Постоји одређена конфузија око односа између прецизности држања, његових производних толеранција и нивоа унутрашњег зазора или 'играња' између стаза за трчање и куглица. Овде, Ву Схизхенг, генерални директор стручњака за мале и минијатурне лежајеве ЈИТО Беарингс, баца светло на то зашто овај мит опстаје и на шта инжењери треба да воде рачуна.
Током Другог светског рата, у фабрици муниције у Шкотској, мало познати човек по имену Стенли Паркер развио је концепт правог положаја, или онога што данас знамо као Геометријско димензионисање и толеранцију (ГД&Т). Паркер је приметио да иако су неки од функционалних делова који су се производили за торпеда одбачени након инспекције, они се и даље шаљу у производњу.
Пажљивијим прегледом установио је да је за то криво мерење толеранције. Традиционалне КСИ координатне толеранције су створиле квадратну зону толеранције, која је искључила део иако је заузимала тачку у закривљеном кружном простору између углова квадрата. Своје налазе о томе како одредити прави положај објавио је у књизи под насловом Цртежи и димензије.
*Унутрашњи клиренс
Данас, ово разумевање нам помаже да развијемо лежајеве који показују одређени ниво зазора или лабавости, иначе познат као унутрашњи зазор или, прецизније, радијални и аксијални ход. Радијални зазор је зазор мерен окомито на осу лежаја, а аксијални зазор је зазор мерен паралелно са осом лежаја.
Овај отвор је дизајниран у лежају од самог почетка како би омогућио лежају да издржи оптерећења у различитим условима, узимајући у обзир факторе као што су температурно ширење и како ће спој између унутрашњег и спољашњег прстена утицати на век трајања лежаја.
Конкретно, зазор може утицати на буку, вибрације, топлотни стрес, прогиб, расподелу оптерећења и век трајања. Већи радијални зазор је пожељан у ситуацијама када се очекује да ће унутрашњи прстен или осовина постати топлији и проширити се током употребе у поређењу са спољним прстеном или кућиштем. У овој ситуацији, зазор у лежају ће се смањити. Супротно томе, игра ће се повећати ако се спољашњи прстен шири више од унутрашњег прстена.
Већи аксијални зазор је пожељан у системима у којима постоји неусклађеност између осовине и кућишта јер неусклађеност може проузроковати брзо квар лежаја са малим унутрашњим зазором. Већи зазор такође може омогућити лежају да се носи са нешто већим оптерећењем потиском јер уводи већи контактни угао.
*Фитментс
Важно је да инжењери постигну прави баланс унутрашњег зазора у лежају. Претерано затегнут лежај са недовољним ходом ће створити вишак топлоте и трења, што ће довести до клизања куглица у стази и убрзати хабање. Исто тако, превелики зазор ће повећати буку и вибрације и смањити тачност ротације.
Зазор се може контролисати коришћењем различитих налегања. Инжењерска уклапања се односе на зазор између два дела која се спајају. Ово се обично описује као осовина у рупи и представља степен затегнутости или лабавости између осовине и унутрашњег прстена и између спољашњег прстена и кућишта. Обично се манифестује лабавим, слободним или чврстим, интерферентним приањањем.
Чврсто приањање између унутрашњег прстена и осовине је важно како би се он држао на месту и спречило нежељено пузање или клизање, што може да генерише топлоту и вибрације и изазове деградацију.
Међутим, сметња ће смањити зазор у кугличном лежају јер шири унутрашњи прстен. Слично чврсто приањање између кућишта и спољашњег прстена у лежају са малим радијалним зазором ће стиснути спољни прстен и још више смањити зазор. Ово ће довести до негативног унутрашњег зазора — што ће ефективно учинити осовину већом од рупе — и довести до прекомерног трења и раног квара.
Циљ је да нема радног зазора када лежај ради у нормалним условима. Међутим, почетни радијални ход који је потребан да би се то постигло може изазвати проблеме са клизањем или клизањем лоптица, смањујући крутост и тачност ротације. Овај почетни радијални зазор може се уклонити коришћењем претходног оптерећења. Предоптерећење је начин стављања трајног аксијалног оптерећења на лежај, након што је постављен, коришћењем подложака или опруга које су постављене на унутрашњи или спољашњи прстен.
Инжењери такође морају узети у обзир чињеницу да је лакше смањити зазор у лежају танког пресека јер су прстенови тањи и лакше се деформишу. Као произвођач малих и минијатурних лежајева, ЈИТО Беарингс саветује своје купце да се мора обратити више пажње на спајање осовине на кућиште. Заобљеност осовине и кућишта је такође важнија код лежајева танког типа јер ће осовина изван округла деформисати танке прстенове и повећати буку, вибрације и обртни момент.
*Толеранције
Неспоразум о улози радијалног и аксијалног закретања довео је до тога да многи помешају однос између зрачности и прецизности, посебно прецизности која је резултат бољих толеранција производње.
Неки људи мисле да лежај високе прецизности не би требало да има скоро никакав отвор и да треба да се окреће веома прецизно. За њих, лабави радијални ход је мање прецизан и оставља утисак ниског квалитета, иако се ради о високопрецизном лежају који је намерно дизајниран са лабавим ходом. На пример, у прошлости смо питали неке од наших купаца зашто желе прецизнији лежај и они су нам рекли да желе да „смање ход“.
Међутим, истина је да толеранција побољшава прецизност. Недуго након појаве масовне производње, инжењери су схватили да није ни практично ни економично, ако је уопште могуће, производити два потпуно слична производа. Чак и када су све производне варијабле исте, увек ће постојати мале разлике између једне и друге јединице.
Данас је ово постало дозвољена или прихватљива толеранција. Класе толеранције за кугличне лежајеве, познате као ИСО (метричке) или АБЕЦ (инчне) оцене, регулишу дозвољено одступање и мере покривања укључујући величину унутрашњег и спољашњег прстена и заобљеност прстенова и стаза. Што је виша класа и што је чвршћа толеранција, то ће лежај бити прецизнији када се склопи.
Постижући прави баланс између уградње и радијалног и аксијалног отвора током употребе, инжењери могу постићи идеалан нулти оперативни зазор и осигурати ниску буку и прецизну ротацију. Чинећи то, можемо да разјаснимо забуну између прецизности и игре и, на исти начин на који је Стенли Паркер направио револуцију у индустријском мерењу, суштински променимо начин на који гледамо на лежајеве.
Време поста: Мар-04-2021
