Miért nem egy és ugyanaz a radiális játék és a tolerancia?

Van némi zavar a viszony között a csapágy pontossága, gyártási tűrései és a versenypályák és a golyók közötti belső hézag vagy „játék” szintje között. Itt Wu Shizheng, a JITO Bearings kis- és miniatűr csapágyak szakértőjének ügyvezető igazgatója rávilágít arra, hogy ez a mítosz miért áll fenn, és mire kell figyelnie a mérnököknek.

A második világháború alatt egy skóciai lőszergyárban egy kevéssé ismert férfi, Stanley Parker néven, kifejlesztette a valódi helyzet, vagy a mai geometriai méretezés és tolerancia (GD&T) koncepcióját. Parker észrevette, hogy annak ellenére, hogy a torpedók számára gyártott funkcionális alkatrészek egy részét az ellenőrzés után elutasították, mégis tovább küldték őket a gyártáshoz.

Alapos vizsgálat után megállapította, hogy a tolerancia mérése a hibás. A hagyományos XY koordináta tűrések négyzet tűrési zónát hoztak létre, amely kizárta a részt annak ellenére, hogy elfoglalt egy pontot a tér sarkai közötti ívelt kör alakú térben. Ezután a Rajzok és méretek című könyvben tette közzé megállapításait arról, hogyan lehet meghatározni az igazi helyzetet.

* Belső távolság
Ma ez a megértés segít olyan csapágyak kifejlesztésében, amelyek valamilyen szintű játékot vagy lazaságot mutatnak, más néven belső hézag vagy, pontosabban, radiális és axiális játék. A radiális játék a csapágy tengelyére merőlegesen mért távolság, az axiális játék pedig a csapágy tengelyével párhuzamosan mért távolság.

Ezt a játékot eleve úgy tervezték meg a csapágyban, hogy a csapágy sokféle körülmények között képes legyen a terhelések alátámasztására, figyelembe véve az olyan tényezőket, mint a hőmérséklet-tágulás, valamint hogy a belső és külső gyűrűk közötti illesztés hogyan befolyásolja a csapágy élettartamát.

Pontosabban, a hézag befolyásolhatja a zajt, a rezgést, a hőterhelést, az elhajlást, a terhelés eloszlását és a fáradtság élettartamát. Nagyobb sugárirányú játék kívánatos olyan helyzetekben, amikor a belső gyűrű vagy tengely várhatóan felforrósodik és kitágul a használat során a külső gyűrűhöz vagy házhoz képest. Ebben a helyzetben a csapágy játéka csökken. Ezzel szemben a játék növekedni fog, ha a külső gyűrű jobban kitágul, mint a belső gyűrű.

Nagyobb tengelyirányú játék kívánatos azokban a rendszerekben, ahol a tengely és a ház közötti eltérés van, mivel az eltérés miatt a kis belső hézaggal rendelkező csapágy gyorsan meghibásodhat. A nagyobb hézag lehetővé teheti a csapágy megbirkózását kissé nagyobb tolóerőkkel is, mivel nagyobb érintkezési szöget vezet be.

* Felszerelések
Fontos, hogy a mérnökök a belső hézag megfelelő egyensúlyát találják meg a csapágyban. A túl szoros csapágy, elégtelen játék mellett felesleges hőt és súrlódást generál, ami a golyók csúszását okozza a versenypályán és felgyorsítja a kopást. Hasonlóképpen, a túl nagy távolság növeli a zajt és a rezgést, és csökkenti a forgási pontosságot.

A hézagot különböző illesztésekkel lehet szabályozni. A mérnöki illeszkedés két illeszkedő rész közötti távolságra utal. Ezt általában egy lyukban lévő tengelyként írják le, és ez a tengely és a belső gyűrű, valamint a külső gyűrű és a ház közötti feszesség vagy lazaság mértékét képviseli. Általában laza, hézagos illesztésben vagy szoros, interferencia illesztésben nyilvánul meg.

A belső gyűrű és a tengely szoros illesztése fontos a helyben tartáshoz és a nem kívánt kúszás vagy csúszás megakadályozásához, amely hőt és rezgést generálhat és lebomlást idézhet elő.

Az interferencia-illesztés azonban csökkenti a hézagot a golyóscsapágyban, amikor kitágítja a belső gyűrűt. A ház és a külső gyűrű közötti hasonló szoros illesztés alacsony radiális játékú csapágyban összenyomja a külső gyűrűt és még tovább csökkenti a hézagot. Ez negatív belső hézagot eredményez - ami a tengelyt gyakorlatilag nagyobb lesz, mint a furat -, és túlzott súrlódáshoz és korai meghibásodáshoz vezet.

A cél az, hogy nulla működési játék legyen, amikor a csapágy normál körülmények között működik. Ennek eléréséhez szükséges kezdeti sugárirányú játék azonban problémákat okozhat a golyók megcsúszásában vagy elcsúszásában, csökkentve a merevséget és a forgási pontosságot. Ez a kezdeti sugárirányú lejátszás eltávolítható az előzetes betöltéssel. Az előterhelés egy állandó tengelyirányú terhelésnek a csapágyra történő felhelyezését jelenti, amint fel van szerelve, alátétek vagy rugók segítségével, amelyek a belső vagy a külső gyűrűhöz vannak illesztve.

A mérnököknek azt is figyelembe kell venniük, hogy a vékony szelvényű csapágyban könnyebb csökkenteni a hézagot, mert a gyűrűk vékonyabbak és könnyebben deformálódnak. A kis 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 körön kívüli tengely deformálja a vékony gyűrűket, és növeli a zajt, a rezgést és a nyomatékot.

* Tűrések
A radiális és axiális játék szerepével kapcsolatos félreértés sokakat arra késztetett, hogy összekeverjék a játék és a pontosság kapcsolatát, különös tekintettel a jobb gyártási tűrésekből adódó pontosságra.

Vannak, akik úgy gondolják, hogy a nagy pontosságú csapágynak szinte nem szabad szabadon játszania, és nagyon pontosan kell forognia. Számukra a laza radiális játék kevésbé precíznek tűnik, és gyenge minőségű benyomást kelt, annak ellenére, hogy ez lehet egy nagy pontosságú csapágy, amelyet szándékosan terveztek laza játékkal. Például a múltban megkérdeztük néhány ügyfelünket, miért akarnak pontosabb csapágyat, és azt mondták nekünk, hogy "csökkentik a játékot".

Igaz azonban, 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 hasonló terméket gyártani. Még akkor is, ha az összes gyártási változó változatlan marad, mindig lesznek különbségek az egyik és a másik között.

Ma ez megengedett vagy elfogadható toleranciát jelent. Az ISO (metrikus) vagy az ABEC (hüvelyk) néven ismert golyóscsapágyak toleranciaosztályai szabályozzák a megengedett eltérést és a burkolatok mérését, beleértve a belső és külső gyűrű méretét, valamint a gyűrűk és a futópályák kerekségét. Minél magasabb az osztály és annál szigorúbb a tűrés, annál pontosabb lesz a csapágy összeszerelése után.

A használat során a mérleg és a radiális és axiális játék közötti megfelelő egyensúly megteremtésével a mérnökök elérhetik az ideális nulla működési távolságot, és biztosíthatják az alacsony zajszintet és a pontos forgást. Ezzel tisztázhatjuk a precizitás és a játék közötti összetévesztést, és ugyanúgy, ahogy a Stanley Parker forradalmasította az ipari méréseket, alapvetően megváltoztathatjuk a csapágyak nézetét.


Feladás időpontja: 04-2021