Има известно объркване около връзката между прецизността на лагера, неговите производствени толеранси и нивото на вътрешна хлабина или "игра" между каналите и сачмите. Тук Wu Shizheng, управляващ директор на експерта по малки и миниатюрни лагери JITO Bearings, хвърля светлина върху това защо този мит продължава да съществува и за какво трябва да внимават инженерите.
По време на Втората световна война, във фабрика за боеприпаси в Шотландия, малко известен човек на име Стенли Паркър разработва концепцията за истинска позиция или това, което днес познаваме като Геометрично оразмеряване и толерантност (GD&T). Паркър забеляза, че въпреки че някои от функционалните части, произведени за торпеда, бяха отхвърлени след проверка, те все още бяха изпратени в производство.
При по-внимателна проверка той установи, че вината е в измерването на толеранса. Традиционните толеранси на координатите XY създадоха квадратна зона на толеранс, която изключваше частта, въпреки че заемаше точка в извитото кръгло пространство между ъглите на квадрата. Той продължи да публикува откритията си за това как да се определи истинската позиция в книга, озаглавена Чертежи и размери.
*Вътрешен просвет
Днес това разбиране ни помага да разработваме лагери, които показват известно ниво на хлабина или разхлабване, иначе известно като вътрешна хлабина или по-конкретно радиална и аксиална хлабина. Радиалната хлабина е хлабината, измерена перпендикулярно на оста на лагера, а аксиалната хлабина е хлабината, измерена успоредно на оста на лагера.
Тази хлабина е проектирана в лагера от самото начало, за да позволи на лагера да поддържа натоварвания при различни условия, като се вземат предвид фактори като температурно разширение и как монтажът между вътрешния и външния пръстен ще повлияе на живота на лагера.
По-конкретно, хлабината може да повлияе на шума, вибрациите, топлинния стрес, деформацията, разпределението на натоварването и живота на умора. Желателна е по-голяма радиална хлабина в ситуации, при които се очаква вътрешният пръстен или вал да станат по-горещи и да се разширят по време на употреба в сравнение с външния пръстен или корпус. В тази ситуация хлабината в лагера ще намалее. Обратно, луфтът ще се увеличи, ако външният пръстен се разшири повече от вътрешния пръстен.
По-голямата аксиална хлабина е желателна в системи, където има несъосност между вала и корпуса, тъй като несъосността може да доведе до бърза повреда на лагер с малка вътрешна хлабина. По-голямата хлабина може също така да позволи на лагера да се справи с малко по-високи натоварвания, тъй като въвежда по-висок контактен ъгъл.
*Оборудване
Важно е инженерите да постигнат правилния баланс на вътрешната хлабина в лагера. Прекалено стегнатият лагер с недостатъчна хлабина ще генерира излишна топлина и триене, което ще доведе до плъзгане на сачмите по пистата и ще ускори износването. По същия начин твърде големият просвет ще увеличи шума и вибрациите и ще намали точността на въртене.
Просветът може да се контролира чрез използване на различни приспособления. Инженерните сглобки се отнасят до хлабината между две свързващи се части. Това обикновено се описва като вал в отвор и представлява степента на стегнатост или разхлабеност между вала и вътрешния пръстен и между външния пръстен и корпуса. Обикновено се проявява в хлабаво, хлабиново прилягане или плътно, намесено прилягане.
Плътното прилягане между вътрешния пръстен и вала е важно, за да се запази на място и да се предотврати нежелано пълзене или приплъзване, което може да генерира топлина и вибрации и да предизвика разграждане.
Въпреки това, намесата ще намали хлабината в сачмен лагер, тъй като разширява вътрешния пръстен. Подобно плътно прилягане между корпуса и външния пръстен в лагер с ниска радиална хлабина ще компресира външния пръстен и ще намали още повече хлабината. Това ще доведе до отрицателна вътрешна хлабина - ефективно превръщайки вала по-голям от отвора - и ще доведе до прекомерно триене и ранен отказ.
Целта е да има нулева хлабина, когато лагерът работи при нормални условия. Въпреки това първоначалната радиална игра, която е необходима за постигане на това, може да причини проблеми с плъзгане или плъзгане на топките, намалявайки твърдостта и точността на въртене. Този първоначален радиален луфт може да бъде премахнат чрез предварително натоварване. Предварителното натоварване е средство за прилагане на постоянно аксиално натоварване върху лагер, след като е монтиран, чрез използване на шайби или пружини, които са монтирани към вътрешния или външния пръстен.
Инженерите трябва също да вземат предвид факта, че е по-лесно да се намали хлабината в лагер с тънък профил, тъй като пръстените са по-тънки и по-лесни за деформиране. Като производител на малки и миниатюрни лагери, JITO Bearings съветва своите клиенти, че трябва да се внимава повече с монтажа на вал към корпуса. Заоблеността на вала и корпуса също е по-важна при лагерите от тънък тип, тъй като валът, който не е кръгъл, ще деформира тънките пръстени и ще увеличи шума, вибрациите и въртящия момент.
* Допустими отклонения
Неразбирането относно ролята на радиалната и аксиалната хлабина накара мнозина да объркат връзката между хлабина и прецизност, по-специално прецизността, която е резултат от по-добри производствени толеранси.
Някои хора смятат, че прецизният лагер не трябва да има почти никакъв луфт и че трябва да се върти много прецизно. За тях разхлабената радиална хлабина се чувства по-малко прецизна и създава впечатлението за ниско качество, въпреки че може да е високопрецизен лагер, умишлено проектиран с хлабава хлабина. Например, в миналото сме питали някои от нашите клиенти защо искат лагер с по-висока точност и те ни казаха, че искат да „намалят хлабината“.
Вярно е обаче, че толерантността подобрява прецизността. Малко след навлизането на масовото производство, инженерите осъзнаха, че не е нито практично, нито икономично, ако изобщо е възможно, да се произвеждат два напълно еднакви продукта. Дори когато всички производствени променливи се поддържат едни и същи, винаги ще има малки разлики между една единица и следващата.
Днес това представлява допустима или приемлива толерантност. Класовете на толерантност за сачмени лагери, известни като ISO (метрични) или ABEC (инчови) рейтинги, регулират допустимото отклонение и измерванията на покритието, включително размера на вътрешния и външния пръстен и заоблеността на пръстените и каналите. Колкото по-висок е класът и колкото по-строг е толерансът, толкова по-прецизен ще бъде лагерът, след като бъде сглобен.
Чрез постигане на правилния баланс между монтиране и радиална и аксиална хлабина по време на употреба, инженерите могат да постигнат идеалния нулев работен просвет и да осигурят нисък шум и точно въртене. Правейки това, можем да изчистим объркването между прецизност и луфт и по същия начин, по който Стенли Паркър направи революция в индустриалното измерване, фундаментално да променим начина, по който гледаме на лагерите.
Време на публикуване: 04 март 2021 г
