Ein Kugellager ist ein Typ des Rollen-Elements, das trägt, der Bälle verwendet, um die Trennung zwischen den tragenden Rassen aufrechtzuerhalten.

Der Zweck eines Kugellagers ist, Rotationsreibung zu reduzieren und radiale und axiale Lasten zu unterstützen. Es erreicht das durch das Verwenden von mindestens zwei Rassen, um die Bälle zu enthalten und die Lasten durch die Bälle zu übersenden. In den meisten Anwendungen ist eine Rasse stationär, und der andere wird dem rotierenden Zusammenbau (z.B, ein Mittelpunkt oder Welle) beigefügt. Als eine der tragenden Rassen rotiert, veranlasst sie die Bälle, ebenso zu rotieren. Weil die Bälle rollen, haben sie einen viel niedrigeren Koeffizienten der Reibung, als wenn zwei flache Oberflächen gegen einander glitten.

Kugellager neigen dazu, niedrigere Tragfähigkeit für ihre Größe zu haben, als andere Arten von Lagern des Rollen-Elements wegen des kleineren Kontakt-Gebiets zwischen den Bällen und Rassen. Jedoch können sie etwas Fluchtungsfehler der inneren und Außenrassen dulden.

Allgemeine Designs

Es gibt mehrere allgemeine Designs des Kugellagers, jeder sich bietende verschiedene Umtausche. Sie können von vielen verschiedenen Materialien gemacht werden, einschließlich: rostfreier Stahl, Chromstahl, und keramisch (Silikonnitrid (SÜNDE)). Ein hybrides Kugellager ist mit keramischen Bällen und Rassen von Metall Nachsicht zu üben.

Winkeliger Kontakt

Ein winkeliges Kontakt-Kugellager verwendet axial asymmetrische Rassen. Eine axiale Last geht in einer Gerade durch das Lager, wohingegen eine radiale Last einen schiefen Pfad nimmt, der dazu neigt, die Rassen axial trennen zu wollen. So ist der Winkel des Kontakts auf der inneren Rasse dasselbe als das auf der Außenrasse. Winkelige Kontakt-Lager unterstützen besser "verbundene Lasten" (sowohl in den radialen als auch in axialen Richtungen ladend), und der Kontakt-Winkel des Lagers sollte zu den Verhältnisverhältnissen von jedem verglichen werden. Je größer der Kontakt-Winkel (normalerweise in der Reihe 10 bis 45 Grade), desto höher die axiale Last unterstützt, aber tiefer die radiale Last. In hohen Geschwindigkeitsanwendungen, wie Turbinen, Düsenantriebe und Zahnheilkunde-Ausrüstung, ändern die durch die Bälle erzeugten Zentrifugalkräfte den Kontakt-Winkel bei der inneren und Außenrasse. Keramik wie Silikonnitrid wird jetzt regelmäßig in solchen Anwendungen wegen ihrer niedrigen Dichte (40 % Stahl) verwendet. Diese Materialien reduzieren bedeutsam Zentrifugalkraft und fungieren gut in hohen Temperaturumgebungen. Sie neigen auch dazu, auf eine ähnliche Weise zum Lager von Stahl zu halten - anstatt zu krachen oder wie Glas oder Porzellan in Stücke zu brechen.

Die meisten Räder verwenden Lager des winkeligen Kontakts in den Kopfhörern, weil die Kräfte auf diesen Lagern sowohl in der radialen als auch in axialen Richtung sind.

Axial

Ein axiales Kugellager verwendet nebeneinander Rassen. Eine axiale Last wird direkt durch das Lager übersandt, während eine radiale Last schlecht unterstützt wird und dazu neigt, die Rassen zu trennen, so dass eine größere radiale Last wahrscheinlich das Lager beschädigen wird.

Tiefe Rinne

In einer tiefen Rinne radiales Lager sind die Rasse-Dimensionen den Dimensionen der Bälle nah, die darin laufen. Lager der tiefen Rinne können höhere Lasten unterstützen.

Bautypen

Conrad

Das Conrad-artige Kugellager wird genannt nach seinem Erfinder patentiert Robert Conrad, der Briten zuerkannt wurde, 12,206 1903, und die Vereinigten Staaten patentieren 822,723 1906. Diese Lager werden durch das Stellen der inneren Rasse in eine exzentrische Position hinsichtlich der Außenrasse mit den zwei Rassen im Kontakt einmal gesammelt, auf eine große Lücke gegenüber dem Punkt des Kontakts hinauslaufend. Die Bälle werden durch die Lücke eingefügt und dann gleichmäßig um den tragenden Zusammenbau verteilt, die Rassen veranlassend, konzentrisch zu werden. Zusammenbau wird durch die Anprobe eines Käfigs an die Bälle vollendet, um ihre Positionen hinsichtlich einander aufrechtzuerhalten. Ohne den Käfig würden die Bälle schließlich aus der Position während der Operation treiben, das Lager veranlassend, zu scheitern. Der Käfig trägt keine Last und dient nur, um Ball-Position aufrechtzuerhalten.

Lager von Conrad haben den Vorteil, dass sie im Stande sind, sowohl radialen als auch axialen Lasten zu widerstehen, aber den Nachteil der niedrigeren Tragfähigkeit wegen der begrenzten Zahl von Bällen zu haben, die in den tragenden Zusammenbau geladen werden können. Wahrscheinlich ist das vertrauteste Industriekugellager die tiefe Rinne Stil von Conrad. Das Lager wird in den meisten mechanischen Industrien verwendet.

Ablagefach - füllt sich

In einem Ablagefach - füllen radiales Lager, auch gekennzeichnet als ein volles Ergänzungsdesign, die inneren und Außenrassen sind auf einem Gesicht eingekerbt, so dass, wenn die Kerben ausgerichtet werden, Bälle das resultierende Ablagefach hineingeglitten werden können, um das Lager zu sammeln. Ein Ablagefach - füllt sich Lager hat den Vorteil, dass die komplette Rinne mit Bällen, genannt eine volle Ergänzung gefüllt wird, auf eine höhere radiale Tragfähigkeit hinauslaufend, als ein Lager von Conrad derselben Dimensionen und materiellen Typs. Jedoch füllt sich ein Ablagefach - Lager kann keine bedeutende axiale Last auf der ladenden Ablagefach-Seite tragen. Außerdem verursachen die Ablagefächer eine Diskontinuität in den Rassen, die eine kleine, aber nachteilige Wirkung auf die Kraft hat. Bemerken Sie, dass ein winkeliges Kontakt-Lager axial auseinander genommen werden kann und deshalb ein volles Ergänzungsdesign ist.

Spalt-Rasse

Die Außenrasse kann axial oder radial, oder ein Loch gespalten werden, das darin für die Füllung gebohrt ist. Diese Annäherungen erlauben einer vollen Ergänzung, verwendet zu werden, sondern auch die Orientierung von Lasten oder den Betrag des Fluchtungsfehlers zu beschränken, den das Lager dulden kann. So finden diese Designs viel weniger Gebrauch.

Reihen

Es gibt zwei Reihe-Designs: einreihige Lager und Lager der doppelten Reihe. Die meisten Kugellager sind ein einreihiges Design, was bedeutet, dass es eine Reihe von tragenden Bällen gibt. Dieses Design arbeitet mit dem radialen und den Stoß-Lasten.

Ein Design der doppelten Reihe hat zwei Reihen von tragenden Bällen. Ihr Nachteil ist sie brauchen bessere Anordnung als einreihige Lager.

Flanged

Lager mit einem Flansch auf dem Außenring vereinfachen axiale Position. Die Unterkunft für solche Lager kann aus einem durch das Loch vom gleichförmigen Diameter bestehen, aber das Zugang-Gesicht der Unterkunft (der entweder das innere oder Außengesicht sein kann) muss aufrichtig normal zur Loch-Achse maschinell hergestellt werden. Jedoch sind solche Flansche sehr teuer, um zu verfertigen.

Mehr Kosten wirksame Einordnung des tragenden Außenrings, mit ähnlichen Vorteilen, sind eine Schnellringrinne entweder an oder an beide Enden des Außendiameters. Der Schnellring nimmt die Funktion eines Flansches an.

Eingesperrt

Käfige werden normalerweise verwendet, um die Bälle in einem Conrad-artigen Kugellager zu sichern. In anderen Bautypen können sie die Anzahl gegen Bälle abhängig von der spezifischen Käfig-Gestalt reduzieren, und so die Tragfähigkeit reduzieren. Ohne Käfige wird die tangentiale Position durch das Schieben von zwei konvexen Oberflächen auf einander stabilisiert. Mit einem Käfig wird die tangentiale Position durch ein Schieben einer konvexen Oberfläche in einer verglichenen konkaven Oberfläche stabilisiert, die Beulen in den Bällen vermeidet und niedrigere Reibung hat. Eingesperrte Rolle-Lager wurden von John Harrison Mitte des 18. Jahrhunderts als ein Teil seiner Arbeit an Chronographs erfunden. Eingesperrte Lager wurden öfter während der Kriegsstahlknappheit für mit ersetzbaren Tassen geheiratete Rad-Radlager verwendet.

Keramische hybride Kugellager mit keramischen Bällen

Keramische tragende Bälle können um bis zu 40 % weniger wiegen als Stahl-, abhängig von der Größe und dem Material. Das reduziert das Schleuderladen und Rutschen, so können hybride keramische Lager um 20 % bis 40 % schneller funktionieren als herkömmliche Lager. Das bedeutet, dass die Außenrasse-Rinne weniger Kraft nach innen gegen den Ball als die tragenden Drehungen ausübt. Diese Verminderung der Kraft reduziert die Reibung und den rollenden Widerstand. Die leichteren Bälle erlauben dem Lager, schneller zu spinnen, und verwenden weniger Energie, seine Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Während keramische hybride Lager keramische Bälle im Platz von Stahl-verwenden, werden sie mit inneren Stahl- und Außenringen gebaut; folglich die hybride Benennung.

Das Selbstübereinstimmen

Das Selbstausrichten von Kugellagern, wie das Lager von Wingquist, wird mit dem inneren Ring- und Ball-Zusammenbau gebaut, der innerhalb eines Außenrings enthalten ist, der einen kugelförmigen raceway hat. Dieser Aufbau erlaubt dem Lager, einen kleinen winkeligen Fluchtungsfehler zu dulden, der sich aus Ablenkung oder dem unpassenden Steigen ergibt.

Betriebsbedingungen

Lebensspanne

Das berechnete Leben für ein Lager basiert auf der Last, die es trägt und seine Maschinengeschwindigkeit. Der Industriestandard verwendbare tragende Lebensspanne ist zur tragenden kubierten Last umgekehrt proportional. Nominelle maximale Last eines Lagers (wie angegeben, zum Beispiel in SKF datasheets), ist für eine Lebensspanne von 1 Million Folgen, die an 50 Hz (d. h., 3000 RPM) eine Lebensspanne von 5.5 Arbeitsstunden ist. 90 % von Lagern dieses Typs haben mindestens, dass Lebensspanne, und 50 % von Lagern eine mindestens 5mal so lange Lebensspanne hat.

Die Industriestandardlebensberechnung basiert nach der Arbeit von Lundberg, und Palmgren hat 1947 geleistet. Die Formel nimmt das Leben an, durch Metallerschöpfung beschränkt zu werden, und dass der Lebensvertrieb durch einen Vertrieb von Weibull beschrieben werden kann. Viele Schwankungen der Formel bestehen, die Faktoren für materielle Eigenschaften, Schmierung und das Laden einschließen. Das Factoring für das Laden kann als eine stillschweigende Aufnahme angesehen werden, dass moderne Materialien eine verschiedene Beziehung zwischen Last und Leben demonstrieren, als Lundberg und Palmgren bestimmt haben.

Misserfolg-Weisen

Wenn ein Lager nicht rotiert, wird maximale Last gewaltsam beschlossen, dass nichtelastische Deformierung von Bällen verursacht. Wenn die Bälle glatt gemacht werden, rotiert das Lager nicht. Maximale Last für nicht oder sehr langsam rotierende Lager wird "statische" maximale Last genannt.

Wenn dieses dasselbe Lager rotiert, neigt diese Deformierung dazu, den Ball in grob eine Ball-Gestalt zu kneten, so kann das Lager noch rotieren, aber wenn das seit langem weitergeht, scheitert der Ball wegen Metallerschöpfung. Maximale Last, um Lager rotieren zu lassen, wird "dynamische" maximale Last genannt, und ist ungefähr zwei oder dreimal so hoch wie statischer maxload.

Wenn ein Lager rotiert, aber schwere Last erfährt, die kürzer dauert als eine Revolution, muss statischer maxload in der Berechnung verwendet werden, da das Lager während der maximalen Last nicht rotiert.

Maximale Last

Im Allgemeinen ist die maximale Last auf einem Kugellager zum Außendiameter der tragenden Zeitbreite proportional zu tragen (wo Breite in der Richtung der Achse gemessen wird).

Schmierung

Für ein Lager, um richtig zu funktionieren, muss es geschmiert werden. In den meisten Fällen basiert das Schmiermittel auf der elastohydrodynamic Wirkung (durch Öl oder Fett), aber bei äußersten Temperaturen arbeitend, sind trockene geschmierte Lager auch verfügbar.

Für ein Lager, um seine nominelle Lebensspanne an seiner nominellen maximalen Last zu haben, muss es mit einem Schmiermittel geschmiert werden (Öl oder Fett), der mindestens die minimale dynamische Viskosität (gewöhnlich angezeigt mit dem griechischen Brief) empfohlen für dieses Lager hat.

Die empfohlene dynamische Viskosität ist zum Diameter des Lagers umgekehrt proportional.

Die empfohlene dynamische Viskosität nimmt mit der rotierenden Frequenz ab. Als eine raue Anzeige: Für weniger als, empfohlen Viskosität nimmt mit dem Faktor 6 für einen Faktor 10 Abnahme in der Geschwindigkeit, und für mehr zu als, empfohlen Viskositätsabnahmen mit dem Faktor 3 für einen Faktor 10 Zunahme in der Geschwindigkeit.

Für ein Lager, wo der Durchschnitt des Außendiameters des Lagers und Diameters des Achse-Loches ist, und rotiert das daran, empfohlen dynamische Viskosität ist.

Bemerken Sie, dass sich die dynamische Viskosität von Öl stark mit der Temperatur ändert: Eine Temperaturzunahme von Ursachen die Viskosität, um durch den Faktor 10 abzunehmen.

Wenn die Viskosität des Schmiermittels höher ist als empfohlen, Lebensspanne, Zunahmen zu tragen, die grob zur Quadratwurzel der Viskosität proportional sind. Wenn die Viskosität des Schmiermittels niedriger ist als empfohlen, die Lebensspanne der tragenden Abnahmen, und dadurch, wie viel der Typ von Öl abhängt, das wird verwendet. Für Öle mit EP ('äußerster Druck') Zusätze ist die Lebensspanne zur Quadratwurzel der dynamischen Viskosität proportional, wie es für die zu hohe Viskosität war, während für die Lebensspanne des gewöhnlichen Öls zum Quadrat der Viskosität proportional ist, wenn eine lower-recommended Viskosität verwendet wird.

Schmierung kann mit einem Fett getan werden, das Vorteile hat, an denen Fett normalerweise innerhalb des Lagers gehalten wird, das das Schmiermittelöl veröffentlicht, weil es durch die Bälle zusammengepresst wird. Es stellt eine Schutzbarriere für das tragende Metall von der Umgebung zur Verfügung, aber hat Nachteile, dass dieses Fett regelmäßig, und maximale Last ersetzt werden muss, Abnahmen zu tragen (weil, wenn Lager zu warm wird, Fett schmilzt und an Lager knapp wird). Die Zeit zwischen dem Fett-Ersatz nimmt sehr stark mit dem Diameter des Lagers ab: Für ein Lager sollte Fett alle 5000 Arbeitsstunden ersetzt werden, während für ein Lager davon alle 500 Arbeitsstunden ersetzt werden sollte.

Schmierung kann auch mit einem Öl getan werden, das im Vorteil der höheren maximalen Last ist, aber eine Weise braucht, Öl im Lager zu behalten, weil es normalerweise dazu neigt, daran knapp zu werden. Für die Ölschmierung wird es empfohlen, dass für Anwendungen, wo Öl wärmer nicht wird als, Öl einmal jährlich ersetzt werden sollte, während für Anwendungen, wo Öl wärmer nicht wird als, Öl 4mal pro Jahr ersetzt werden sollte. Für Automotoren wird Öl, aber der Motor hat einen Ölfilter, um ständig Ölqualität zu verbessern; deshalb wird das Öl gewöhnlich weniger oft geändert als das Öl in Lagern.

Richtung der Last

Die meisten Lager werden gemeint, um Lastsenkrechte zur Achse ("radiale Lasten") zu unterstützen. Ob sie auch axiale Lasten tragen können, und wenn so, wie viel, vom Typ des Lagers abhängt. Stoß-Lager (allgemein gefunden auf faulem susans) werden für axiale Lasten spezifisch entworfen.

Für einreihige Kugellager der tiefen Rinne sagt die Dokumentation von SKF, dass maximale axiale Last um 50 % der maximalen radialen Last ist, aber es sagt auch, dass "leichte" und/oder "kleine" Lager axiale Lasten nehmen können, die 25 % der maximalen radialen Last sind.

Für einreihige Kugellager des Rand-Kontakts kann axiale Last um 2mal max radiale Last, sein

und für das Maximum der Kegel-Lager ist axiale Last zwischen dem Maximum von 1 und 2 Malen radiale Last.

Wenn sowohl axiale als auch radiale Lasten da sind, können sie Vektor-hinzugefügt werden, um auf Gesamtlast auf dem Lager hinauszulaufen, das in der Kombination mit der nominellen maximalen Last verwendet werden kann, um Lebensspanne vorauszusagen. Jedoch, um das geltende Leben von Kugellagern richtig vorauszusagen, sollte der ISO/TS 16281 mit der Hilfe einer Berechnungssoftware verwendet werden.

Das Vermeiden unerwünschter axialer Last

Der Teil eines Lagers, das rotiert (entweder Achse-Loch oder Außenkreisumfang) muss befestigt werden, während für einen Teil, der nicht rotiert, das nicht notwendig ist (so kann es erlaubt werden zu gleiten). Wenn ein Lager axial geladen wird, müssen beide Seiten bestochen werden.

Wenn eine Achse zwei Lager hat, und sich Temperatur ändert, weicht Achse zurück oder breitet sich aus, deshalb ist es für beide auf beide ihre Seiten zu heftenden Lager nicht zulässig, da die Vergrößerung der Achse axiale Kräfte ausüben würde, die diese Lager zerstören würden. Deshalb müssen mindestens ein von Lagern im Stande sein zu gleiten.

'Frei passend gleitend', ist derjenige, wo es mindestens eine 4 µm Abfertigung vermutlich gibt, weil die Oberflächenrauheit einer auf einer Drehbank gemachten Oberfläche normalerweise zwischen 1.6 und 3.2 µm ist.

Passend

Lager können ihrer maximalen Last nur widerstehen, wenn die Paarungsteile richtig nach Größen geordnet werden. Das Lager von Herstellern liefert Toleranz für die passende von der Welle und der Unterkunft, so dass das erreicht werden kann. Das Material und die Härte können auch angegeben werden.

Ausstattungen, denen nicht erlaubt wird zu gleiten, werden zu Diametern gemacht, die verhindern zu gleiten und folglich die Paarungsoberflächen in die Position ohne Kraft nicht gebracht werden können. Für kleine Lager wird das am besten mit einer Presse getan, weil das Klopfen mit einem Hammer das sowohl Lager als auch Welle beschädigen, während für große Lager die notwendigen Kräfte so groß sind, dass es keine Alternative zur Heizung eines Teils vor der Anprobe gibt, so dass Thermalvergrößerung ein vorläufiges passendes Schieben erlaubt.

Das Vermeiden torsional Lasten

Wenn eine Welle durch zwei Lager unterstützt wird, und die Mittelachsen der Folge dieser Lager nicht dasselbe sind, dann werden große Kräfte auf das Lager ausgeübt, das es zerstören kann. Ein sehr kleiner Betrag des Fluchtungsfehlers ist annehmbar, und wie viel von Typ des Lagers abhängt. Für Lager, die spezifisch gemacht werden 'sich selbstauszurichten', ist annehmbarer Fluchtungsfehler zwischen 1.5 und 3 Graden des Kreisbogens. Lager, die nicht entworfen werden, um sich selbstauszurichten, können Fluchtungsfehler von nur 2-10 Minuten des Kreisbogens akzeptieren.

Anwendungen

Heute wird das Kugellager in zahlreichen täglichen Anwendungen verwendet. Kugellager werden für medizinische und Zahninstrumente verwendet. In medizinischen und Zahnhandstücken ist es für die Stücke notwendig, Sterilisation und Korrosion zu widerstehen. Wegen dieser Voraussetzung werden medizinische und Zahnhandstücke von 440C rostfreier Stahl gemacht, der glatte Folgen mit schnellen Geschwindigkeiten erlaubt.

• Festplatte-Lager haben gepflegt, hoch kugelförmig zu sein, und wurden gesagt, die besten kugelförmigen verfertigten Gestalten zu sein, aber das ist nicht mehr wahr, und wird immer mehr durch flüssige Lager ersetzt.
• Deutsche Kugellager-Fabriken waren häufig ein Ziel von verbündeten Luftbombardierungen während des Zweiten Weltkriegs; solcher war die Wichtigkeit vom Kugellager zur deutschen Kriegsindustrie.
• In der Zeitmessung die Gesellschaft hat Jean Lassale eine Bewachungsbewegung entworfen, die Kugellager verwendet hat, um die Dicke der Bewegung zu reduzieren. Mit 0.20-Mm-Bällen, das Kaliber 1200 war nur 1.2 Mm dick, der noch die dünnste mechanische Bewachungsbewegung ist.
• Raumfahrtlager werden in vielen Anwendungen auf dem kommerziellen, privaten und militärischen Flugzeug einschließlich Rollen, Getriebe und Düsenantrieb-Wellen verwendet. Materialien schließen M50 Werkzeug-Stahl (AMS6491), Kohlenstoff-Chromstahl (AMS6444), die Korrosion widerstandsfähiger AMS5930, 440C rostfreier Stahl, Silikonnitrid (keramisch) und Titan Karbid-gekleidet 440C ein.
• Skateboarding. Die Räder in einem Rollbrett enthalten zwei Lager in jedem der vier Räder. Meistens 608-2Z Lager wird (ein tiefes Rinne-Kugellager von der Reihe 60 mit 8-Mm-Diameter der langweiligen Angelegenheit) verwendet
• Jo-Jos, es gibt Kugellager im Zentrum von hohen Qualitätsjo-Jos.
• Landwirtschaftliche Ausrüstung. Die vielen bewegenden Teile in einem Stück der Farm-Maschinerie hängen von mehreren verschiedenen Typen von Lagern ab, um zu funktionieren. Unter den schweren Lasten und staubigen Bedingungen müssen diese Lager geschmiert, repariert, oder häufig ersetzt werden.
• Transport, Fast jedes Auto, Rad, Bus, Lastwagen, Trailer und Zug wird Lager haben. In Autos werden Sie Lager in den Rädern, diff, dem Wechselstromgenerator und dem Getriebe finden. Das allgemeinste in diesen Anwendungen gefundene Lager ist das Verjüngte Rolle-Lager.

Geschichte

Obwohl sich Rolle-Lager entwickelt hatten, seit alten Zeiten wurde das erste registrierte Patent auf Kugellagern Jules Suriray, einem Pariser Rad-Mechaniker am 3. August 1869 zuerkannt. Die Lager wurden dann an das Gewinnen-Rad geeignet, das von James Moore in der ersten Rad-Straßenrasse in der Welt, Paris-Rouen im November 1869 geritten ist.

Kugellager wurden zuerst in Europa erzeugt, so wurden sie zu metrischen Dimensionen standardisiert. Amerikanische Hersteller sind später mitgekommen, so haben sie Kugellager in metrischen Dimensionen vor den frühen 1990er Jahren erzeugt.

Benennung

Die Ball-Größe-Zunahmen als die Reihe, nehmen für jedes gegebene innere Diameter oder Außendiameter (nicht beide) zu. Das größere der Ball das größere die Lasttragfähigkeit. Reihen 200 und 300 sind am üblichsten.

Siehe auch

• Ball-Schraube
• Das Lager der Fachmann-Vereinigung
• Brinelling, eine allgemeine Misserfolg-Weise
• Geradliniges Lager
• Stoß, der trägt

Links