Zavar van a csapágy pontossága, a gyártási tűréshatárok és a futópályák és a golyók közötti belső hézag vagy „játék” között. Itt Wu Shizheng, a kis és miniatűr csapágyak szakértője, a JITO Bearings ügyvezető igazgatója rávilágít arra, hogy miért marad fenn ez a mítosz, és mire kell figyelniük a mérnököknek.
A második világháború alatt egy skóciai hadianyaggyárban egy kevéssé ismert ember, Stanley Parker kidolgozta a valódi pozíció fogalmát, vagy amit ma Geometriai Dimensioning & Tolerance (GD&T) néven ismerünk. Parker észrevette, hogy bár a torpedókhoz gyártott funkcionális alkatrészek egy részét az ellenőrzést követően visszautasították, továbbra is gyártásba kerültek.
Közelebbről megvizsgálva megállapította, hogy a tűrésmérés volt a hibás. A hagyományos XY koordináta tűrések egy négyzetes tűrészónát hoztak létre, amely kizárta azt a részt, amely a négyzet sarkai közötti ívelt körtérben foglalt el egy pontot. Ezt követően egy Rajzok és méretek című könyvében tette közzé megállapításait a valódi pozíció meghatározásáról.
*Belső hézag
Manapság ez a felfogás segít olyan csapágyak kifejlesztésében, amelyek bizonyos szintű játékot vagy lazaságot mutatnak, más néven belső hézagot vagy pontosabban radiális és axiális játékot. A sugárirányú játék a csapágy tengelyére merőlegesen mért hézag, az axiális játék pedig a csapágy tengelyével párhuzamosan mért hézag.
Ezt a holtjátékot a kezdetektől fogva a csapágyba tervezték, hogy lehetővé tegye a csapágyak terhelések elviselését különféle körülmények között, figyelembe véve olyan tényezőket, mint a hőmérséklet-tágulás, és a belső és külső gyűrűk közötti illesztés hogyan befolyásolja a csapágy élettartamát.
Pontosabban, a hézag befolyásolhatja a zajt, a vibrációt, a hőterhelést, az elhajlást, a terheléseloszlást és a kifáradási élettartamot. Nagyobb sugárirányú játék kívánatos olyan helyzetekben, amikor a belső gyűrű vagy tengely várhatóan felforrósodik és kitágul a használat során, mint a külső gyűrű vagy ház. Ebben a helyzetben a csapágy játéka csökken. Ezzel szemben a játék növekszik, ha a külső gyűrű jobban kitágul, mint a belső gyűrű.
Nagyobb tengelyirányú játék kívánatos azokban a rendszerekben, ahol a tengely és a ház között eltérés van, mivel az eltolódás miatt a kis belső hézagú csapágyak gyorsan meghibásodhatnak. A nagyobb hézag lehetővé teszi, hogy a csapágy kissé nagyobb tolóerővel is megbirkózzon, mivel nagyobb érintkezési szöget eredményez.
* Szerelvények
Fontos, hogy a mérnökök megtalálják a megfelelő egyensúlyt a csapágy belső hézagában. A túl szoros, nem megfelelő játékú csapágy túlzott hőt és súrlódást generál, ami a golyók megcsúszását okozza a versenypályán, és felgyorsítja a kopást. Hasonlóképpen, a túl nagy távolság növeli a zajt és a vibrációt, és csökkenti a forgási pontosságot.
A távolság különböző illesztésekkel szabályozható. A műszaki illesztések két illeszkedő rész közötti távolságra vonatkoznak. Ezt általában lyukban lévő tengelyként írják le, és a tengely és a belső gyűrű, valamint a külső gyűrű és a ház közötti tömítettség vagy lazaság mértékét jelzi. Általában laza, szabad illeszkedésben vagy szoros, interferenciás illeszkedésben nyilvánul meg.
A belső gyűrű és a tengely közötti szoros illeszkedés fontos, hogy a helyén maradjon, és megakadályozza a nem kívánt kúszást vagy elcsúszást, amelyek hőt és vibrációt generálhatnak, és károsodást okozhatnak.
Az ütköző illesztés azonban csökkenti a golyóscsapágy hézagát, mivel kitágítja a belső gyűrűt. Hasonlóan szoros illeszkedés a ház és a külső gyűrű között egy kis radiális játékú csapágyban összenyomja a külső gyűrűt és még tovább csökkenti a hézagot. Ez negatív belső hézagot eredményez – ami gyakorlatilag nagyobbá teszi a tengelyt, mint a lyuk –, és túlzott súrlódáshoz és korai meghibásodáshoz vezet.
A cél az, hogy nulla üzemi holtjáték legyen, amikor a csapágy normál körülmények között működik. Az ehhez szükséges kezdeti sugárirányú játék azonban problémákat okozhat a golyók megcsúszásakor vagy elcsúszásakor, ami csökkenti a merevséget és a forgási pontosságot. Ez a kezdeti radiális játék előfeszítéssel eltávolítható. Az előfeszítés egy olyan eszköz, amellyel állandó axiális terhelést helyezünk a csapágyra, miután az fel van szerelve, olyan alátétek vagy rugók használatával, amelyek a belső vagy külső gyűrűhöz vannak illesztve.
A mérnököknek azt a tényt is figyelembe kell venniük, hogy a vékony keresztmetszetű csapágyaknál könnyebb a hézag csökkentése, mivel a gyűrűk vékonyabbak és könnyebben deformálódnak. Kisméretű és miniatűr csapágyak gyártójaként a JITO Bearings azt tanácsolja ügyfeleinek, hogy nagyobb gondot kell fordítani a tengely-ház illesztésekre. A tengely és a ház kereksége is fontosabb a vékony típusú csapágyaknál, mert a nem kerek tengely deformálja a vékony gyűrűket, és növeli a zajt, a vibrációt és a nyomatékot.
* Tűrések
A sugárirányú és axiális játék szerepének félreértése sokakat arra késztetett, hogy összekeverjék a játék és a pontosság kapcsolatát, különösen a jobb gyártási tűrésekből adódó pontosságot.
Vannak, akik úgy gondolják, hogy egy nagy pontosságú csapágynak szinte semmi holtjátéka, és nagyon pontosan kell forognia. Számukra a laza sugárirányú holtjáték kevésbé tűnik precíznek, és rossz minőség benyomását kelti, még akkor is, ha ez egy nagy pontosságú csapágy, amelyet szándékosan laza játékkal terveztek. Például a múltban megkérdeztük néhány ügyfelünket, hogy miért akarnak nagyobb pontosságú csapágyat, és azt mondták nekünk, hogy „csökkentik a játékot”.
Az azonban igaz, hogy a tolerancia javítja a pontosságot. Nem sokkal a tömeggyártás megjelenése után a mérnökök rájöttek, hogy nem praktikus és nem gazdaságos, ha egyáltalán lehetséges két teljesen egyforma terméket előállítani. Még akkor is, ha az összes gyártási változó változatlan marad, mindig lesznek apró különbségek az egyik és a másik egység között.
Mára ez megengedhető vagy elfogadható toleranciát jelent. A golyóscsapágyak toleranciaosztályai, amelyeket ISO (metrikus) vagy ABEC (inch) besorolásként ismernek, szabályozzák a megengedett eltérést és a borítás mértékét, beleértve a belső és külső gyűrűméretet, valamint a gyűrűk és futópályák kerekségét. Minél magasabb az osztály és minél szűkebb a tűrés, annál pontosabb lesz a csapágy az összeszerelés után.
Az illeszkedés, valamint a radiális és axiális játék közötti megfelelő egyensúly megtalálásával a mérnökök elérhetik az ideális nulla működési távolságot, és alacsony zajszintet és pontos forgást biztosítanak. Ezzel tisztázhatjuk a precizitás és a játék közötti zavart, és ugyanúgy, ahogyan Stanley Parker forradalmasította az ipari mérést, alapvetően megváltoztathatjuk a csapágyakról alkotott szemléletünket.
Feladás időpontja: 2021-04-04
