Laagri rike kaks kuud pärast käigukasti vahetamist
Toiduainetetöötlemistehas vahetas märtsis konveieri nurgaajami ussülekandekomplekti. Mais läks ajam uuesti rikki – samad sümptomid, sama müraprofiil. Hooldusmeeskond tellis uue käigukomplekti ja oodates võttis ajami lahti, et rikke viisi kinnitada. Ussiratta hammasküljed olid laitmatud – pärast märtsikuist paigaldamist vaevu puututud. Ussvõlli laagrid olid rikki läinud: fikseeritud laagri välisvõrul oli kildmõra, mis viitab aksiaalsele ülekoormusväsimusele.
Juurdlus näitas: konveier kasutas mootori ja ussivõlli vahelist kiilrihmaühendust, mille rihma pingutus võlli üleulatuvale osale mõjus radiaalselt 2,5 kN. Hooldusmeeskond oli küll hammasratta välja vahetanud, kuid mitte laagreid – ega olnud uuesti arvutanud, kas olemasolevad laagrid (standardsed süvasoonega kuullaagrid, 6206 seeria) suudavad taluda kombineeritud radiaalset ja aksiaalset koormust. Standardsed süvasoonega kuullaagrid taluvad aksiaalset koormust, mis moodustab ligikaudu 30% nende radiaalkoormuse nimiväärtusest. Selle võlli kombineeritud laagrikoormus ületas 6206 nimiväärtuse 1,8 korda. Laager oli määratud rikki minema olenemata sellest, kas hammasratas vahetati välja või mitte.
Põhiküsimus: Ussülekandevõllid kannavad nii radiaalkoormusi (hammasratta tangentsiaaljõust, välisest rihma- või ketipingest) kui ka suuri aksiaalseid (tõukejõu) koormusi (spiraalse võrgu reaktsioonijõust, mis püüab ussülekandevõlli piki selle telge väljapoole lükata). Sügava soonega kuullaagrid ei ole ussülekandevõlli rakenduste jaoks piisavad, välja arvatud kõige kergemate koormuste korral. Nurkkontaktkuullaagrid või koonusrull-laagrid – fikseeritud ujukiga või selg-seljaga paigutusega kahesuunalise tõukejõu käsitlemiseks – on ussülekandevõlli õige spetsifikatsioon kõigis rakendustes peale kõige kergemate.
Ussivõlli aksiaalne tõukejõud – miks see on nii suur
Ussülekande puhul jaguneb hammaste kontaktjõud võrgusilma juures kolmeks igale võllile mõjuvaks komponendiks: tangentsiaalne (pöördemomenti tekitav), radiaalne (sammusilindriga risti olev eraldusjõud) ja aksiaalne (tõukejõud piki võlli telge). Kaldhammasratta paaris on aksiaalne tõukejõud tavaliselt 20–40% tangentsiaalsest jõust. Ussülekande puhul on see suhe põhimõtteliselt erinev ja ussvõlli jaoks palju rangem.
Oluline tähelepanek: 50:1 suhtega ussülekande puhul (q=12) on ussvõllile mõjuv aksiaalne tõukejõud 4,17 korda tangentsiaaljõud ussivõllil. Kuna enamik insenere arvutab laagrikoormusi võlli pöördemomendi ja sammuraadiuse põhjal (mis annab tangentsiaaljõu), arvutavad nad tegelikust laagri aksiaalkoormusest ainult 24%. Ainult tangentsiaaljõu jaoks dimensioneeritud ussivõlli laager on aksiaalkoormuse jaoks 4 korda aladimensioneeritud. See on kõige levinum ussiülekandelaagri projekteerimisviga.
Laagritüübi valik — ussivõll vs rattavõll
Ussivõll — fikseeritud laager
Ussvõlli fikseeritud laager peab kandma nii radiaalset haardejõudu kui ka täielikku kahesuunalist aksiaalset tõukejõudu. Selg-seljaga (DB-paigutus) või vastamisi (DF-paigutus) paigaldatud nurkkontaktkuullaagrid tagavad selle kombineeritud koormustaluvuse. Kontaktnurk (tavaliselt 25–40 kraadi) määrab aksiaalse ja radiaalse kandevõime suhte – suurem kontaktnurk tagab suurema aksiaalse kandevõime. Enamiku ussvõlli rakenduste jaoks sobivad 30- või 40-kraadise kontaktnurgaga nurkkontaktlaagrid.
Ussivõll — ujuklaager
Ussvõlli mitte-tõukejõu otsas asuv ujuklaager kannab ainult võrgust tulevat radiaalkoormust ja võimalikku välist ülerippuvat koormust. See võimaldab võlli aksiaalset soojuspaisumist ilma aksiaalset survejõudu tekitamata. Ujukasendisse sobivad standardsed sügava soonega kuullaagrid, kuna siia ei edastata aksiaalset koormust. Ujuklaagri korpuse ava on tavaliselt mõõtmetelt selline, et see võimaldaks väikest vaba aksiaalset liikumist (0,3–0,8 mm), et kompenseerida soojuspaisumist.
Rattavõll — mõlemad laagrid
Ussiratta võll kannab radiaalselt väljundmomenti ja võrgustiku reaktsioonijõudu (Fr2). Rattavõllile mõjuv aksiaalne jõud (Fa2) on võrdne Fr1-ga, mis on ussivõllile mõjuv radiaaljõud – tavaliselt väike võrreldes rattavõlli radiaalse kandevõimega. Enamikul juhtudel sobivad rattavõlli rakenduste jaoks standardsed sügava soonega kuullaagrid. Suure väljundmomendiga rakenduste (M8+ moodul, D3 töö) puhul võivad silindrilised rull-laagrid olla eelistatumad nende suurema radiaalse koormustaluvuse tõttu.
Ussivõll — välise koormuse lisamine
Kui ussivõlli ajab mootor kiilrihma või keti abil, lisab rihma/keti pinge võlli üleulatuvale osale radiaaljõu, mis võib ületada silmusvõrgu radiaaljõu. See väline jõud tuleb laagri koormuse arvutamiseks vektoriaalselt silmusvõrgu radiaaljõule liita. Rihma pinge mõjub rihma ulatusega risti; silmusvõrgu radiaaljõud mõjub piki võllidevahelist joont. Saadud jõud sõltub nendevahelisest nurgast. Halvimal juhul liida need lineaarselt: F_laager = F_rihm + F_radiaalvõrk.
Laagri eluea arvutamine — L10 tundi ussivõlli rakenduse puhul
ISO laagri eluea arvutus (L10 – eluiga, mille jooksul identsete laagrite 10% eeldatav väsimusrike) nõuab ekvivalentset dünaamilist laagrikoormust P, mis ühendab nurkkontaktlaagrite radiaal- ja aksiaalkomponendid.
Töönäide: 50:1 ussülekanne, 3 kW, sisendvõimsus 1450 p/min
z1=1, z2=50, m=4, d1=48mm, d2=200mm, lambda=1,52 kraadi, efektiivsus 62%
T2 = 3000 × 0,62 / (29,0 × pi/30) = 3000 × 0,62 / 3,036 = 612 Nm
Fa1 = 2T2/d2 = 2 × 612 / 0,200 = 6120 N
Ft1 = 2T1/d1 = 2 × (3000/3,036 × 0,62)/(0,048 × 2) = ??? Olgu T1=P/(omega1) = 3000/(1450 × 2pi/60) = 19,75 Nm; Ft1 = 2 × 19,75/0,048 = 823 N
6120/823 = 7,4x — ussivõlli aksiaal on 7,4 korda tangentsiaalne
Fr=1200N (võrk + lint), Fa=6120N; kataloogist X=0,35, Y=0,57: P = 0,35×1200 + 0,57×6120 = 420 + 3488 = 3908 N
L10 = (32500/3908)^3 = 578 miljonit pööret; L10h = 578e6/(60×1450) = 6644 tundi
Valesti mõõdetud ainult radiaalse kandevõime jaoks: P_vale = Fr = 1200N; L10h_vale = (28100/1200)^3/(60×1450) = näiv 56 000 tundi — aga tegelik Fa=6120N koormab 6210 täielikult üle: 6210 aksiaalne kandevõime ~30% C0=16500N = 4950N — 6120N ületab selle
Viis levinud ussiülekande laagri spetsifikatsiooni viga
| Viga | Mis läheb valesti | Õige lähenemine |
|---|---|---|
| Sügava soonega kuullaagrid ussivõllil | DGBB suudab aksiaallaagrina käsitseda ainult 30% radiaalvõlli. Ussvõlli aksiaalvõll võib olla 4–7 korda radiaalne. Laagri ülekoormus aksiaalsuunas – killustiku väsimus nädalate kuni kuude jooksul. | Nurkkontaktkuullaagrid (selg-seljaga paar) või koonusrull-laagrid fikseeritud (tõukejõu) laagri positsioonil. |
| Radiaalkoormuse korral rihma või keti pinge unustamine | Kiilrihma pinge võlli üleulatuval pinnal võib olla radiaalselt 1500–4000 N. Kui seda ei arvestata, on laagri Fr oluliselt alahinnatud. | Lisa rihma pingutusjõu vektor võrgu radiaaljõule. Halvima stsenaariumi korral kasuta pingul ja lõtva poole rihma pingutussummat. |
| Mõlema ussivõlli laagri mõõtmete määramine fikseeritud laagriteks | Ussvõlli kaks fikseeritud laagrit loovad aksiaalse pinge, mis takistab soojuspaisumist. Võlli kuumenedes eelkoormatakse mõlemad laagrid aksiaalselt – see kiirendab väsimust. | Üks fikseeritud (tõukelaager) + üks ujuvalaager. Ujuklaager võimaldab aksiaalset soojuspaisumist. |
| Laagri koormuse hindamiseks kasutatakse kataloogi pöördemomendi nimiväärtust | Kataloogi väljundmomendi nimiväärtus on nimiväärtusega pöördemoment nimitingimustel. Tegelikud tipp-pöördemomendid (käivitamisel, ülekoormusel) võivad olla 2–3 korda suuremad ja tekitada proportsionaalselt suuremaid laagrikoormusi. | Arvutage laagri koormus tipp-töömomendi (töömoment x töötegur) korral, mitte kataloogi nimimomendi korral. |
| Laagri tüübi ignoreerimine rikkis laagri asendamisel | Valesti spetsifikatsiooniga rikkis laager puruneb uuesti sama vale spetsifikatsiooniga asenduse korral. Samasuguse asendamine jäädvustab projekteerimisvea. | Rikkega laagri vahetamisel veenduge enne asenduslaagri tellimist, et algne spetsifikatsioon oli õige. Kui rike tekkis enneaegselt, võib algne spetsifikatsioon olla rikke algpõhjuseks. |
Täppistöötlus usaldusväärse võlli ja laagri jõudluse tagamiseks
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Korea Ever-Power
Laagri koormusandmetega tooted õige laagri valiku jaoks
Laagri KKK
Ussülekande laagri valik — küsimused mehaanikainseneridelt
Hankige oma ussiülekande rakenduse jaoks laagrikoormuse andmed
Määrake sisendvõimsus, mootori kiirus, ülekandearv, kinnituskonfiguratsioon ja välised koormused. Korea Ever-Power pakub laagri koormuse andmeid (ussivõlli aksiaalne tõukejõud, radiaalne koormus mõlemas laagripositsioonis), et toetada teie laagri valiku arvutusi.
Toimetaja: Cxm









