برای بارهای ترکیبی شعاعی و محوری، a را انتخاب کنید بلبرینگ شیار عمیق زمانی که بار محوری زیر 30 تا 40 درصد بار شعاعی باقی بماند و سرعت ها متوسط تا زیاد است. هنگامی که بار محوری قابل توجه، پایدار یا به طور مستقیم تعریف شده است، به بلبرینگ تماس زاویه ای تغییر دهید. - معمولاً زمانی که Fa/Fr از 0.35 تا 0.5 بیشتر می شود، یا زمانی که سختی محوری برای عملکرد سیستم حیاتی است. این تصمیم به سه متغیر اصلی بستگی دارد: نسبت بار، سرعت، و اینکه نیروی محوری یک طرفه یا دو طرفه است.
چگونه هر نوع بلبرینگ بارهای مختلف را کنترل می کند
بلبرینگهای شیار عمیق (DGBB) بارهای ترکیبی را از طریق هندسه عمیق راهرو حمل میکنند. عمق شیار به یاتاقان اجازه می دهد تا زاویه تماس متوسطی را تحت بارگذاری محوری ایجاد کند - اما این زاویه ثابت نیست. با بزرگی بار تغییر میکند، که باعث میشود سختی محوری در شرایط نوسانی ناسازگار باشد و پیشبینی آن سختتر شود.
بلبرینگ تماس زاویه ای (ACBB) با یک ساخته شده است زاویه تماس ثابت و طراحی شده - معمولاً 15 درجه، 25 درجه یا 40 درجه. این بدان معناست که مسیر بار از طریق بلبرینگ از ابتدا مشخص شده است. الف زاویه تماس 25 درجه بلبرینگ می تواند تقریبا حمل کند دو برابر بار محوری یک DGBB با اندازه مشابه در همان رتبه بار معادل، در حالی که هنوز نیروهای شعاعی قابل توجهی را اداره می کند.
تفاوت ساختاری در عمل اهمیت دارد: تحت بار ترکیبی یکسان Fr = 6 kN شعاعی و Fa = 3 kN محوری، یک DGBB 6206 یک بار معادل P ≈ محاسبه می کند. 6.84 کیلونیوتن ، در حالی که یک ACBB 7206 (زاویه تماس 25 درجه) با درجه C بالاتر، همان بار را به طور موثرتری توزیع می کند، و طول عمر L10 را با ضریب 1.5-2× بیشتر محاسبه کرد بسته به رتبه بندی دقیق
تصمیم زاویه تماس: 15 درجه، 25 درجه یا 40 درجه
زاویه تماس مهمترین پارامتر طراحی در یاتاقان های تماس زاویه ای است. این به طور مستقیم بر مبادله بین ظرفیت شعاعی، ظرفیت محوری و قابلیت سرعت حاکم است:
- 15 درجه (به عنوان مثال، سری 7200 B): بهینه شده برای بار شعاعی بالا با جزء محوری متوسط. بالاترین رتبه بندی سرعت در میان انواع تماس زاویه ای. مورد استفاده در دوک های ماشین ابزار و پمپ های پرسرعت.
- 25 درجه (به عنوان مثال، سری 7200 AC): انتخاب متعادل و همه منظوره بارهای ترکیبی را به خوبی کنترل می کند، مناسب برای گیربکس ها، سپرهای انتهایی موتور الکتریکی با رانش محوری و سرهای محرک نوار نقاله.
- 40 درجه (به عنوان مثال، 7200 C / B سری سنگین): حداکثر ظرفیت محوری هنگامی که بار محوری غالب است - مکانیزم های پیچ درایو، ساپورت بال اسکرو، یا انتهای شفت گیربکس حلزونی استفاده می شود. قابلیت سرعت در مقایسه با انواع 15 درجه کاهش یافته است.
به عنوان یک راهنما: هر 10 درجه افزایش در زاویه تماس تقریباً ضریب بار محوری Y را دو برابر می کند ، به یاتاقان اجازه می دهد تا نیروی رانش بیشتری را قبل از اینکه بار معادل P به طول عمر محدود شود جذب کند.
بار محوری یک طرفه در مقابل بار محوری دو طرفه: یک تمایز مهم
بلبرینگ های تماس زاویه ای ذاتاً یاتاقان های رانش تک جهتی هستند - یک ACBB تنها می تواند بار محوری را در یک جهت پشتیبانی کند . این یک محدودیت کلیدی است که تصمیمات چیدمان را افزایش می دهد.
وقتی بار محوری یک طرفه است
یک بلبرینگ تماسی تک زاویه ای در آرایش ثابت/ شناور کافی است. انتهای ثابت تمام بار محوری را در یک جهت حمل می کند. انتهای شناور بار شعاعی خالص را با یک غلتک DGBB یا استوانه ای کنترل می کند. معمولی در: شفت فن، پروانه پمپ گریز از مرکز، شفت چرخ دنده تک مارپیچ.
وقتی بار محوری دو طرفه یا معکوس است
بلبرینگ های تماس زاویه ای جفت مورد نیاز است. دو پیکربندی استاندارد استفاده می شود:
- پشت به پشت (DB): خطوط تماس به بیرون واگرا می شوند. استحکام ممان بالایی را فراهم می کند و بار محوری را در هر دو جهت پشتیبانی می کند. برای بارهای آویزان و کاربردهای حساس به خمش مانند محورهای پینیون گیربکس ترجیح داده می شود.
- چهره به چهره (DF): خطوط تماس به سمت داخل همگرا می شوند. تحمل بیشتر در برابر ناهماهنگی شفت، اما سفتی گشتاور کمتر. مناسب برای جاهایی که به انعطاف پذیری زاویه ای نیاز است.
- پشت سر هم (DT): هر دو یاتاقان در جهت یکسانی قرار دارند - ظرفیت محوری فقط در یک جهت دو برابر می شود. زمانی استفاده می شود که بار محوری یک طرفه از ظرفیت یک یاتاقان بیشتر شود.
یک بلبرینگ شیار عمیق بار محوری دو طرفه را به طور ذاتی در یک واحد کنترل می کند - این یک مزیت عملی در طراحی های فشرده یا حساس به هزینه است که در آن سطوح بار محوری در حد متوسط باقی می ماند.
قابلیت سرعت: جایی که بلبرینگ های شیار عمیق مزیت را دارند
بلبرینگهای شیار عمیق معمولاً در شرایط باز یا روغن کاری کمی بهتر از یاتاقانهای تماس زاویهای در سرعتهای بالا عمل میکنند. توزیع بار متقارن نیروهای چرخشی ژیروسکوپی روی توپ ها را کاهش می دهد. برای اندازه حفره معین، سرعت های محدود کننده DGBB معمولاً 15 تا 25 درصد بیشتر از ACBB معادل است تحت روانکاری گریس
| بلبرینگ | تایپ کنید | محدودیت سرعت گریس (دور در دقیقه) | محدودیت سرعت روغن (دور در دقیقه) | زاویه تماس |
|---|---|---|---|---|
| 6206 | شیار عمیق | 13000 | 17000 | متغیر (وابسته به بار) |
| 7206 B (15 درجه) | تماس زاویه ای | 12000 | 15000 | 15 درجه |
| 7206 AC (25 درجه) | تماس زاویه ای | 10000 | 13000 | 25 درجه |
| 7206 درجه سانتی گراد (40 درجه) | تماس زاویه ای | 8500 | 11000 | 40 درجه |
در سرعت های بالاتر 80 درصد از سرعت مجاز گریس ، مدیریت حرارتی و روش روانکاری بدون توجه به نوع یاتاقان حیاتی می شود. در این رژیم ها، DGBB با گریس کم ویسکوزیته یا روغن کاری هوا-روغن اغلب عملکرد حرارتی بهتری نسبت به ACBB ارائه می دهد.
سختی و الزامات دقت موقعیت یابی
هنگامی که دقت موقعیت محور مهم است - مانند دوک های ماشین ابزار، گیربکس های دقیق یا محورهای سروو - تقریبا همیشه یاتاقان های تماس زاویه ای در جفت های از پیش بارگذاری شده ترجیح داده می شوند. بلبرینگ های تماس زاویه ای جفت DB از پیش بارگذاری شده به دست می آورند مقادیر سختی محوری 100-400 N/μm بسته به کلاس پیش بارگذاری، در مقایسه با 20-80 N/μm برای یک DGBB در شرایط عملیاتی معمولی.
برای کاربردهایی که دقت موقعیت یک الزام طراحی نیست - مانند تجهیزات کشاورزی، غلتکهای نوار نقاله یا موتورهای لوازم خانگی - مزیت سختی یاتاقانهای تماس زاویهای هزینه اضافی و پیچیدگی نصب را توجیه نمیکند.
هزینه، پیچیدگی نصب و قابلیت تعویض
بلبرینگ های شیار عمیق مزیت عملی قابل توجهی در هزینه و سادگی دارند:
- هزینه واحد: یک 6206 DGBB استاندارد تقریباً هزینه دارد 30 تا 60 درصد کمتر از 7206 ACBB معادل از همان ردیف سازنده.
- نصب: DGBB به هیچ جهتی نیاز ندارد - متقارن و غیر جهتی است. ACBB باید در جهت محوری صحیح نصب شود و مجموعه های جفت شده باید در جهت منطبق (DB، DF، یا DT) نصب شوند.
- در دسترس بودن: DGBB در اندازه های رایج (6200، 6300، 6000 سری) تقریباً توسط هر توزیع کننده در سطح جهان ذخیره می شود. یاتاقانهای تماس زاویهای در اندازههای غیر استاندارد میتوانند زمانهای طولانیتری داشته باشند.
- مدیریت پیش بارگذاری: ACBB جفت شده به پیش بارگذاری مشخصی نیاز دارد - یا از طریق آسیاب همسان (مجموعه های پیش بارگذاری سبک، متوسط، سنگین) یا سیستم های مهره قفلی قابل تنظیم. این باعث افزایش زمان مونتاژ و احتمال خطا می شود.
چهارچوب تصمیم: انتخاب بیرینگ مناسب برای برنامه شما
| وضعیت | بلبرینگ توصیه شده | دلیل |
|---|---|---|
| Fa/Fr < 0.3، هدف کلی | شیار عمیق Ball Bearing | ظرفیت محوری کافی، هزینه کمتر، نصب ساده تر |
| Fa/Fr = 0.3-0.6، محوری متوسط | تماس زاویه ای (25°) or DGBB depending on life requirement | P و L10 را برای هر دو محاسبه کنید - ACBB اغلب در زندگی برنده می شود |
| Fa/Fr > 0.6، رانش محوری بالا | تماس زاویه ای (25°–40°), paired | DGBB به شدت عمر محدود خواهد داشت. دسته های ACBB به صورت محوری طراحی شده اند |
| بار محوری دو طرفه، فشرده | شیار عمیق Ball Bearing | واحد واحد هر دو جهت را اداره می کند. ACBB به ترتیب زوجی نیاز دارد |
| سرعت بالا (>10000 دور در دقیقه)، محوری کم | شیار عمیق Ball Bearing | امتیاز سرعت بالاتر، تولید حرارت کمتر در سرعت |
| دوک دقیق، سختی بالا مورد نیاز است | تماس زاویه ای (15°–25°), DB pair, preloaded | سفتی محوری و شعاعی برتر تحت پیش بارگذاری |
| ساپورت بال اسکرو یا سرپیچ | تماس زاویه ای (40°) or dedicated screw support bearing | بار محوری اولیه است. دقت موقعیتی مورد نیاز است |
مثال واقعی: شفت خروجی گیربکس
شفت خروجی گیربکس حلزونی را در نظر بگیرید که Fr = 9 kN شعاعی و Fa = 4.5 kN محوری در 3200 دور در دقیقه است. Fa/Fr = 0.5.
با 6308 DGBB (C = 41 kN، C₀ = 22 kN): Fa/C0 = 0.20، آستانه e ≈ 0.34. از آنجایی که Fa/Fr = 0.5 > e، P = 0.56 × 9 1.4 × 4.5 = 11.34 کیلونیوتن . L10 = (41/11.34)³ × 106 ≈ 47 میلیون انقلاب (245 ساعت در 3200 دور در دقیقه).
با یک جفت ACBB 7308 AC (C = 52 کیلو نیوتن در هر یاتاقان، زاویه تماس 25 درجه، آرایش DB): بار معادل در دو یاتاقان با ضریب Y مطلوب توزیع می شود. P موثر در هر یاتاقان ≈ 8.2 کیلونیوتن . L10 = (52/8.2)³ × 106 ≈ 255 میلیون انقلاب (~1328 ساعت در 3200 دور در دقیقه) - a 5× بهبود در زندگی محاسبه شده تحت بارهای عملیاتی مشابه
این مثال نشان میدهد که چرا یاتاقانهای تماسی زاویهای انتخاب استاندارد در کاربردهای شفت گیربکس با بارگذاری ترکیبی هستند: افزایش طول عمر بسیار بیشتر از هزینه متوسط و حق بیمه پیچیدگی است.
