje i radijalnog i aksijalnog zazora tokom upotrebe, inženjeri mogu postići idealan nulti radni zazor i osigurati nisku buku i preciznu rotaciju. Čineći to, možemo razjasniti zbrku između preciznosti i igre i, na isti način na koji je Stanley Parker revolucionirao industrijsko mjerenje, fundamentalno promijeniti način na koji gledamo na ležajeve.
Vrijeme objave: Mar-04-2021
