O echipă de întreținere presează un rulment 6205 pe un arbore care a fost reconstruit prin sudură și rotire manuală. Rulmentul alunecă cu două atingeri ușoare, astfel încât ei semnează lucrarea. Opt săptămâni mai târziu, scaunul arborelui poartă cicatrici maro ruginie, inelul interior s-a strecurat cu câteva grade în jurul locașului său, iar grăsimea este plină de pulbere fină de fier. Nimic din tabelul lor de toleranță de fixare prin presare a rulmenților nu a fost greșit. Au citit un rând greșit.
O diagramă de toleranță de ajustare prin presare face exact o singură lucrare. Acesta convertește o clasă de toleranță a arborelui sau a carcasei într-o gamă de interferențe, de obicei exprimată în microni, pentru un orificiu dat de rulment. Nu vă va spune dacă acel scaun supraviețuiește unei creșteri de temperatură de 90 de grade, dacă inelul se strecoară sub o sarcină rotativă sau de câtă forță va avea nevoie presa. Ordinea de lucru este simplă: alegeți potrivirea din direcția sarcinii și rotație, căutați interferența rezultată, apoi verificați pierderea de joc și forța de apăsare. Totul de mai jos urmează această ordine.
Ce convertește o diagramă de toleranță pentru ajustare la apăsare
Interferența este o lungime, nu un procent. Pentru un inel interior al rulmentului pe un arbore, acesta este diametrul exterior al arborelui minus diametrul alezajului rulmentului, iar un număr pozitiv înseamnă că inelul trebuie întins pentru a se potrivi. Numerele negative descriu spațiul liber, nu se potrivesc și sunt de unde provin inelele târâtoare.
Aproape fiecare diagramă publicată este construită pe clase de toleranță ISO 286. Arborele poartă litere mici precum j, js, k, m, n, p și r; carcasele poartă litere mari, cum ar fi H, J, K, M, N și P. Cifra de după literă este nota, iar nota 6 este alegerea normală pentru scaunele rulmentului, deoarece gradul 7 aproape dublează banda fără a cumpăra niciun beneficiu real.
Complicația pe care majoritatea diagramelor o îngroapă într-o notă de subsol este că un orificiu pentru rulment de rulare nu este o gaură nominală. Rulmenții de clasă normală sunt fabricați cu un orificiu la dimensiunea nominală sau mai mică și niciodată mai mare, astfel încât banda de abatere merge de la zero până la o limită negativă. Pentru un orificiu de 25 mm acea bandă este de la 0 la minus 10 microni; pentru un orificiu de 100 mm este de la 0 la minus 20 de microni. Consecința practică este că interferența pe care o obțineți de fapt este mai mare decât sugerează doar abaterea arborelui, iar răspândirea dintre ansamblul cel mai liber și cel mai strâns este mai mare decât presupun majoritatea designerilor.
Benzile alezajului rulmentului provin din clasa de toleranță normală, iar cifrele de interferență stivuiesc banda totală de alezaj negativ față de deviația arborelui, astfel încât coloana din dreapta descrie un interval de cel mai rău caz mai degrabă decât o valoare fixă.
Alezajul rulmentului (mm)
Toleranța alezajului (microni)
Potrivire ax
Interferența rezultată (microni)
10 la 18
0 la minus 8
k6
1 la 20
18 până la 30
0 până la minus 10
k6
2 până la 25
18 până la 30
0 până la minus 10
m6
8 până la 31
30 până la 50
0 la minus 12
m6
9 până la 37
50 până la 80
0 până la minus 15
n6
20 până la 54
80 până la 120
0 până la minus 20
n6
23 până la 65
Uită-te la cât de largă este acea coloană din dreapta. Un scaun de 30 până la 50 mm pe un arbore m6 poate ajunge la 9 microni sau 37 microni, în funcție de locul unde arborele și inelul aterizează în propriile benzi de toleranță. Dacă un design funcționează doar la un capăt al acelui interval, diagrama nu a rezolvat problema; l-a mutat doar la atelier.
Produsele cu inele subțiri suferă cel mai mult de această răspândire. Un rulment cu bile adânci standard are un perete inel interior suficient de subțire încât câțiva microni suplimentari de interferență consumă un joc intern măsurabil, motiv pentru care o linie de diagramă care se potrivește unui rulment cu role cu secțiune grea poate fi prea agresivă pentru un rulment cu bile mic de același alezaj.
Rotația și direcția de încărcare Decideți care inel este strâns
Graficul vă oferă numere, nu decizii. Decizia începe cu o singură întrebare: care inel se rotește în raport cu direcția sarcinii? Oricare inel suportă o sarcină rotativă în raport cu vectorul de sarcină trebuie să fie adaptarea prin interferență, deoarece altfel inelul se strecoară în jurul locașului său în trepte mici, uzează scaunul și în cele din urmă distruge atât alezajul, cât și arborele.
La o intrare tipică a unui motor electric sau cutie de viteze, inelul interior se rotește cu arborele, în timp ce direcția sarcinii rămâne aproximativ fixă în spațiu. Acel inel interior are o potrivire strânsă, de obicei k6 sau m6 pe arbore, iar inelul exterior rulează într-o carcasă H7 sau J7 care permite o fixare ușoară prin împingere sau chiar un spațiu mic. Întoarceți aranjamentul, așa cum se întâmplă cu un butuc de roată sau cu o roată de rulare unde sarcina se rotește cu inelul exterior, iar logica se inversează: carcasa devine locul strâns, iar arborele devine cel liber.
Acolo unde ambele inele văd o sarcină care se rotește sau unde sarcinile de șoc inversează direcția, niciunul dintre scaunele nu poate fi slăbit. Rulmenții cu contact unghiular cu două rânduri sunt obișnuiți în această situație, deoarece preiau sarcini radiale și axiale combinate din ambele direcții, iar cele două rânduri ale acestora împart sarcina, astfel încât presiunea scaunului rămâne moderată. Designerii care le specifică păstrează de obicei arborele la m6 și carcasa la N7 sau P7, în loc să slăbească o parte.
Un detaliu este ușor de trecut cu vederea. Un aranjament fix și flotant are nevoie de un rulment situat axial și unul care poate aluneca, iar rulmentul plutitor trebuie să ruleze pe un joc sau o potrivire de tranziție, astfel încât arborele să poată crește fără a încărca elementele de rulare. Blocarea ambelor capete cu potriviri strânse transformă creșterea termică într-o problemă de preîncărcare.
Citirea numerelor de interferență
Interferența nu crește cu dimensiunea alezajului
O presupunere comună este că dublarea alezajului dublează interferența. Nu, cel puțin nu pentru o clasă de toleranță fixă. Abaterile arborelui de gradul 6 cresc lent cu diametrul deoarece sunt construite dintr-o unitate de toleranță care se ridică odată cu rădăcina cubă a diametrului, în timp ce banda alezajului rulmentului crește în trepte stabilite de standard. Graficul de mai jos arată ce înseamnă asta în practică.
Figura 1. Interferența medie produsă de o potrivire a arborelui m6 în cinci intervale de dimensiuni ale alezajului.
Citiți barele ca medii și nu ca obiective. Trecerea de la o gaură de 10 la 18 mm la una de 80 la 120 mm dublează aproximativ interferența medie, de la aproximativ 13 microni la aproximativ 24 de microni, în timp ce diametrul în sine crește cu un factor de șase sau mai mult. Acest decalaj există deoarece unitatea de toleranță din spatele unui arbore de gradul 6 crește mult mai lent decât diametrul nominal. Efectul practic este că rulmenții mici ajung proporțional mai strânși, în ceea ce privește tensiunea inelului, decât rulmenții mari din aceeași clasă de potrivire. Acest lucru explică de ce un scaun k6 care se simte blând în spatele unui rulment de 100 mm se poate simți clar ferm în spatele unui rulment de 15 mm și, de asemenea, este motivul pentru care arborele mici de mare viteză se mișcă adesea cu o treaptă mai slabă. Utilizați înălțimile barelor pentru a aprecia direcția și dimensiunea modificării, apoi confirmați abaterile limită efective din ediția curentă a standardului înainte de a tăia metalul.
Creșterea termică poate șterge potrivirea
Interferența nu este permanentă. Când inelul exterior este mai fierbinte decât carcasa sau când carcasa se extinde mai repede decât oțelul pentru rulmenți, potrivirea se slăbește. Următorul diagramă arată cât de mult din interferența rece supraviețuiește pe măsură ce temperatura crește, pentru trei materiale comune de carcasă.
Figura 2. Procentul de interferență inițială reținută pe măsură ce temperatura de funcționare crește, de materialul carcasei.
Carcasele din aluminiu sunt cazul extrem în această comparație. Expansiunea lor termică este aproximativ de două ori mai mare decât cea a oțelului pentru rulmenți, astfel încât o carcasă care deține 20 de microni de interferență la 20 de grade poate pierde cea mai mare parte din această reținere până când atinge 80 de grade de creștere a temperaturii. O carcasă din oțel asociată cu un rulment din oțel este mult mai stabilă, deoarece ambele părți cresc aproape la aceeași viteză și potrivirea abia se mișcă. Fonta se află între cele două, motiv pentru care rămâne populară pentru cutiile de viteze și carcasele pompelor. Lecția este că potrivirea trebuie apreciată la temperatura de funcționare, nu la banca de asamblare și că orice carcasă din aluminiu care poartă o sarcină rotativă are nevoie de o clasă mai grea, cum ar fi m6 sau n6, pur și simplu pentru a menține contactul atunci când este fierbinte. Acolo unde o carcasă este fierbinte și nu i se poate atribui o clasă mai grea, un umăr de localizare axial sau o clemă de capăt este un răspuns mai fiabil decât adăugarea de interferențe mai mari. Temperatura explică, de asemenea, de ce un rulment care a fost corect pe standul de testare poate încă să intre în funcțiune după o îmbunătățire a puterii motorului.
Forța de asamblare, pierderea spațiului liber și selecția potrivirii
Apăsați forța urmărește interferența liniar
Forța presei decide dacă lucrarea se face cu o presă cu arbore, o presă hidraulică sau un ciocan pe care nimeni nu ar trebui să-l folosească. Se ridică în linie dreaptă cu interferențe, ceea ce facilitează estimarea din diagramă înainte de a comanda o singură piesă. Valorile de mai jos presupun un lagăr de 40 mm cu un inel interior de 15 mm lățime presat pe un arbore solid din oțel.
Figura 3. Forța estimată de asamblare pentru un rulment cu alezaj de 40 mm cu un inel interior de 15 mm lățime pe un arbore solid din oțel.
Fiecare 5 microni suplimentar de interferență adaugă aproximativ 3,6 kN de forță de asamblare, care este genul de relație în linie dreaptă pe care o poți ține în cap la bancă. Liniaritatea este utilă deoarece vă permite să dimensionați o presă din diagramă fără a efectua un calcul complet al tensiunii la contact și explică, de asemenea, de ce stivuirile de toleranță mușcă cel mai greu în timpul asamblarii. Un scaun proiectat în jurul valorii de 15 microni poate solicita dublul forței așteptate dacă arborele și inelul aterizează ambele la capătul strâns al benzilor lor. Forța este și un semnal de calitate care merită înregistrat: dacă un rulment care ar trebui să aibă nevoie de 12 kN alunecă manual, scaunul este subdimensionat, iar dacă are nevoie de mult mai mult decât estimarea, scaunul este supradimensionat, conic sau deteriorat. Plin secvența de instalare pentru rulmenți cu contact unghiular cu două rânduri merită citit înainte ca oricare dintre aceste numere să fie aplicate, deoarece forța ar trebui să treacă întotdeauna prin inelul care este montat, niciodată prin bile.
Numai interferența nu se potrivește. O clasă care pare strânsă în microni poate fi încă ușor de asamblat dacă scaunul este scurt și inelul este mic, iar o clasă care arată moderată poate fi incomodă dacă carcasa este cu pereți subțiri. Graficul radar de mai jos punctează trei clase de arbore comune în funcție de cinci criterii practice.
Figura 4. Punctajul relativ a trei clase de potrivire a arborelui în raport cu cinci criterii practice de selecție.
js6 este ușor de asamblat și ușor de îndepărtat, dar oferă cea mai mică rezistență la fluaj, așa că aparține sarcinilor ușoare, constante, în esență nerotative, unde un umăr de localizare previne deja mișcarea axială. k6 este răspunsul de uz general pentru sarcinile radiale normale pe un inel interior rotativ și încă permite dezasamblarea cu un extractor standard. m6 schimbă confortul de asamblare pentru o prindere mai fermă, care este ceea ce are nevoie de fapt o sarcină grea sau șoc, o carcasă cu pereți subțiri sau un scaun din aluminiu. Niciunul dintre cele trei nu câștigă pe fiecare axă și acesta este punctul de a le compara în acest fel în loc să citiți o singură cifră de interferență. Dacă vibrațiile și fluajul domină istoricul defecțiunilor mașinii dvs., acceptați ansamblul mai strâns și planificați o presă adecvată cu un manometru controlat. Dacă accesul la serviciu este adevărata constrângere, acceptați clasa mai liberă și adăugați o caracteristică de localizare axială, astfel încât inelul să nu poată merge.
O listă de verificare practică înainte de a face o potrivire
Decideți ce inel se rotește în raport cu direcția sarcinii. Acel inel primește o potrivire prin interferență, iar celălalt primește o potrivire de tranziție sau de degajare.
Transformați clasa alezajului rulmentului într-o bandă de abatere. Alezurile de clasă normală nu sunt niciodată supradimensionate, așa că banda rulează întotdeauna de la zero în jos.
Verificați interferența la temperatura de funcționare, nu la temperatura camerei, în special la carcasele din aluminiu sau magneziu.
Estimați forța de presare din diagramă și comparați-o cu capacitatea de presare și forța de montare pe care inelul o poate suporta în siguranță.
Confirmați că jocul consumat de interferență nu consumă mai mult de aproximativ jumătate din jocul intern al rulmentului.
Verificați dacă procesul dumneavoastră de prelucrare poate păstra de fapt toleranța specificată. Nicio diagramă nu supraviețuiește unui strung care nu poate ține 10 microni.
Nimic din toate acestea nu înlocuiește standardul. O diagramă este o comandă rapidă prin tabelele ISO, iar aceste tabele se schimbă între ediții. Ceea ce vă oferă graficul este o modalitate rapidă de a verifica starea de spirit a unui design înainte ca acesta să ajungă la nivelul atelierului: mai întâi intervalul de interferență, în al doilea rând pierderea termică, a treia forță de apăsare, în ultimul rând rezistența la fluaj. La Rulmentul Ningbo Wanshun , construim rulmenți cu contact unghiular cu canelură adâncă și cu două rânduri în intervalul de alezaj de la 10 la 120 mm și am prefera să răspundem la o întrebare potrivită înainte de pornirea presei decât după ce un scaun de arbore a fost casat.
