ชุดความรู้ · B10 · วิศวกรรมเพลาและตลับลูกปืน

เฟืองตัวหนอน การเลือกตลับลูกปืน — การคำนวณแรงผลัก แรงรัศมี และอายุการใช้งาน L10

เพลาตัวหนอนรับแรงผลักในแนวแกนมากกว่าแรงสัมผัสถึง 3-5 เท่า ซึ่งสูงกว่าเพลาเฟืองเกลียวหลายเท่าตัวที่กำลังส่งออกเท่ากัน ความเสียหายของแบริ่งก่อนกำหนดส่วนใหญ่ในระบบขับเคลื่อนเฟืองตัวหนอนเกิดจากการเลือกแบริ่งสำหรับรับแรงในแนวรัศมีโดยไม่คำนึงถึงแรงผลักในแนวแกน คู่มือนี้จะอธิบายวิธีการคำนวณ

สูตรแรงผลักตามแนวแกนการคำนวณแรงรัศมีL10 ตลอดชีพการเลือกประเภทตลับลูกปืน

โครงสร้างเฟืองตัวหนอนทรงกระบอก 2

⚙ บริษัท เอเวอร์-พาวเวอร์ เวิร์ม เกียร์ จำกัด เมืองอันซาน จังหวัดคยองกี ประเทศเกาหลี [email protected]

ตลับลูกปืนชำรุดหลังจากเปลี่ยนชุดเกียร์ได้สองเดือน

โรงงานแปรรูปอาหารแห่งหนึ่งได้เปลี่ยนชุดเฟืองตัวหนอนบนระบบขับเคลื่อนมุมสายพานลำเลียงในเดือนมีนาคม ในเดือนพฤษภาคม ระบบขับเคลื่อนก็เสียอีกครั้ง – มีอาการและเสียงเหมือนเดิม ทีมซ่อมบำรุงจึงสั่งซื้อชุดเฟืองใหม่ และในระหว่างรอการส่งมอบ ก็ได้ถอดชิ้นส่วนระบบขับเคลื่อนเพื่อตรวจสอบสาเหตุการเสีย พบว่าหน้าฟันเฟืองตัวหนอนยังอยู่ในสภาพสมบูรณ์ – แทบไม่ได้ถูกแตะต้องเลยนับตั้งแต่ติดตั้งในเดือนมีนาคม แต่ตลับลูกปืนของเพลาตัวหนอนเสียหาย: วงแหวนด้านนอกของตลับลูกปืนแบบตายตัวมีรอยแตกร้าวที่สอดคล้องกับความล้าจากการรับน้ำหนักเกินในแนวแกน

จากการตรวจสอบพบว่า สายพานลำเลียงใช้สายพานรูปตัววีเชื่อมต่อจากมอเตอร์ไปยังเพลาตัวหนอน โดยมีแรงดึงสายพาน 2.5 กิโลนิวตัน ดึงในแนวรัศมีที่ส่วนยื่นของเพลา ทีมซ่อมบำรุงได้เปลี่ยนชุดเกียร์แล้ว แต่ไม่ได้เปลี่ยนตลับลูกปืน และไม่ได้คำนวณใหม่ว่าตลับลูกปืนที่มีอยู่ (ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกมาตรฐาน ซีรี่ส์ 6206) สามารถรับน้ำหนักรวมทั้งในแนวรัศมีและแนวแกนได้หรือไม่ ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกมาตรฐานรับน้ำหนักในแนวแกนได้ประมาณ 30% ของพิกัดรับน้ำหนักในแนวรัศมี ภาระรวมของตลับลูกปืนบนเพลานี้เกินกว่าพิกัดของ 6206 ถึง 1.8 เท่า ตลับลูกปืนจะต้องเสียหายไม่ว่าชุดเกียร์จะถูกเปลี่ยนหรือไม่ก็ตาม

ประเด็นหลัก: เพลาเฟืองตัวหนอนรับทั้งแรงรัศมี (จากแรงสัมผัสของการเข้าคู่ของเฟือง แรงดึงจากสายพานหรือโซ่ภายนอก) และแรงตามแนวแกนสูง (แรงผลัก) (จากแรงปฏิกิริยาของการเข้าคู่ของเฟืองเกลียวที่พยายามดันเพลาเฟืองตัวหนอนออกไปตามแนวแกน) ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานกับเพลาเฟืองตัวหนอน ยกเว้นในงานที่เบาที่สุด ตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมหรือตลับลูกปืนลูกกลิ้งเรียว — ในการจัดเรียงแบบลอยตัวคงที่หรือแบบประกบกันเพื่อรับแรงผลักสองทิศทาง — เป็นข้อกำหนดที่ถูกต้องสำหรับเพลาเฟืองตัวหนอนในทุกกรณี ยกเว้นงานที่เบาที่สุด

โครงสร้างเฟืองตัวหนอน 1
โครงสร้างเฟืองตัวหนอน 3

แรงผลักตามแนวแกนของเพลาตัวหนอน — เหตุใดจึงมีขนาดใหญ่มาก

ในระบบเฟืองตัวหนอน แรงสัมผัสระหว่างฟันเฟืองที่จุดประกบกันจะถูกแยกออกเป็นสามส่วนที่กระทำต่อเพลาแต่ละข้าง ได้แก่ แรงสัมผัส (สร้างแรงบิด) แรงรัศมี (แรงแยกตัวตั้งฉากกับแกนฟันเฟือง) และแรงตามแนวแกน (แรงผลักตามแนวแกนเพลา) ในคู่เฟืองเกลียว แรงผลักตามแนวแกนโดยทั่วไปจะมีค่าประมาณ 20-401 กิโลเทอร์ม/3 กิโลเทอร์มของแรงสัมผัส แต่ในระบบเฟืองตัวหนอน ความสัมพันธ์นั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐานและรุนแรงกว่ามากสำหรับเพลาตัวหนอน

ส่วนประกอบแรงของเพลาตัวหนอน
แรงผลักตามแนวแกนของเพลาตัวหนอน (=แรงสัมผัสของล้อ)
Fa1 = Ft2 = 2T2 / d2
T2 = แรงบิดเอาต์พุต (นิวตันเมตร), d2 = เส้นผ่านศูนย์กลางระยะห่างระหว่างฟันเฟือง (เมตร)
แรงสัมผัสของเพลาตัวหนอน
Ft1 = 2T1 / d1
T1 = แรงบิดขาเข้า (นิวตันเมตร), d1 = เส้นผ่านศูนย์กลางของเฟืองตัวหนอน (เมตร)
แรงรัศมีของเพลาตัวหนอน
Fr1 = Fa2 = Ft2 x tan(alpha_n) / cos(lambda)
alpha_n = มุมแรงดันปกติ (20 องศา), lambda = มุมนำ
ความสัมพันธ์ระหว่างแกนและแนวสัมผัส (เพลาตัวหนอน)
Fa1 / Ft1 = ix d1 / d2 = i / q
สำหรับ i=50, q=12: Fa1 = 50/12 x Ft1 = 4.17 x Ft1

ข้อสรุปที่สำคัญ: สำหรับเฟืองตัวหนอนอัตราส่วน 50:1 (q=12) แรงผลักตามแนวแกนบนเพลาเฟืองตัวหนอนคือ 4.17 เท่าของแรงสัมผัส บนเพลาตัวหนอน เนื่องจากวิศวกรส่วนใหญ่คำนวณภาระของแบริ่งจากแรงบิดของเพลาและรัศมีพิทช์ (ซึ่งให้แรงสัมผัส) พวกเขาจึงคำนวณได้เพียง 24% ของภาระตามแนวแกนของแบริ่งจริงเท่านั้น แบริ่งเพลาตัวหนอนที่ออกแบบมาสำหรับแรงสัมผัสเพียงอย่างเดียวจะมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับภาระตามแนวแกนถึง 4 เท่า นี่คือข้อผิดพลาดในการออกแบบแบริ่งเฟืองตัวหนอนที่พบได้บ่อยที่สุด

การเลือกประเภทตลับลูกปืน — เพลาตัวหนอนเทียบกับเพลาล้อ

เพลาตัวหนอน — ตลับลูกปืนคงที่

ตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุม (คู่, หันหลังชนกัน)

ตลับลูกปืนยึดเพลาตัวหนอนต้องรับทั้งแรงกัดในแนวรัศมีและแรงผลักในแนวแกนทั้งสองทิศทางอย่างเต็มที่ ตลับลูกปืนเม็ดกลมแบบสัมผัสเชิงมุมที่ติดตั้งแบบประกบกัน (แบบ DB) หรือแบบหน้าต่อหน้า (แบบ DF) จะให้ความสามารถในการรับน้ำหนักรวมนี้ มุมสัมผัส (โดยทั่วไป 25-40 องศา) จะกำหนดอัตราส่วนของความสามารถในการรับแรงในแนวแกนต่อแรงในแนวรัศมี — มุมสัมผัสที่สูงขึ้นจะให้ความสามารถในการรับแรงในแนวแกนที่มากขึ้น สำหรับการใช้งานเพลาตัวหนอนส่วนใหญ่ ตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมที่มีมุมสัมผัส 30 องศาหรือ 40 องศาจึงเหมาะสม

เพลาตัวหนอน — ตลับลูกปืนลอย

ตลับลูกปืนร่องลึก (เฉพาะแนวรัศมี แนวแกนหมุนอิสระ)

ตลับลูกปืนลอยตัวที่ปลายด้านที่ไม่รับแรงผลักของเพลาตัวหนอนจะรับเฉพาะแรงในแนวรัศมีจากการเข้าคู่กันของฟันเฟืองและแรงส่วนเกินภายนอกเท่านั้น ช่วยให้เพลาสามารถขยายตัวตามแนวแกนเนื่องจากความร้อนได้โดยไม่เกิดแรงยึดเหนี่ยวตามแนวแกน ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกมาตรฐานเหมาะสมสำหรับตำแหน่งลอยตัวเนื่องจากไม่มีแรงตามแนวแกนส่งผ่านในตำแหน่งนี้ โดยทั่วไปแล้วขนาดของรูในตัวเรือนตลับลูกปืนลอยตัวจะถูกกำหนดให้มีการเคลื่อนที่ตามแนวแกนเล็กน้อย (0.3-0.8 มม.) เพื่อรองรับการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

เพลาล้อ — ตลับลูกปืนทั้งสองข้าง

ตลับลูกปืนร่องลึก หรือ ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอก

เพลาเฟืองตัวหนอนรับแรงบิดเอาต์พุตในแนวรัศมีและแรงปฏิกิริยาจากการเข้าคู่กันในแนวรัศมี (Fr2) แรงตามแนวแกนบนเพลาเฟือง (Fa2) เท่ากับ Fr1 ซึ่งเป็นแรงในแนวรัศมีบนเพลาเฟืองตัวหนอน โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความสามารถในการรับแรงในแนวรัศมีของเพลาเฟือง ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกมาตรฐานก็เพียงพอสำหรับการใช้งานกับเพลาเฟืองในกรณีส่วนใหญ่ สำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดเอาต์พุตสูง (โมดูล M8+, หน้าที่ D3) อาจเลือกใช้ตลับลูกปืนลูกกลิ้งทรงกระบอกเนื่องจากมีความสามารถในการรับแรงในแนวรัศมีสูงกว่า

เพลาตัวหนอน — การเพิ่มภาระภายนอก

แรงรวม: แรงดึงของตาข่าย + แรงดึงของสายพาน/โซ่

เมื่อเพลาตัวหนอนถูกขับเคลื่อนจากมอเตอร์ผ่านสายพานตัววีหรือโซ่ แรงดึงของสายพาน/โซ่จะเพิ่มแรงในแนวรัศมีให้กับส่วนที่ยื่นออกมาของเพลา ซึ่งอาจมากกว่าแรงในแนวรัศมีของเฟือง แรงภายนอกนี้จะต้องถูกบวกเข้ากับแรงในแนวรัศมีของเฟืองแบบเวกเตอร์เพื่อคำนวณภาระของแบริ่ง แรงดึงของสายพานจะกระทำตั้งฉากกับความยาวของสายพาน ในขณะที่แรงในแนวรัศมีของเฟืองจะกระทำไปตามแนวเส้นตรงระหว่างเพลาทั้งสอง ผลลัพธ์ที่ได้จะขึ้นอยู่กับมุมระหว่างแรงทั้งสอง สำหรับกรณีที่เลวร้ายที่สุด ให้บวกแรงทั้งสองเข้าด้วยกันแบบเชิงเส้น: F_bearing = F_belt + F_radial_mesh

การคำนวณอายุการใช้งานของแบริ่ง — L10 ชั่วโมง สำหรับการใช้งานเพลาหนอน

การคำนวณอายุการใช้งานของแบริ่งตามมาตรฐาน ISO (L10 — อายุการใช้งานที่คาดว่าแบริ่งชนิดเดียวกันจำนวน 10% จะเสียหายจากความล้า) ต้องใช้ค่าภาระแบริ่งแบบไดนามิกเทียบเท่า P ซึ่งรวมส่วนประกอบในแนวรัศมีและแนวแกนสำหรับแบริ่งแบบสัมผัสเชิงมุม

ลำดับการคำนวณอายุการใช้งาน L10
ขั้นตอนที่ 1: คำนวณภาระแบริ่งไดนามิกเทียบเท่า P
P = X x Fr + Y x Fa
X = ตัวประกอบแรงรัศมี, Y = ตัวประกอบแรงตามแนวแกน (จากแคตตาล็อกตลับลูกปืน ขึ้นอยู่กับอัตราส่วน Fa/C0 และ Fa/Fr), Fr = แรงรับน้ำหนักตลับลูกปืนในแนวรัศมี (N), Fa = แรงรับน้ำหนักตลับลูกปืนในแนวแกน (N)
ขั้นตอนที่ 2: คำนวณอายุการใช้งานพื้นฐานของ L10 ในหน่วยล้านรอบการหมุน
L10 = (C/P)^p
C = พิกัดรับน้ำหนักไดนามิกพื้นฐาน (N, จากแคตตาล็อกตลับลูกปืน), P = พิกัดรับน้ำหนักไดนามิกเทียบเท่า (N), p = 3 สำหรับตลับลูกปืนเม็ดกลม, 10/3 สำหรับตลับลูกปืนลูกกลิ้ง
ขั้นตอนที่ 3: แปลงเป็นเวลาทำการ
L10h = (L10 x 10^6) / (60 xn)
n = ความเร็วรอบของเพลาในหน่วย RPM ผลลัพธ์คือ อายุการใช้งาน L10 ในหน่วยชั่วโมง
ขั้นตอนที่ 4: ประยุกต์ใช้ปัจจัยการปรับเปลี่ยนอายุขัย
Lnm = a1 x a_ISO x L10
a1 = ปัจจัยความน่าเชื่อถือ (a1=1 สำหรับความน่าเชื่อถือ 90%, 0.53 สำหรับ 95%), a_ISO = ปัจจัยแนวทางของระบบที่คำนึงถึงการหล่อลื่นและการปนเปื้อน

ตัวอย่างการใช้งาน: เฟืองตัวหนอนอัตราส่วน 50:1 กำลัง 3 กิโลวัตต์ ความเร็วรอบอินพุต 1450 รอบต่อนาที

เรขาคณิตของเฟือง
z1=1, z2=50, m=4, d1=48mm, d2=200mm, lambda=1.52 deg, efficiency 62%
แรงบิดเอาต์พุต
T2 = 3000 x 0.62 / (29.0 x pi/30) = 3000 x 0.62 / 3.036 = 612 นิวตันเมตร
แรงผลักตามแนวแกนของเพลาตัวหนอน (Fa1)
Fa1 = 2T2/d2 = 2 x 612 / 0.200 = 6,120 N
แรงสัมผัสของเพลาตัวหนอน (Ft1)
Ft1 = 2T1/d1 = 2 x (3000/3.036×0.62)/(0.048 x 2) = ??? ให้ T1=P/(omega1) = 3000/(1450x2pi/60) = 19.75 Nm; Ft1 = 2×19.75/0.048 = 823 N
ตรวจสอบอัตราส่วน: Fa1/Ft1
6120/823 = 7.4x — ความยาวตามแนวแกนของเพลาตัวหนอนเป็น 7.4 เท่าของความยาวตามแนวสัมผัส
ภาระการรับน้ำหนักเทียบเท่าสำหรับหน้าสัมผัสเชิงมุม 7210 (แบบประกบกัน)
Fr=1200N (ตาข่าย + สายพาน), Fa=6120N; จากแคตตาล็อก X=0.35, Y=0.57: P = 0.35×1200 + 0.57×6120 = 420 + 3488 = 3908 N
อายุการใช้งาน L10 (7210, C=32500N, n=1450 RPM)
L10 = (32500/3908)^3 = 578 ล้านรอบ; L10h = 578e6/(60×1450) = 6644 ชั่วโมง
เปรียบเทียบกับร่องลึก 6210 (C=28100N, เฉพาะแนวรัศมี)
ขนาดไม่ถูกต้องสำหรับแนวรัศมีเท่านั้น: P_wrong = Fr = 1200N; L10h_wrong = (28100/1200)^3/(60×1450) = อายุการใช้งานที่เห็นได้ชัด 56,000 ชั่วโมง — แต่ค่า Fa ที่แท้จริงเท่ากับ 6120N ทำให้ 6210 รับน้ำหนักเกินอย่างสมบูรณ์: ความสามารถในการรับแรงตามแนวแกนของ 6210 ประมาณ 30% ของ C0=16500N = 4950N — 6120N เกินกว่าค่านี้

ข้อผิดพลาดทั่วไป 5 ประการในการกำหนดคุณสมบัติของตลับลูกปืนเฟืองตัวหนอน

ข้อผิดพลาด อะไรผิดพลาด แนวทางที่ถูกต้อง
ตลับลูกปืนร่องลึกบนเพลาตัวหนอน DGBB สามารถรับแรงดึงในแนวรัศมีได้เพียง 30% เท่านั้น ส่วนแรงดึงในแนวแกนของเพลาตัวหนอนสามารถเป็น 4-7 เท่าของแรงดึงในแนวรัศมี การรับน้ำหนักเกินในแนวแกนของแบริ่งจะทำให้เกิดความล้าแบบแตกหักภายในเวลาไม่กี่สัปดาห์ถึงหลายเดือน ตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุม (แบบประกบกัน) หรือตลับลูกปืนลูกกลิ้งเรียวในตำแหน่งตลับลูกปืนคงที่ (รับแรงผลัก)
การลืมปรับความตึงของสายพานหรือโซ่ขณะรับแรงในแนวรัศมี แรงดึงของสายพานตัววีอาจอยู่ที่ 1,500-4,000 นิวตันในแนวรัศมีบนส่วนที่ยื่นออกมาของเพลา หากไม่รวมแรงดึงของแบริ่ง ค่า Fr จะถูกประเมินต่ำกว่าความเป็นจริงอย่างมาก เพิ่มเวกเตอร์แรงดึงสายพานลงในแรงรัศมีของตาข่าย ใช้ผลรวมแรงดึงสายพานด้านตึงและด้านหย่อนสำหรับกรณีที่เลวร้ายที่สุด
การกำหนดขนาดตลับลูกปืนเพลาหนอนทั้งสองให้เป็นตลับลูกปืนแบบตายตัว ตลับลูกปืนคงที่สองตัวบนเพลาตัวหนอนสร้างข้อจำกัดตามแนวแกนที่ช่วยลดการขยายตัวเนื่องจากความร้อน เมื่อเพลาร้อนขึ้น ตลับลูกปืนทั้งสองจะได้รับแรงกดตามแนวแกนล่วงหน้า ซึ่งจะเร่งการเกิดความล้า ตลับลูกปืนแบบยึดตายตัว (รับแรงผลัก) 1 ตัว + ตลับลูกปืนแบบลอยตัว 1 ตัว ตลับลูกปืนแบบลอยตัวช่วยให้สามารถขยายตัวตามแนวแกนเนื่องจากความร้อนได้
ใช้ค่าแรงบิดที่ระบุไว้ในแคตตาล็อกเพื่อประมาณภาระของแบริ่ง ค่าแรงบิดเอาต์พุตที่ระบุในแคตตาล็อกคือค่าแรงบิดที่กำหนดไว้ ณ สภาวะการทำงานปกติ แรงบิดสูงสุดที่เกิดขึ้นจริง (ขณะสตาร์ทเครื่อง หรือขณะรับภาระเกิน) อาจสูงกว่า 2-3 เท่า และส่งผลให้ภาระที่กระทำต่อแบริ่งสูงขึ้นตามไปด้วย คำนวณภาระของแบริ่งที่แรงบิดสูงสุดขณะใช้งาน (แรงบิดขณะทำงาน x ตัวประกอบการใช้งาน) ไม่ใช่แรงบิดที่ระบุในแคตตาล็อก
การไม่คำนึงถึงประเภทของตลับลูกปืนเมื่อทำการเปลี่ยนตลับลูกปืนที่ชำรุด ตลับลูกปืนที่ชำรุดเนื่องจากการกำหนดสเปคที่ไม่ถูกต้อง จะชำรุดอีกครั้งหากเปลี่ยนด้วยชิ้นส่วนทดแทนที่มีสเปคไม่ถูกต้องเช่นเดียวกัน การเปลี่ยนชิ้นส่วนแบบเดียวกันจะยิ่งทำให้ข้อผิดพลาดในการออกแบบนั้นคงอยู่ต่อไป เมื่อเปลี่ยนตลับลูกปืนที่ชำรุด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้อกำหนดเดิมถูกต้องก่อนสั่งซื้อชิ้นส่วนทดแทน หากความเสียหายเกิดขึ้นก่อนกำหนด ข้อกำหนดเดิมอาจเป็นสาเหตุหลัก

การผลิตที่แม่นยำเพื่อประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของเพลาและตลับลูกปืน

โครงสร้างเฟืองตัวหนอนทรงกระบอก 1 โครงสร้างเฟืองตัวหนอน 4
เวิร์คช็อปเฟืองตัวหนอน 5 เวิร์คช็อปเฟืองตัวหนอน 6

เกาหลี เอเวอร์พาวเวอร์

ผลิตภัณฑ์ที่มีข้อมูลภาระการรับน้ำหนักของแบริ่ง เพื่อการเลือกแบริ่งที่ถูกต้อง

ชุดเฟืองตัวหนอน -- พร้อมข้อมูลการคำนวณภาระเพลา
ข้อมูลภาระแบริ่งรวมอยู่ด้วย / แรงในเพลาตัวหนอน
ชุดเฟืองตัวหนอน — พร้อมข้อมูลการคำนวณภาระเพลา
บริษัท Korea Ever-Power จะให้ข้อมูลภาระการรับน้ำหนักของเพลาแบริ่งเป็นส่วนหนึ่งของการยืนยันข้อกำหนดสำหรับชุดเฟืองตัวหนอนทุกชุดที่ลูกค้าระบุว่าตนเองเป็นผู้ออกแบบการจัดเรียงแบริ่ง ข้อมูลภาระการรับน้ำหนักของเพลาแบริ่งประกอบด้วย: แรงผลักตามแนวแกนของเพลาตัวหนอน (Fa1 = Ft2 = 2T2/d2 ที่แรงบิดพิกัดและที่แรงบิดสูงสุดตามการออกแบบ); ภาระรัศมีของเพลาตัวหนอนจากแรงสัมผัสและแรงรัศมีจากการเข้าคู่กัน; และการยืนยันรูปทรงเรขาคณิตของเพลาตัวหนอน (d1, d2, มุมนำ) ที่จำเป็นสำหรับการคำนวณภาระการรับน้ำหนักของแบริ่ง ข้อมูลนี้ไม่ใช่เอกสารการจัดส่งมาตรฐาน — จะจัดให้เมื่อมีการสั่งซื้อตามคำขอ โปรดขอข้อมูลภาระการรับน้ำหนักของแบริ่งโดยระบุไว้ในแบบสอบถามข้อกำหนด บริษัท Korea Ever-Power ไม่ได้กำหนดการจัดเรียงแบริ่งของลูกค้า — การเลือกแบริ่งยังคงเป็นความรับผิดชอบในการออกแบบของลูกค้า — แต่ข้อมูลภาระการรับน้ำหนักของแบริ่งจากรูปทรงเรขาคณิตของชุดเฟืองของเรานั้นจัดให้เพื่อสนับสนุนการเลือกนั้น

ดู / ขอข้อมูล

ชุดเฟืองตัวหนอนแบบดูเพล็กซ์ -- สำหรับการใช้งานที่ต้องการตลับลูกปืนที่สำคัญ
ตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมที่เข้ากันได้ / รูปทรงเพลาที่แม่นยำ
ชุดเฟืองตัวหนอนแบบดูเพล็กซ์ — สำหรับการใช้งานที่ต้องการตลับลูกปืนที่สำคัญ
สำหรับชุดขับข้อต่อหุ่นยนต์ ตัวกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำ และระบบติดตามที่การจัดเรียงตลับลูกปืนเพลาตัวหนอนได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับทั้งความสามารถในการรับน้ำหนักและการโก่งตัวน้อยที่สุดภายใต้การรับน้ำหนักแบบผสม ชุดเฟืองตัวหนอนแบบคู่ให้ประโยชน์เพิ่มเติมคือ คุณสมบัติการปรับระยะคลายตัวได้ ช่วยให้สามารถปรับแรงกดล่วงหน้าของตลับลูกปืนให้เหมาะสมแยกต่างหากจากระยะคลายตัวของเฟือง ในการจัดเรียงเฟืองตัวหนอนแบบมาตรฐาน การลดระยะห่างของตลับลูกปืน (การเพิ่มแรงกดล่วงหน้าให้กับตลับลูกปืนเพื่อความแข็งแรง) จะเปลี่ยนระยะคลายตัวที่ปรากฏ เนื่องจากความโก่งตัวของตลับลูกปืนมีส่วนทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่ง เฟืองตัวหนอนแบบคู่จะแยกพารามิเตอร์ทั้งสองนี้ออกจากกัน: การจัดเรียงตลับลูกปืนได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อความแข็งแรง ระยะคลายตัวของเฟืองจะถูกปรับแยกต่างหากไปยังค่าเป้าหมาย รูปทรงเรขาคณิตของเพลา (d1 มุมนำ โปรไฟล์ด้านข้าง) ที่จำเป็นสำหรับการคำนวณภาระของตลับลูกปืนมีให้ในเอกสารการส่งมอบสำหรับชุดเฟืองตัวหนอนแบบคู่ทุกชุด

ดู / ขอข้อมูล

การวิเคราะห์ภาระแบริ่งและการตรวจสอบข้อกำหนด
การให้คำปรึกษาเกี่ยวกับการเลือกใช้ตลับลูกปืน / การสนับสนุนการใช้งาน
การวิเคราะห์ภาระแบริ่งและการตรวจสอบข้อกำหนด
สำหรับทีมวิศวกรรมที่ออกแบบระบบขับเคลื่อนเฟืองตัวหนอนซึ่งการเลือกตลับลูกปืนเป็นพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ — ข้อต่อหุ่นยนต์ที่มีข้อกำหนดการโก่งตัว ระบบอัตโนมัติรอบสูงที่มีเป้าหมายอายุการใช้งานของตลับลูกปืน และอุปกรณ์ก่อสร้างที่ความเสียหายของตลับลูกปืนเป็นเหตุการณ์ที่สำคัญต่อความปลอดภัย — Korea Ever-Power ให้บริการวิเคราะห์ภาระของตลับลูกปืนเป็นส่วนหนึ่งของบริการวิศวกรรมประยุกต์ ส่งข้อมูลจำเพาะของชุดเฟือง กำลังไฟฟ้าขาเข้า ความเร็วของมอเตอร์ การกำหนดค่าการติดตั้ง ภาระภายนอก (แรงดึงสายพาน ภาระโซ่ แรงจากข้อต่อ) และอายุการใช้งานของตลับลูกปืนที่ต้องการเป็นชั่วโมง Korea Ever-Power จะคำนวณแรงที่กระทำต่อตลับลูกปืนของเพลาตัวหนอนและเพลาล้อ ระบุประเภทและการจัดเรียงตลับลูกปืนที่ต้องการ และให้ค่าภาระไดนามิกเทียบเท่า P สำหรับแต่ละตำแหน่งของตลับลูกปืน เพื่อให้ทีมของคุณสามารถคำนวณอายุการใช้งาน L10 เทียบกับแคตตาล็อกตลับลูกปืนที่คุณเลือกได้ บริการนี้ไม่มีค่าใช้จ่ายสำหรับคำสั่งซื้อที่ทำกับ Korea Ever-Power และสำหรับการสอบถามด้านวิศวกรรมการออกแบบอย่างจริงจัง

ดู / ขอข้อมูล

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับตลับลูกปืน

การเลือกใช้ตลับลูกปืนสำหรับเฟืองตัวหนอน — คำถามจากวิศวกรออกแบบเครื่องกล

เพลาตัวหนอนของผมขับเคลื่อนด้วยเฟืองเกลียว ไม่ได้ใช้สายพาน แบบนี้จะส่งผลต่อการคำนวณแรงรัศมีภายนอกหรือไม่ครับ+

ใช่แล้ว การใช้เฟืองเกลียวแบบเฮลิคอลจะเพิ่มแรงในแนวรัศมีให้กับเพลาตัวหนอน แต่ก็เพิ่มแรงในแนวแกนด้วยเช่นกัน แรงสัมผัสของเฟืองเกลียว Ft_hel จะกระทำในแนวสัมผัสที่จุดประกบและมีส่วนทำให้เกิดแรงในแนวรัศมีบนเพลาตัวหนอน แรงในแนวแกนของเฟืองเกลียว Fa_hel จะกระทำในแนวแกนบนเพลาตัวหนอน โดยจะเพิ่มหรือลดแรงผลักในแนวแกน Fa1 ที่จุดประกบของตัวหนอน ขึ้นอยู่กับทิศทางของเกลียวของเฟืองเกลียว สำหรับเกลียวที่มีทิศทางเดียวกัน แรงจะบวกกัน สำหรับเกลียวที่มีทิศทางตรงข้ามกัน แรงจะหักลบกัน ตรวจสอบเครื่องหมายของแรงในแนวแกนรวมก่อนเลือกความสามารถในการรับน้ำหนักในแนวแกนของแบริ่งคงที่เสมอ การใช้เฟืองเกลียวแบบเฮลิคอลที่มีทิศทางเดียวกับเกลียวของตัวหนอนอาจเพิ่มภาระในแนวแกนรวมของเพลาตัวหนอนอย่างมาก

ฉันสามารถใช้ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเรียวแทนตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมสำหรับตลับลูกปืนยึดเพลาตัวหนอนได้หรือไม่?+

ใช่แล้ว สำหรับเฟืองตัวหนอนแบบงานหนัก (D3-D4 แรงบิดเอาต์พุตสูง) มักจะนิยมใช้ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเรียวมากกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมแบบสัมผัสเชิงมุมสำหรับตำแหน่งตลับลูกปืนคงที่ ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเรียวมีกำลังรับแรงในแนวรัศมีและแนวแกนสูงกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมแบบสัมผัสเชิงมุมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูเท่ากัน และเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่มีการปนเปื้อนมากกว่า เนื่องจากแรงกดจากลูกกลิ้งทำให้เกิดแรงกดบนอนุภาคปนเปื้อนสูงกว่าแรงกดจากลูกบอล ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเรียวต้องมีการตั้งค่าแรงกดล่วงหน้าหรือระยะห่างในการทำงานเมื่อติดตั้ง ซึ่งเป็นขั้นตอนการติดตั้งที่ซับซ้อนกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลมแบบสัมผัสเชิงมุมที่จัดเรียงแบบประกบกัน แต่ให้กำลังรับน้ำหนักและความแข็งแรงทนทานที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

ผมมีระบบขับเคลื่อนเฟืองตัวหนอน โดยรับกำลังจากสายพานตัววี ผมจะคำนวณแรงดึงของสายพานเพื่อคำนวณภาระของแบริ่งได้อย่างไร?+

แรงดึงที่มีประสิทธิภาพของสายพานตัววี (แรงที่ทำให้เกิดแรงบิด) เท่ากับแรงบิดของมอเตอร์หารด้วยรัศมีของรอกสายพาน: F_effective = T_motor / r_pulley แรงดึงรวมของสายพานที่กระทำในแนวรัศมีต่อเพลาคือผลรวมเวกเตอร์ของแรงดึงด้านตึง T1 และแรงดึงด้านหย่อน T2: F_belt = T1 + T2 สำหรับระบบส่งกำลังแบบสายพานตัววี T1/T2 = e^(mu_V x theta) โดยที่ mu_V คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของสายพานตัววี (~0.4-0.5) และ theta คือมุมการพัน การประมาณค่าแบบอนุรักษ์นิยมสำหรับการคำนวณภาระของแบริ่ง: F_belt = 2.5 x F_effective สำหรับระบบขับเคลื่อนสายพานตัววีที่มีแรงดึงปกติ แรงของสายพานนี้จะกระทำในแนวรัศมีที่ตำแหน่งกึ่งกลางของสายพานบนเพลา เพิ่มเข้าไปในแรงในแนวรัศมีของการเข้าคู่กัน แรงในแนวรัศมีรวม Fr_total สำหรับการคำนวณแบริ่งคือผลรวมเวกเตอร์ของ F_belt และ Fr_mesh ขึ้นอยู่กับมุมระหว่างแรงทั้งสอง

ตลับลูกปืนในระบบขับเคลื่อนเฟืองตัวหนอนที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมควรมีอายุการใช้งานนานเท่าใด?+

หากเลือกใช้ตลับลูกปืนอย่างถูกต้อง (ตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมสำหรับเพลาตัวหนอน การคำนวณภาระรวมที่ถูกต้อง การจัดวางการติดตั้งที่ถูกต้อง) อายุการใช้งาน L10 ของตลับลูกปืนที่ตั้งเป้าไว้ควรเท่ากับหรือมากกว่าอายุการใช้งานของชุดเกียร์ ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ 15,000-30,000 ชั่วโมงสำหรับไดรฟ์อุตสาหกรรม หากอายุการใช้งานของตลับลูกปืนสั้นกว่าอายุการใช้งานของเกียร์อย่างมาก แสดงว่าข้อกำหนดของตลับลูกปืนไม่ถูกต้องหรือการติดตั้งไม่ถูกต้อง ในทางปฏิบัติ ความเสียหายของตลับลูกปืนในไดรฟ์เกียร์ตัวหนอนเกือบทั้งหมดเกิดจากสาเหตุสามประการ ได้แก่ ประเภทตลับลูกปืนที่ไม่ถูกต้อง (DGBB ในกรณีที่ต้องการการสัมผัสเชิงมุม) การคำนวณภาระที่ไม่ถูกต้อง (ไม่รวมภาระภายนอก) หรือการติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง (ตลับลูกปืนทั้งสองถูกยึด ทำให้เกิดข้อจำกัดทางความร้อน) ตลับลูกปืนที่กำหนดและติดตั้งอย่างถูกต้องในไดรฟ์เกียร์ตัวหนอนไม่ควรเป็นชิ้นส่วนที่ต้องเปลี่ยนตามแผนในระหว่างอายุการใช้งานของชุดเกียร์

แรงกดเริ่มต้นที่ถูกต้องสำหรับตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมที่ติดตั้งแบบประกบกันบนเพลาตัวหนอนคือเท่าใด?+

ขนาดของแรงกดล่วงหน้าขึ้นอยู่กับขนาดของตลับลูกปืน สภาพการรับน้ำหนัก และความเร็วรอบ คำแนะนำทั่วไปคือ: แรงกดล่วงหน้าปานกลาง (โดยทั่วไป 1-3% ของพิกัดรับน้ำหนักไดนามิกพื้นฐาน C) สำหรับชุดขับเฟืองตัวหนอนในอุตสาหกรรมที่ความเร็วปกติ (เพลาตัวหนอน 500-1500 รอบต่อนาที) แรงกดล่วงหน้าต่ำสำหรับชุดขับความเร็วสูง (เพลาตัวหนอนมากกว่า 1500 รอบต่อนาที) เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความร้อนสูงเกินไปจากการสัมผัสกลิ้งของตลับลูกปืนภายใต้แรงกดล่วงหน้า แรงกดล่วงหน้าสูงสำหรับความต้องการความแข็งแรงสูง (ข้อต่อหุ่นยนต์ที่มีความแม่นยำสูง ระบบกำหนดตำแหน่ง) ซึ่งต้องลดการโก่งตัวของเพลาภายใต้น้ำหนักให้น้อยที่สุด แรงกดล่วงหน้าสามารถใช้ได้โดยใช้ตัวเว้นระยะตลับลูกปืนระหว่างวงแหวนด้านใน โดยใช้แหวนสปริง หรือโดยใช้แรงบิดของน็อตยึด โปรดดูตารางแรงกดล่วงหน้าของผู้ผลิตตลับลูกปืนสำหรับตลับลูกปืนและความเร็วรอบของเพลาที่เฉพาะเจาะจง

เฟืองตัวหนอนของผมมีเสียงดังครืดคราดที่เปลี่ยนไปตามความเร็วรอบของเพลา แต่ไม่ใช่ความถี่ในการขบกันของเฟือง นี่อาจเป็นปัญหาที่ตลับลูกปืนหรือเปล่าครับ?+

ใช่ เกือบจะแน่นอน เสียงจากตลับลูกปืนในระบบขับเคลื่อนเฟืองตัวหนอนมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากเสียงจากการเข้าเกียร์: เสียงจากตลับลูกปืนมักจะสร้างเสียงครืดคราดหรือเสียงฟู่แบบบรอดแบนด์ที่ดังขึ้นตามความเร็ว มากกว่าเสียงโทนที่ความถี่การเข้าเกียร์และฮาร์โมนิกส์ของมันซึ่งเกิดจากปัญหาการเข้าเกียร์ เพื่อแยกแยะ: คำนวณความถี่การเข้าเกียร์ (ความเร็วรอบของเพลาตัวหนอน x z1 / 60 Hz) หากความถี่เสียงหลักเปลี่ยนแปลงตามความเร็วของเพลา แต่ไม่ใช่ที่ความถี่การเข้าเกียร์หรือฮาร์โมนิกส์ของมัน แสดงว่าเสียงนั้นมาจากการสัมผัสของลูกกลิ้งในตลับลูกปืนมากกว่าจากการเข้าเกียร์ ความถี่เฉพาะของข้อบกพร่องของตลับลูกปืน (วงแหวนด้านใน BPFI, วงแหวนด้านนอก BPFO, ลูกกลิ้ง BSF) สามารถคำนวณได้จากรูปทรงเรขาคณิตของตลับลูกปืนหากมีอยู่ ซึ่งจะช่วยให้ระบุได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ควรใช้ตลับลูกปืนแบบใดสำหรับเพลาหนอนแนวตั้ง (มอเตอร์อยู่ด้านบน เพลาส่งกำลังอยู่ด้านล่าง)?+

การวางแนวเพลาตัวหนอนในแนวตั้งจะเปลี่ยนทิศทางของส่วนประกอบแรงโน้มถ่วงเมื่อเทียบกับแกนเพลา ในการวางแนวแนวตั้ง น้ำหนักของเพลาตัวหนอนจะกระทำลงด้านล่างตามแนวแกนเพลา ซึ่งจะเพิ่มภาระตามแนวแกนบนแบริ่งด้านล่าง และอาจลดภาระบนแบริ่งด้านบน สำหรับเพลาแนวตั้ง: แบริ่งด้านล่างต้องเป็นแบริ่งยึด (แรงผลัก) ที่สามารถรับทั้งแรงผลักตามแนวแกน Fa1 ของเฟืองตัวหนอนและส่วนประกอบน้ำหนักของเพลาที่กระทำลงด้านล่างได้ แบริ่งด้านบนเป็นแบริ่งลอยตัว ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้รวมส่วนประกอบแรงโน้มถ่วงของน้ำหนักเพลาไว้ในการคำนวณภาระตามแนวแกนสำหรับแบริ่งยึดด้านล่างแล้ว สำหรับเพลาตัวหนอนในโมดูล M5 น้ำหนักของเพลาอาจอยู่ที่ 3-8 กก. ซึ่งทำให้เกิดภาระตามแนวแกน 30-80 N จากแรงโน้มถ่วง ซึ่งน้อยเมื่อเทียบกับภาระแรงผลักทั่วไปหลายกิโลนิวตัน แต่ควรได้รับการยืนยัน

ฉันจะระบุขนาดบ่าเพลาและรูตัวเรือนสำหรับการติดตั้งตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมที่ถูกต้องได้อย่างไร?+

ตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมที่ติดตั้งแบบประกบกันต้องใช้ขนาดไหล่เพลาและสภาพรูตัวเรือนที่แม่นยำเพื่อให้การติดตั้งถูกต้อง พารามิเตอร์ที่สำคัญ: ความสูงของไหล่เพลาควรอยู่ระหว่าง 50% และ 80% ของความสูงของวงแหวนด้านในของตลับลูกปืนเพื่อให้มีพื้นที่สัมผัสที่เพียงพอโดยไม่รบกวนชิ้นส่วนกลิ้ง เส้นผ่านศูนย์กลางของไหล่เพลาต้องไม่เกินเส้นผ่านศูนย์กลางขอบนอกของวงแหวนด้านใน ความคลาดเคลื่อนของรูตัวเรือนควรเป็น H7 สำหรับการรับน้ำหนักของวงแหวนด้านในของเพลาหมุน (ซึ่งใช้กับเพลาตัวหนอน) เพื่อให้มีการรบกวนเล็กน้อยเพื่อป้องกันการหมุนของวงแหวนด้านในบนเพลาภายใต้ภาระ วงแหวนด้านนอกในตัวเรือน: ความคลาดเคลื่อน K7 สำหรับตลับลูกปืนแบบยึดตายตัว, H7 หรือ J7 สำหรับตลับลูกปืนแบบลอยตัว การเติมจาระบีสำหรับตลับลูกปืนเพลาตัวหนอน: 1/3 ถึง 1/2 ของพื้นที่ว่างในโพรงตัวเรือนตลับลูกปืน หากมากกว่านี้จะทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปจากการกวนของความหนืด

รับข้อมูลภาระแบริ่งสำหรับงานเฟืองตัวหนอนของคุณ

ระบุค่ากำลังไฟฟ้าขาเข้า ความเร็วรอบมอเตอร์ อัตราทดเกียร์ รูปแบบการติดตั้ง และภาระภายนอก บริษัท Korea Ever-Power จะให้ข้อมูลภาระของแบริ่ง (แรงผลักตามแนวแกนของเพลาตัวหนอน ภาระรัศมีที่ตำแหน่งแบริ่งทั้งสอง) เพื่อช่วยในการคำนวณเลือกแบริ่งของคุณ

บรรณาธิการ: Cxm

ทัวร์เสมือนจริงชมโรงงานของเรา

แท็ก:เฟืองตัวหนอน | เฟืองตัวหนอน