Introduktion Till Kullager

Som ingenjör vet du hur viktigt det är att vara exakt, noggrann och pålitlig.

Men har du någonsin tänkt på hur mycket det enkla kullagret bidrar till dessa viktiga egenskaper i en mängd olika tekniska användningsområden? Kullager används i allt från bilar till rymdfarkoster till medicinsk utrustning till robotar.

De tillåter delar att röra sig fritt och minskar friktionen mellan rörliga och fasta delar.

Oavsett om du är en ny ingenjörsstudent eller en erfaren ingenjör som vill lära dig mer, kommer den här artikeln att introducera dig till kullagervärlden och förklara varför de är så viktiga inom så många teknikområden.

Så spänn fast säkerhetsbältena och låt oss börja denna intressanta resa in i kullagrens värld.

Introduktion till kullager

Formell definition:

Ett antifriktionslager tillåter fri rörelse mellan rörliga och fasta delar med hjälp av kulor instängda mellan yttre och inre ringar.

Kullager är en viktig del av många industrier, såsom transport, elektronik, tillverkning och processen att förvandla papper till olika typer av papper.

Ett kullagers uppgift är att minska friktionen och stödja både radiella och axiella belastningar.

Den gör detta genom att använda minst två lopp för att hålla bollarna på plats och föra lasterna genom bollarna.

För det mesta är den ena banan fixerad och den andra är fäst vid monteringen eller axeln som rör sig.

När den inre ringen vänder sig rullar bollarna runt den inre löpbanan.

Den yttre ringen står å andra sidan still.

Denna rullande rörelse minskar friktionen och gör rörelsen smidig.

Hur kullager fungerar

Tanken bakom ett lager är enkel: det är bättre att saker rullar än glider.

Lager minskar friktionen genom att använda släta metallkulor eller rullar och släta metallytor på både insidan och utsidan av lagret.

Dessa bollar eller rullar "bär" vikten, vilket låter enheten snurra lätt.

De flesta kullager tillverkas genom att sätta ihop fyra delar:

• En stor yttre ring (eller en yttre löpbana som inte rör sig).
• En mindre inre ring (eller roterande inre löpbana) som är fäst vid den roterande enheten eller axeln.
• Rader av bollar fastnat mellan löpbanorna på två ringar.
• En bur eller avdelare som håller bollarna på plats och hindrar dem från att röra vid varandra.

Vanliga typer av kullager

Baserat på hur de är tillverkade finns det två typer av kullager:

• Conrad-typer: Dessa lager har en enda rad kulor mellan två löpbanor.

De klarar både radiella och axiella belastningar, men mängden axiell belastning de kan ta är vanligtvis begränsad.

Typer med maximal kapacitet: Dessa lager har fler kulor än Conrad-typer, så de kan hantera tyngre belastningar i radiell riktning.

Men de är inte lika bra på att hantera axiella laster.

Kullager kan också delas upp i tre typer baserat på hur mycket vikt de kan hålla.

• Radiallager: Dessa lager stöder belastningar som är vinkelräta mot rotationsaxeln.
• Trycklager: Dessa lager stöder belastningar som är parallella med rotationsaxeln och kallas axiella belastningar.

Vinkelkontaktlager kan stödja både radiella och axiella belastningar samtidigt.

Upptäck spänningen med kullager inom teknik

Fortfarande svårt att förstå? Låt mig ändra synvinkeln lite:

Vill du göra ditt ingenjörsarbete mer intressant? Vill du göra ditt senaste projekt mer intressant? Tja, vi vet precis vad vi ska göra: glöm komplicerade algoritmer, nya material och banbrytande teknik.

Nej, ett bra gammaldags kullager är allt du behöver för att verkligen skaka om saker.

Ja, de där små sfärerna som tillåter fri rörlighet mellan delar som rör sig och delar som inte gör det.

Låter det tråkigt, eller hur? Tja, du har fel.

För, som vi snart ska ta reda på, kan kullager vara den mest ironiskt spännande delen i ingenjörsvärlden.

Okej, det var bara ett skämt för att se ut som en tv-reklam.

Låt oss nu gå tillbaka till förklaringen.

Komponenter och typer av kullager

Typer av kullager

Kullager är mekaniska enheter som består av rullande delar och, för det mesta, inre och yttre lagerbanor.

De kan användas för axlar som svänger eller rör sig i en rak linje.

Det finns olika typer av kullager, och alla har sina egna egenskaper och användningsområden.

• Deep Groove Kullager.

Den vanligaste typen av kullager är ett med djupt spår.

De har djupa spår för löpbanorna, och de inre och yttre ringen har cirkulära bågar som bara är lite större än kulorna.

Denna design låter lagren hantera både radiella och axiella belastningar och köra med höga hastigheter samtidigt som de bär begränsade axiella belastningar, axialbelastningar eller båda.

Spårkullager kan användas i många olika saker, som fläktar, motorer, industrimaskiner, bilhjul och hushållsverktyg.

Kullager med vinkelkontakt.

Vinklade kontaktkullager är bra för kombinerade belastningar där både radiella och axiella krafter behöver överföras.

De är gjorda för att klara både radiella belastningar och dragkrafter, vilket gör dem perfekta för situationer där båda typerna av belastningar är vanliga.

Dessa lager kan ta mycket kraft åt ena hållet, och vissa enradslager är gjorda för att monteras i par för att få ut det mesta av dem.

De används ofta i pumpar, kompressorer, elmotorer, jordbruk, den kemiska industrin, allmän industri, verktyg och många andra industriella tillämpningar.

• Kullager som är i linje med sig själva.

Det bästa sättet att absorbera radiella krafter är med självinställande kullager.

De är gjorda för att ha två rader med bollar och en löpbana för alla bollar i den yttre ringen.

Denna unika design låter lagret självjustera och kompensera för eventuella felinriktningar mellan axeln och huset.

Detta gör det mindre sannolikt att snedställningen kommer att orsaka skada.

Självjusterande kullager används ofta i saker som tryckpressar, textilmaskiner och jordbruksverktyg.

• Momentkullager.

Axialkullager är gjorda för att fungera med laster som trycker i samma riktning som lagrets axel.

De klarar axiella belastningar eftersom de har en rullande del som antingen är en kula eller en cylinder.

För det mesta används dessa lager i saker som biltransmissioner, flygsystem och verktygsmaskiner.

• Kullager gjorda av keramik.

Keramiska kullager tillverkas på samma sätt som stålkullager, men istället för stålkulor använder de kulor av keramisk kiselnitrid (Si2N4).

Keramiska kullager är bättre än stålkullager på ett antal sätt, bland annat att de är lättare att rulla eftersom deras ytor är jämnare och deras storlekar är mer enhetliga.

De är också mer hållbara eftersom de är hårdare än stål, och de förlorar mindre energi på grund av mindre friktion, vilket gör att utrustningen går mer effektivt och längre.

Keramiska kullager används ofta i högpresterande applikationer som flyg, racingbilar och avancerade industrimaskiner.

Komponenter i kullager

Kullager har tre huvuddelar: en inre ring, en yttre ring och något som rullar.

Den del som rör sig är antingen en boll eller en rulle, och den rör sig längs löpbanan eller banan som är gjord i de yttre och inre ringen.

Kulhållaren eller avskiljaren förhindrar att bollarna skaver mot varandra, så att de kan röra sig fritt.

Kullager håller kulorna på plats och passerar laster genom dem genom att använda minst två lager för att hålla kulorna på plats.

En bana är ansluten till den del som svänger (som en axel eller nav), och den andra är fixerad (som ett hus).

Kullager har mycket låg friktion eftersom de använder rullfriktion istället för glidfriktion.

Ringarna och kullagren är gjorda med höga toleranser och rundhet, och de är polerade mycket för att göra rotationen smidig.

Detta minskar vridmomentet eller vridmotståndet som orsakas av friktion.

Vad lagret används till påverkar också hur brett det är.

Till exempel används tunna lager när det inte finns mycket utrymme.

Skillnaden i diameter och bredd mellan de yttre och inre loppen hålls till ett minimum.

Detta gör det möjligt att göra små mönster.

Tillverkning och underhåll av kullager

Tillverkning av kullager

Kullager är viktiga delar av många industriella maskiner och verktyg som roterar, som bilhjul, spindlar för verktygsmaskiner och pumpar.

De flesta kullager är gjorda av högkolhaltigt kromstål, som även kallas kromstål, eftersom det är billigt och håller länge.

Men lager kan också tillverkas av saker som rostfritt stål, keramik, plast eller till och med glas.

Kullager tillverkas i en process som inkluderar steg som att forma, skära, tvätta, avmagnetisera, värmebehandla, slipa, slipa, lappa och sätta ihop allt.

Det första steget är att skära en tråd eller ett stång i sniglar, som är små bitar.

Mängden material som behövs för snigeln är lite mer än vad som behövs för det färdiga kullagret.

Snigeln förvandlas sedan till en boll genom en serie slip- och poleringssteg.

Därefter behandlas bollarna med värme för att göra dem starkare.

De sista stegen är slipning och lappning, vilket ger dem deras slutliga storlek och finish.

Vanligtvis är hållaren för kulorna gjord av tunt stål, men vissa lager använder nu burar av gjuten plast eftersom de är billigare och orsakar mindre friktion.

Men plastburar används oftare i applikationer med låg belastning och låg hastighet, medan stålburar fortfarande används i många industriella applikationer.

AISI 440C rostfritt stål, såväl som andra typer av rostfritt stål, keramik och glas används också för att tillverka lagerkulor.

Keramiska kulor är bra att använda i miljöer som är mycket frätande eller har mycket höga temperaturer.

Olika typer av plast är bra till mycket bra på att motstå korrosion, men de är bara bra för låg belastning och låg hastighet.

Underhåll och byte av kullager

Problem med och fel på lager inträffar ganska ofta, men de kan stoppas eller åtgärdas genom att vidta några åtgärder.

Kullager har vanligtvis problem med smörjning, höga temperaturer, föroreningar, felaktig hantering och installation, överbelastning, snedställning, dålig passform och korrosion.

För att förhindra att dessa vanliga problem uppstår bör du smörja maskinen på det sätt som tillverkaren säger åt dig.

Tätningar bör kontrolleras ofta för att säkerställa att de inte är trasiga eller inte fungerar.

Se till att axeln och lagerhuset är korrekt inriktade för att undvika felinriktning.

Se till att lagret passar bra på en axel som har rätt storlek.

Underhållskontroller bör göras regelbundet för att hitta eventuella problem innan de blir värre.

Flera ljud och tecken kan hjälpa dig att ta reda på om ett kullager är trasigt.

Det vanligaste tecknet är ett grovt, malande ljud som kommer från hjullagret som ändras beroende på hur snabbt bilen går.

Andra ljud inkluderar brummande, mullrande eller morrande ljud som blir högre när fordonet rusar upp eller svänger.

Ett dåligt hjullager kan också ge ljud som gnisslande, gnisslande eller morrande som går i cykler.

Det finns andra tecken på ett dåligt kullager förutom hur det låter.

Vissa av dessa är för mycket spel när hjulet gungas från sida till sida, bilen är för lös, ratten drar och bilen blir för varm.

När lagret är mycket slitet och på väg att gå sönder kan du också märka att bilen inte hanterar bra eller att däcken slits på olika ställen.

Hur mycket det kostar att byta ut ett kullager beror på bilens märke och modell, var den är och hur mycket mekanikern tar betalt.

Själva lagret kostar vanligtvis mellan $50 och $200, beroende på typ och kvalitet (i skrivande stund).

Beroende på hur svårt jobbet är och hur mycket mekanikern tar ut per timme, kan arbetskostnaderna lägga till $100 till $200 till den totala kostnaden.

Dessutom, om ersättningen ändrar hur bilen är justerad, kan den behöva en extra inriktningstjänst, som kan kosta mellan $60 och $100.

Om du inte har så mycket erfarenhet av att fixa bilar ska du inte försöka byta ut ett kullager på egen hand.

Fördelar och tillämpningar av kullager

Kullager används mycket inom tekniken när smidiga och exakta rörelser behövs.

Minskad friktion och ökad effektivitet

Den största fördelen med kullager är att de minskar friktionen och får saker att fungera mer effektivt.

Kullager har en lägre friktionskoefficient än glidlager, vilket gör att de behöver mindre energi för att fungera.

Detta gör dem perfekta för höghastighetsanvändning i industrier som maskiner, bilar och rymdresor.

Eftersom det är mindre friktion blir det mindre värme från kontakten mellan ytorna.

Det gör att lagren slits mindre och håller längre.

Förbättrad prestanda och hållbarhet

Kullager kan få utrustningen att fungera bättre och hålla längre när de används i den.

De hindrar utrustningen från att slitas ut genom att minska friktionen och vibrationerna som kan skada den med tiden.

Eftersom kullager minskar slitaget minskar de också behovet av underhåll och utbyte av utrustning, vilket sparar tid och pengar.

Kullager är också mindre benägna att gå sönder eftersom deras design fördelar belastningen jämnt över de rullande elementen.

Tillämpningar av kullager

Kullager används i ett brett spektrum av tekniska uppgifter, inklusive men inte begränsat till:

Kullager används i olika delar av bilar, som motorer, transmissioner och hjul.

Kullager används i motorer, landningsställ och styrsystem för flygplan inom flygindustrin.

Kullager används i verktygsmaskiner, pumpar och elmotorer inom maskinindustrin.

Inom robotindustrin tillverkas leder och ställdon med kullager.

• Medicinsk utrustning: Kullager används i olika medicinsk utrustning, såsom tandborrar och MRI-maskiner.

Kullager gångjärn

Kullager används också i konstruktion, speciellt i form av kullagergångjärn.

De dolda lagren mellan knogarna på dessa gångjärn gör det lättare att öppna och stänga dörrar med mindre friktion.

Detta är särskilt användbart för tyngre dörrar, som de vid en entré eller de som stänger sig automatiskt.

Kullagrade gångjärn är kraftiga gångjärn som tenderar att hålla längre än vanliga gångjärn.

Detta gör dem till det bästa valet för kommersiellt bruk där hållbarhet är viktigt.

Vad är Bearing? Typer av lager och hur de fungerar?

Tips: Slå på bildtextknappen om du behöver den. Välj "automatisk översättning" i inställningsknappen om du inte är bekant med det talade språket. Du kan behöva klicka på språket för videon först innan ditt favoritspråk blir tillgängligt för översättning.

Slutsats

När vi är klara med att lära oss om kullager är det värt att ta en stund att tänka på hur mycket dessa små delar har förändrat ingenjörsvärlden.

De kan se ut som små, vanliga delar, men så många av de maskiner och enheter vi använder varje dag skulle inte fungera utan dem.

Kullager är den moderna teknikens obesjungna hjältar.

De används i allt från motorn i din bil till rörelserna hos en operationsrobot.

Så nästa gång du ser ett kullager, stanna upp ett ögonblick och fundera över hur mycket det har bidragit till att göra vår värld till ett tekniskt under.

Och medan du fortsätter att tänja på gränserna för vad som är möjligt i ditt eget ingenjörsarbete, låt det enkla kullagret påminna dig om hur kraftfull även de minsta och vad som verkar vara de minst viktiga delarna kan vara.