Insinöörinä tiedät, kuinka tärkeää on olla tarkka, tarkka ja luotettava.
Mutta oletko koskaan ajatellut, kuinka paljon yksinkertainen kuulalaakeri edistää näitä tärkeitä ominaisuuksia monissa teknisissä käyttötarkoituksissa? Kuulalaakereita käytetään kaikessa autoista avaruusaluksiin lääketieteellisiin laitteisiin ja robotteihin.
Ne mahdollistavat osien liikkumisen vapaasti ja vähentävät kitkaa liikkuvien ja kiinteiden osien välillä.
Olitpa uusi insinööriopiskelija tai kokenut insinööri, joka haluaa oppia lisää, tämä artikkeli tutustuttaa sinut kuulalaakerien maailmaan ja selittää, miksi ne ovat niin tärkeitä niin monilla tekniikan aloilla.
Kiinnitä siis turvavyöt ja aloitetaan tämä mielenkiintoinen matka kuulalaakerien maailmaan.
Johdatus kuulalaakereihin
Muodollinen määritelmä:
Kitkaa vähentävä laakeri mahdollistaa vapaan liikkeen liikkuvien ja kiinteiden osien välillä ulko- ja sisärenkaiden välissä olevien pallojen avulla.
Kuulalaakerit ovat tärkeä osa monilla teollisuudenaloilla, kuten kuljetuksissa, elektroniikassa, valmistuksessa ja paperin muuntamisessa erityyppisiksi papereiksi.
Kuulalaakerin tehtävänä on vähentää kitkaa ja tukea sekä säteittäistä että aksiaalista kuormitusta.
Se tekee tämän pitämällä pallot paikoillaan ja kuljettamalla kuormat pallojen läpi käyttämällä vähintään kahta kilpailua.
Suurimman osan ajasta yksi rata on kiinteä ja toinen kiinnitetty liikkuvaan kokoonpanoon tai akseliin.
Kun sisärengas kääntyy, pallot pyörivät sisemmän juoksuradan ympäri.
Ulkorengas sen sijaan pysyy paikallaan.
Tämä rullaava liike vähentää kitkaa ja tekee liikkeestä sujuvaa.
Kuinka kuulalaakerit toimivat
Laakerin idea on yksinkertainen: asioiden on parempi rullata kuin liukua.
Laakerit vähentävät kitkaa käyttämällä sileitä metallikuulia tai rullia ja sileitä metallipintoja sekä laakerin sisä- että ulkopuolella.
Nämä pallot tai rullat "kannattavat" painoa, mikä antaa laitteen pyöriä helposti.
Useimmat kuulalaakerit valmistetaan yhdistämällä neljä osaa:
- Suuri ulkorengas (tai ulompi rata, joka ei liiku).
- Pienempi sisärengas (tai pyörivä sisärengas), joka on kiinnitetty pyörivään kokoonpanoon tai akseliin.
- Rivit palloja juuttuneet kahden renkaan kulkuteiden väliin.
- Häkki tai jakaja, joka pitää pallot paikoillaan ja estää niitä koskettamasta toisiaan.
Yleisimmät kuulalaakerityypit
Valmistustavan perusteella on olemassa kahdenlaisia kuulalaakereita:
- Conrad-tyypit: Näissä laakereissa on yksi pallorivi kahden kilparadan välissä.
Ne pystyvät käsittelemään sekä säteittäisiä että aksiaalisia kuormia, mutta niiden kestämän aksiaalikuorman määrä on yleensä rajoitettu.
Suurin kapasiteetin tyypit: Näissä laakereissa on enemmän palloja kuin Conrad-tyypeissä, joten ne pystyvät käsittelemään raskaampia kuormia radiaalisuunnassa.
Mutta ne eivät ole yhtä hyviä käsittelemään aksiaalisia kuormia.
Kuulalaakerit voidaan myös jakaa kolmeen tyyppiin sen mukaan, kuinka paljon painoa ne kestävät.
- Radiaalilaakerit: Nämä laakerit tukevat kuormia, jotka ovat kohtisuorassa pyörimisakseliin nähden.
- Painelaakerit: Nämä laakerit tukevat pyörimisakselin suuntaisia kuormia, joita kutsutaan aksiaalikuormiksi.
Kulmakosketuslaakerit voivat tukea sekä säteittäistä että aksiaalista kuormitusta samanaikaisesti.
Tutustu kuulalaakerien jännitykseen tekniikassa
Vieläkö vaikea ymmärtää? Muutan vähän näkökulmaa:
Haluatko tehdä insinöörityöstäsi mielenkiintoisempaa? Haluatko tehdä uusimmasta projektistasi mielenkiintoisemman? Tiedämme vain, mitä tehdä: unohda monimutkaiset algoritmit, uudet materiaalit ja huipputeknologia.
Ei, hyvä vanhanaikainen kuulalaakeri on kaikki mitä tarvitset ravistaaksesi asioita.
Kyllä, ne pienet pallot, jotka mahdollistavat vapaan liikkeen liikkuvien ja liikkumattomien osien välillä.
Kuulostaa tylsältä, eikö? No, olet väärässä.
Koska, kuten olemme pian selvittämässä, kuulalaakerit voivat olla ironisen jännittävin osa tekniikan maailmassa.
Okei, se oli vain vitsi, joka tehtiin näyttämään TV-mainokselta.
Palataan nyt selitykseen.
Kuulalaakerien komponentit ja tyypit
Kuulalaakerin tyypit
Kuulalaakerit ovat mekaanisia kokoonpanoja, jotka koostuvat vierintäosista ja suurimman osan ajasta sisä- ja ulkokehistä.
Niitä voidaan käyttää akseleille, jotka kääntyvät tai liikkuvat suorassa linjassa.
Kuulalaakereita on erilaisia, ja jokaisella on omat ominaisuutensa ja käyttötarkoituksensa.
- Deep Groove -kuulalaakerit.
Yleisin kuulalaakerityyppi on syväurallinen kuulalaakeri.
Niissä on syvät urat kilparadoille, ja sisä- ja ulkorenkaissa on pyöreät kaaret, jotka ovat vain hieman palloja suurempia.
Tämän rakenteen ansiosta laakerit voivat käsitellä sekä säteittäisiä että aksiaalisia kuormia ja toimia suurilla nopeuksilla kantaen rajoitettuja aksiaalikuormia, työntövoimakuormia tai molempia.
Syväurakuulalaakereita voidaan käyttää monissa eri asioissa, kuten puhaltimissa, moottoreissa, teollisuuskoneissa, auton pyörissä ja kodin työkaluissa.
Kuulalaakerit kulmakoskettimella.
Kulmakosketuskuulalaakerit sopivat yhdistettyihin kuormiin, joissa on siirrettävä sekä säteittäisiä että aksiaalisia voimia.
Ne on tehty kestämään sekä säteittäisiä että työntökuormia, mikä tekee niistä täydelliset tilanteisiin, joissa molemmat kuormitustyypit ovat yleisiä.
Nämä laakerit voivat viedä paljon voimaa yhteen suuntaan, ja jotkin yksiriviset laakerit on tehty asennettavaksi pareittain saadakseen niistä kaiken irti.
Niitä käytetään usein pumpuissa, kompressoreissa, sähkömoottoreissa, maataloudessa, kemianteollisuudessa, yleisteollisuudessa, yleishyödyllisissä sovelluksissa ja monissa muissa teollisissa sovelluksissa.
- Itsensä kohdistavat kuulalaakerit.
Paras tapa absorboida säteittäisiä voimia on itsesuuntautuvilla kuulalaakereilla.
Niissä on kaksi riviä palloja ja rata kaikille ulkorenkaan palloille.
Tämä ainutlaatuinen muotoilu mahdollistaa laakerin itsensä kohdistuvan ja kompensoi akselin ja kotelon väliset kohdistusvirheet.
Tämä vähentää todennäköisyyttä, että kohdistusvirhe aiheuttaa vahinkoa.
Itsesuuntautuvia kuulalaakereita käytetään usein esimerkiksi painokoneissa, tekstiilikoneissa ja maataloustyökaluissa.
- Vääntömomentin kuulalaakerit.
Painekuulalaakerit on tehty toimimaan kuormien kanssa, jotka työntyvät samaan suuntaan kuin laakerin akseli.
Ne kestävät aksiaalisia kuormia, koska niissä on pyörivä osa, joka on joko pallo tai sylinteri.
Suurimman osan ajasta näitä laakereita käytetään esimerkiksi autojen voimansiirroissa, ilmailujärjestelmissä ja työstökoneissa.
- Keraamiset kuulalaakerit.
Keraamiset kuulalaakerit valmistetaan samalla tavalla kuin teräskuulalaakerit, mutta teräskuulojen sijaan niissä käytetään keraamisesta piinitridistä (Si2N4) valmistettuja kuulia.
Keraamiset kuulalaakerit ovat teräskuulalaakereita parempia monella tapaa, muun muassa siksi, että niitä on helpompi rullata, koska niiden pinnat ovat tasaisempia ja niiden koko on tasaisempi.
Ne ovat myös kestävämpiä, koska ne ovat kovempia kuin teräs, ja ne menettävät vähemmän energiaa pienemmän kitkan ansiosta, jolloin laitteet toimivat tehokkaammin ja pidempään.
Keraamisia kuulalaakereita käytetään usein korkean suorituskyvyn sovelluksissa, kuten ilmailussa, kilpa-autoissa ja huippuluokan teollisuuskoneissa.
Kuulalaakerien komponentit
Kuulalaakereissa on kolme pääosaa: sisärengas, ulkorengas ja jokin, joka rullaa.
Liikkuva osa on joko pallo tai rulla, ja se liikkuu ulko- ja sisärenkaaseen tehtyä rataa tai polkua pitkin.
Pallonpidin tai erotin estää palloja hankaamasta toisiaan vasten, joten ne voivat liikkua vapaasti.
Kuulalaakerit pitävät pallot paikoillaan ja kuljettavat kuormia niiden läpi käyttämällä vähintään kahta rataa pitämään pallot paikoillaan.
Yksi rata on kytketty osaan, joka kääntyy (kuten akseli tai napa), ja toinen on kiinteä (kuten kotelo).
Kuulalaakereissa on erittäin alhainen kitka, koska ne käyttävät vierintäkitkaa liukukitkan sijaan.
Renkaat ja kuulalaakerit on valmistettu suurilla toleransseilla ja pyöreydellä, ja niitä kiillotetaan paljon, jotta pyöriminen olisi tasaista.
Tämä vähentää kitkan aiheuttamaa vääntömomenttia tai kääntövastusta.
Laakerin käyttötarkoitus vaikuttaa myös sen leveyteen.
Esimerkiksi ohuita laakereita käytetään, kun tilaa ei ole paljon.
Halkaisijan ja leveyden ero ulko- ja sisäkisojen välillä on pidettävä mahdollisimman pienenä.
Tämä mahdollistaa pienten kuvioiden tekemisen.
Kuulalaakereiden valmistus ja huolto
Kuulalaakereiden valmistus
Kuulalaakerit ovat tärkeitä osia monissa pyörivissä teollisuuskoneissa ja työkaluissa, kuten auton pyörissä, työstökoneiden karaissa ja pumpuissa.
Useimmat kuulalaakerit on valmistettu korkeahiilisestä kromiteräksestä, jota kutsutaan myös kromiteräkseksi, koska se on halpa ja kestää pitkään.
Mutta laakerit voidaan valmistaa myös ruostumattomasta teräksestä, keramiikasta, muovista tai jopa lasista.
Kuulalaakerit valmistetaan prosessissa, joka sisältää vaiheita, kuten muotoilun, leikkaamisen, pesun, demagnetoinnin, lämpökäsittelyn, hiontaan, hiontaan, läppäyksen ja kaiken yhdistämisen.
Ensimmäinen vaihe on leikata lanka tai sauva etanoihin, jotka ovat pieniä paloja.
Etanan materiaalia tarvitaan hieman enemmän kuin valmiiseen kuulalaakeriin.
Sen jälkeen etana muutetaan palloksi hionta- ja kiillotusvaiheiden sarjan kautta.
Sen jälkeen palloja käsitellään lämmöllä niiden vahvistamiseksi.
Viimeiset vaiheet ovat hionta ja lakkaus, jotka antavat niille lopullisen koon ja viimeistelyn.
Yleensä pallojen häkki on valmistettu ohuesta teräksestä, mutta joissakin laakereissa käytetään nykyään valettua muovia valmistettuja häkkiä, koska ne ovat halvempia ja aiheuttavat vähemmän kitkaa.
Mutta muovihäkkejä käytetään useammin matalan kuormituksen ja hitaiden nopeuksien sovelluksissa, kun taas teräshäkkejä käytetään edelleen laajasti monissa teollisissa sovelluksissa.
Laakeripallojen valmistukseen käytetään myös AISI 440C ruostumatonta terästä sekä muun tyyppistä ruostumatonta terästä, keramiikkaa ja lasia.
Keraamiset pallot ovat hyviä käytettäväksi ympäristöissä, jotka ovat erittäin syövyttäviä tai joissa lämpötila on erittäin korkea.
Erilaiset muovityypit ovat hyviä tai erittäin hyviä korroosionkestävyyteen, mutta ne ovat hyviä vain pienelle kuormitukselle ja alhaiselle nopeudelle.
Kuulalaakereiden huolto ja vaihto
Laakereiden ongelmia ja vikoja tapahtuu melko usein, mutta ne voidaan pysäyttää tai korjata tekemällä joitain toimenpiteitä.
Kuulalaakereissa on yleensä ongelmia voitelun, korkeiden lämpötilojen, likaantumisen, virheellisen käsittelyn ja asennuksen, ylikuormituksen, kohdistusvirheen, huonon asennuksen ja korroosion kanssa.
Jotta nämä yleiset ongelmat eivät toistu, sinun tulee voidella kone valmistajan ohjeiden mukaan.
Tiivisteet tulee tarkistaa usein, jotta ne eivät ole rikki tai eivät toimi.
Varmista, että akseli ja laakeripesä on kohdistettu oikein, jotta vältytään kohdistusvirheiltä.
Varmista, että laakeri sopii hyvin oikean kokoiselle akselille.
Huoltotarkastuksia tulee tehdä säännöllisesti ongelmien löytämiseksi ennen kuin ne pahenevat.
Useat äänet ja merkit voivat auttaa sinua selvittämään, onko kuulalaakeri rikki.
Yleisin merkki on pyörän laakerista tuleva karkea, jauhava ääni, joka muuttuu auton nopeuden mukaan.
Muita ääniä ovat huminat, jyrinät tai murisevat äänet, jotka kovenevat, kun ajoneuvo kiihtyy tai kääntyy.
Huono pyöränlaakeri voi myös aiheuttaa ääniä, kuten sirkutusta, vinkumista tai murinaa, jotka kulkevat jaksoittain.
Huonosta kuulalaakerista on muitakin merkkejä kuin miltä se kuulostaa.
Jotkut näistä ovat liikaa välystä, kun pyörää heilutetaan puolelta toiselle, auto on liian löysä, ohjauspyörä vetää ja auto kuumenee liikaa.
Kun laakeri on erittäin kulunut ja hajoamassa, saatat myös huomata, että auto ei toimi kunnolla tai renkaat kuluvat eri paikoissa.
Kuinka paljon kuulalaakerin vaihto maksaa, riippuu auton merkistä ja mallista, missä se on ja kuinka paljon mekaanikko veloittaa.
Itse laakeri maksaa yleensä 50–200 dollaria tyypistä ja laadusta riippuen (kirjoitushetkellä).
Riippuen siitä, kuinka vaikea työ on ja kuinka paljon mekaanikko veloittaa tunnissa, työvoimakustannukset voivat lisätä 100–200 dollaria kokonaiskustannuksiin.
Lisäksi, jos vaihto muuttaa auton linjaustapaa, se saattaa tarvita ylimääräistä linjauspalvelua, joka voi maksaa 60–100 dollaria.
Jos sinulla ei ole paljon kokemusta autojen korjaamisesta, sinun ei pitäisi yrittää vaihtaa kuulalaakereita itse.
Kuulalaakereiden edut ja sovellukset
Kuulalaakereita käytetään paljon suunnittelussa, kun tarvitaan sujuvaa ja tarkkaa liikettä.
Pienempi kitka ja lisääntynyt tehokkuus
Kuulalaakereiden suurin hyöty on se, että ne vähentävät kitkaa ja tehostavat toimintaa.
Kuulalaakereiden kitkakerroin on pienempi kuin liukulaakereiden, mikä tarkoittaa, että ne tarvitsevat vähemmän energiaa toimiakseen.
Tämä tekee niistä täydellisen nopeaan käyttöön sellaisilla aloilla kuin kone-, auto- ja avaruusmatkailu.
Koska kitkaa on vähemmän, pintojen välisestä kosketuksesta syntyy vähemmän lämpöä.
Tämä tarkoittaa, että laakerit kuluvat vähemmän ja kestävät pidempään.
Parempi suorituskyky ja kestävyys
Kuulalaakerit voivat saada laitteet toimimaan paremmin ja kestämään pidempään, kun niitä käytetään siinä.
Ne estävät laitteita kulumasta vähentämällä kitkaa ja tärinää, jotka voivat vahingoittaa sitä ajan myötä.
Koska kuulalaakerit vähentävät kulumista, ne vähentävät myös laitteiden huolto- ja vaihtotarvetta, mikä säästää aikaa ja rahaa.
Kuulalaakerit eivät myöskään rikkoudu, koska niiden rakenne jakaa kuorman tasaisesti vierintäelementtien yli.
Kuulalaakereiden sovellukset
Kuulalaakereita käytetään monenlaisissa suunnittelutehtävissä, mukaan lukien, mutta ei rajoittuen:
Kuulalaakereita käytetään autojen eri osissa, kuten moottoreissa, vaihteistoissa ja pyörissä.
Kuulalaakereita käytetään lentokoneiden moottoreissa, laskutelineissä ja ohjausjärjestelmissä ilmailuteollisuudessa.
Kuulalaakereita käytetään työstökoneissa, pumpuissa ja koneteollisuuden sähkömoottoreissa.
Robottiteollisuudessa liitokset ja toimilaitteet valmistetaan kuulalaakereilla.
- Lääketieteelliset laitteet: Kuulalaakereita käytetään erilaisissa lääketieteellisissä laitteissa, kuten hammasporeissa ja MRI-koneissa.
Kuulalaakerisaranat
Kuulalaakereita käytetään myös rakentamisessa, erityisesti kuulalaakeroitujen saranoiden muodossa.
Näiden saranoiden nivelten väliset piilolaakerit helpottavat ovien avaamista ja sulkemista pienemmällä kitkalla.
Tämä on erityisen hyödyllinen raskaammille oville, kuten sisäänkäynnillä oleville tai automaattisesti sulkeutuville oville.
Kuulalaakeroidut saranat ovat raskaita saranoita, jotka kestävät yleensä pidempään kuin tavalliset saranat.
Tämä tekee niistä parhaan valinnan kaupalliseen käyttöön, jossa kestävyys on tärkeää.
Mikä on Bearing? Laakerityypit ja miten ne toimivat?
Vinkki: Ota tekstityspainike käyttöön, jos tarvitset sitä. Valitse asetuspainikkeesta "automaattinen käännös", jos puhuttu kieli ei ole sinulle tuttu. Sinun on ehkä napsautettava ensin videon kieltä, ennen kuin suosikkikielesi on saatavilla käännettäväksi.
Johtopäätös
Kun opimme kuulalaakereihin tutustumisen, kannattaa hetki miettiä, kuinka paljon nämä pienet osat ovat muuttaneet tekniikan maailmaa.
Ne saattavat näyttää pieniltä, tavallisilta osilta, mutta niin monet päivittäin käyttämistämme koneista ja laitteista eivät toimisi ilman niitä.
Kuulalaakerit ovat modernin tekniikan laulamattomia sankareita.
Niitä käytetään kaikessa autosi moottorista kirurgisen robotin liikkeisiin.
Joten kun seuraavan kerran näet kuulalaakerin, pysähdy hetkeksi ja mieti, kuinka paljon se on auttanut tekemään maailmasta teknologisen ihmeen.
Ja kun jatkat oman suunnittelutyösi mahdollisuuksien rajoja, anna yksinkertaisen kuulalaakerin muistuttaa sinua siitä, kuinka tehokkaita pienimmätkin ja vähiten tärkeiltä näyttävät osat voivat olla.
Jaa…
