Laakerin tarkkuuden, sen valmistustoleranssien ja kulkuväylien ja pallojen välisen sisäisen välyksen tai "leikun" välistä suhdetta liittyy jonkin verran sekaannusta. Tässä Wu Shizheng, pienten ja minilaakerien asiantuntija JITO Bearingsin toimitusjohtaja, valaisee, miksi tämä myytti jatkuu ja mihin insinöörien tulisi kiinnittää huomiota.
Toisen maailmansodan aikana eräässä ammustehtaassa Skotlannissa vähän tunnettu mies nimeltä Stanley Parker kehitti käsitteen todellisesta sijainnista tai sen, mitä nykyään tunnemme nimellä Geometric Dimensioning & Tolerancing (GD&T). Parker huomasi, että vaikka osa torpedoille valmistetuista toiminnallisista osista hylättiin tarkastuksen jälkeen, niitä lähetettiin edelleen tuotantoon.
Tarkemmin tarkasteltuaan hän havaitsi, että syynä oli toleranssimittaus. Perinteiset XY-koordinaatistoleranssit loivat neliön toleranssivyöhykkeen, joka sulki osan pois, vaikka se sijoittui pisteen kaarevassa ympyrätilassa neliön kulmien väliin. Hän julkaisi havaintonsa todellisen sijainnin määrittämisestä kirjassa Piirustukset ja mitat.
*Sisäinen välys
Nykyään tämä ymmärrys auttaa meitä kehittämään laakereita, joissa on jonkin verran välystä tai löysyyttä, joka tunnetaan muuten nimellä sisävälys tai tarkemmin sanottuna säteittäinen ja aksiaalinen välys. Säteittäinen välys on laakerin akseliin nähden kohtisuorassa mitattu välys ja aksiaalivälys on laakerin akselin suuntaisesti mitattu välys.
Tämä välys on suunniteltu alusta alkaen laakeriin, jotta laakerit kestävät kuormituksia erilaisissa olosuhteissa, ottaen huomioon tekijät, kuten lämpötilan laajeneminen ja kuinka sisä- ja ulkorenkaiden välinen sovitus vaikuttaa laakerin käyttöikään.
Erityisesti välys voi vaikuttaa meluun, tärinään, lämpörasitukseen, taipumiseen, kuorman jakautumiseen ja väsymisikään. Suurempi säteittäinen välys on toivottavaa tilanteissa, joissa sisärenkaan tai akselin odotetaan kuumenevan ja laajenevan käytön aikana verrattuna ulkorenkaaseen tai koteloon. Tässä tilanteessa laakerin välys pienenee. Päinvastoin, välys lisääntyy, jos ulkorengas laajenee enemmän kuin sisärengas.
Suurempi aksiaalivälys on toivottavaa järjestelmissä, joissa akselin ja kotelon välillä on kohdistusvirhe, koska kohdistusvirhe voi aiheuttaa pienen sisäisen välyksen omaavan laakerin rikkoutumisen nopeasti. Suurempi välys voi myös antaa laakerille mahdollisuuden kestää hieman suurempia työntökuormia, koska se tuo suuremman kosketuskulman.
* Varusteet
On tärkeää, että insinöörit löytävät oikean tasapainon laakerin sisäisen välyksen suhteen. Liian tiukka laakeri, jolla on riittämätön välys, synnyttää ylimääräistä lämpöä ja kitkaa, mikä saa pallot luisumaan radalla ja nopeuttaa kulumista. Samoin liian suuri välys lisää melua ja tärinää ja vähentää pyörimistarkkuutta.
Välystä voidaan ohjata käyttämällä erilaisia sovituksia. Tekniset sovitukset viittaavat kahden yhteensopivan osan väliseen välykseen. Tätä kuvataan yleensä akseliksi reiässä ja se edustaa akselin ja sisärenkaan sekä ulkorenkaan ja kotelon välistä kireyttä tai löysyyttä. Se ilmenee yleensä löysänä, välyssovituksena tai tiukkana, häiriösovituksena.
Tiivis sovitus sisärenkaan ja akselin välillä on tärkeää, jotta se pysyy paikoillaan ja estetään ei-toivottu ryömintä tai liukuminen, mikä voi tuottaa lämpöä ja tärinää ja aiheuttaa vaurioita.
Kuitenkin häiriösovitus pienentää kuulalaakerin välystä, kun se laajentaa sisärengasta. Yhtä tiukka sovitus kotelon ja ulkorenkaan välillä laakerissa, jossa on pieni säteisvälys, puristaa ulkorenkaan ja vähentää välystä entisestään. Tämä johtaa negatiiviseen sisäiseen välykseen – mikä tekee akselista reikää suuremmaksi – ja johtaa liialliseen kitkaan ja varhaiseen vikaan.
Tavoitteena on nolla toimintavälys, kun laakeri toimii normaaleissa olosuhteissa. Tämän saavuttamiseen vaadittava alkusäteittäinen välys voi kuitenkin aiheuttaa ongelmia pallojen luistaessa tai liukuessa, mikä vähentää jäykkyyttä ja pyörimistarkkuutta. Tämä ensimmäinen radiaalinen välys voidaan poistaa esikuormituksen avulla. Esijännitys on tapa kohdistaa pysyvä aksiaalinen kuormitus laakeriin, kun se on asennettu, käyttämällä aluslevyjä tai jousia, jotka on asennettu sisä- tai ulkorengasta vasten.
Insinöörien on myös otettava huomioon se tosiasia, että ohuen laakerin välystä on helpompi pienentää, koska renkaat ovat ohuempia ja helpompia muotoilla. Pienten ja pienoislaakereiden valmistajana JITO Bearings neuvoo asiakkaitaan, että akselin ja kotelon välisiin sovituksiin on kiinnitettävä enemmän huomiota. Akselin ja kotelon pyöreys on tärkeämpi myös ohuilla laakereilla, koska epäpyöreä akseli vääntää ohuita renkaita ja lisää melua, tärinää ja vääntömomenttia.
* Toleranssit
Väärinkäsitys säteittäisen ja aksiaalisen leikin roolista on saanut monet sekoittamaan pelin ja tarkkuuden välisen suhteen, erityisesti tarkkuuden, joka johtuu paremmista valmistustoleransseista.
Jotkut ihmiset ajattelevat, että erittäin tarkassa laakerissa ei pitäisi olla juuri lainkaan välystä ja että sen pitäisi pyöriä erittäin tarkasti. Heille löysä säteittäinen välys tuntuu vähemmän tarkalta ja antaa vaikutelman huonosta laadusta, vaikka kyseessä voi olla erittäin tarkka laakeri, joka on tarkoituksella suunniteltu löysällä välyksellä. Olemme esimerkiksi kysyneet joiltakin asiakkailtamme aiemmin, miksi he haluavat tarkemman laakerin, ja he ovat kertoneet meille haluavansa "vähentää välystä".
On kuitenkin totta, että suvaitsevaisuus parantaa tarkkuutta. Pian massatuotannon alkamisen jälkeen insinöörit ymmärsivät, että ei ole käytännöllistä eikä taloudellista, jos se on edes mahdollista, valmistaa kahta täysin samanlaista tuotetta. Vaikka kaikki valmistusmuuttujat pidettäisiin samoina, yhden ja seuraavan yksikön välillä on aina pieniä eroja.
Nykyään tämä on tullut edustamaan sallittua tai hyväksyttävää toleranssia. Kuulalaakereiden toleranssiluokat, jotka tunnetaan nimellä ISO (metrinen) tai ABEC (tuuma), säätelevät sallittuja poikkeamia ja peitteen mittoja, mukaan lukien sisä- ja ulkorenkaiden koko sekä renkaiden ja kulkuteiden pyöreys. Mitä korkeampi luokka ja mitä tiukempi toleranssi on, sitä tarkempi laakeri on asennettuna.
Löytämällä oikean tasapainon sovituksen sekä säteittäisen ja aksiaalisen välyksen välillä käytön aikana, insinöörit voivat saavuttaa ihanteellisen nollavaran ja varmistaa alhaisen melun ja tarkan pyörimisen. Näin tekemällä voimme selvittää tarkkuuden ja pelin välisen sekaannuksen ja samalla tavalla kuin Stanley Parker mullistaa teollisen mittauksen, muuttaa perusteellisesti tapaamme tarkastella laakereita.
Postitusaika: 04-04-2021
