Koliki je zakretni moment zakretnog ležaja? Trenje, formule i vodič za odabir

Kada gornja struktura dizalice oklijeva pri prvom zamahu hladnog jutra, problem je rijetko kada samo u motoru. Daleko češće, nitko nije dimenzionirao pogon prema okretnom momentu koji se krije unutar samog ležaja. Zakretni moment zakretnog ležaja nije fiksna brojka otisnuta pored vrijednosti opterećenja na podatkovnoj tablici. To je otpor koji ležaj stvara protiv rotacije: trenje od kotrljajućih elemenata koji nose opterećenje, od brtvenih rubova koji se kreću duž prstena i od zuba zupčanika gdje je ugrađen integralni zupčanik. Kratak odgovor je sljedeći: okretni moment zakretnog ležaja promjenjivo je opterećenje trenjem, obično 1,5 do 2 puta veće pri otrgnuću nego tijekom ravnomjernog rada, i pripada središtu dimenzioniranja pogona, a ne na marginama.

Tri različita "zakretna momenta" zbunite se u primjenama zakretanja

Prije nego što bilo što izračunate, razdvojite tri veličine koje inženjeri ležerno nazivaju "okretni moment", jer vam vrijednost jedne od njih ne govori gotovo ništa o drugima.

• Moment trenja ležaja — otpor koji stvaraju kotrljajući elementi, brtve i zupčanici unutar samog ležaja. To je ono što taj izraz obično znači.
• Potreban pogonski moment — sve što motor ili zupčanik moraju isporučiti: trenje ležaja plus inercija tijekom ubrzanja plus radni otpor kao što je opterećenje vjetrom ili reakcija kopanja.
• Moment zadržavanja ili kočenja — statički moment koji pogon može izdržati bez oštećenja. Ovo je specifikacija pogona, a ne ležaja.

Tehnička tablica zakretnog ležaja rijetko navodi jedan broj momenta trenja, a to je izostavljanje namjerno. Trenje ovisi o aksijalnom opterećenju, radijalnom opterećenju i momentu naginjanja koji stvarno primjenjujete, o zazoru ili klasi predopterećenja koju naručujete, o viskoznosti maziva i temperaturi. Dva identična prstena mogu se razlikovati za faktor tri u izmjerenom otporu ovisno o radnoj snazi, tako da je tretiranje toga kao konstante mjesto gdje počinje većina pogrešaka pri odabiru.

Tri komponente momenta trenja zakretnog ležaja

Proizvođači modeliraju ukupni moment trenja kao zbroj tri dijela: M = Mf gđa Mg. Svaki se drugačije ponaša u službi, zbog čega je podjela važna.

Moment trenja koji nosi teret (Mf)

Otpor kotrljanja nastaje tamo gdje se kuglice ili valjci susreću s trkaćim stazama pod primijenjenim aksijalnim opterećenjem, radijalnim opterećenjem i momentom naginjanja. Raste s opterećenjem, strmo pod velikim momentnim opterećenjima koja snažno pritišću jednu stranu klizne staze u kontakt. Dizajn lopte pokazuje točkasti kontakt i općenito manji otpor; konstrukcije valjaka nose veće opterećenje po veličini po cijenu većeg trenja kada su potpuno opterećene.

Moment trenja brtve (Ms)

Usne brtve klizeći po površini prstena proizvode otpor koji je gotovo neovisan o opterećenju. Na malom ili malo opterećenom ležaju, brtve mogu činiti većinu ukupnog trenja, a svaka dodatna usna ga dodatno povećava. Dva ležaja s identičnim omotačima, ali različitim rasporedom brtvi mogu stoga zahtijevati primjetno različite pogone.

Trenje mreže zupčanika (Mg)

Zupčasti prstenovi dodaju trenje na sučelju zupčanika i prstena, pod utjecajem stupnja kvalitete zupčanika, modula, podmazivanja i poravnanja mreže. Na jedinicama s vanjskim zupčanicima, neporavnati zupčanik pokazuje se i kao povišeni okretni moment i kao lokalno trošenje zuba.

Budući da se ove komponente razlikuju s veličinom i zadatkom, odabir strukture oblikuje budžet zakretnog momenta. U lakoj i srednjoj opremi kao što su solarni uređaji za praćenje, mali pozicioneri i strojevi za hranu, a jednoredni kuglični okretni ležaj održava trenje kotrljanja i brtve dovoljno niskim da kompaktni pogoni male snage ostanu održivi.

Jednoredni kuglični okretni ležaj za laganu rotaciju S jednim redom kuglica od kaljenog čelika, ovaj ležaj održava nisko trenje kotrljanja i brtve, tako da kompaktni pogoni u solarnim uređajima za praćenje, malim pozicionerima i strojevima za hranu ostaju održivi. Toplinski obrađeni kanali, mogućnosti brtvljenja i jednostavna instalacija podržavaju dug i stabilan rad. Pogledajte proizvod →

Kako izračunati moment okretnog ležaja

Ozbiljni projekti rade na brojevima iz oba smjera.

Od raspoložive snage

Praktična formula na strani pogona je M = P / ω, gdje je P snaga isporučena na prstenu, a ω je kutna brzina u radijanima po sekundi. Platforma koja se okreće pri 1 o/min okreće se pri ω = 2π/60 ≈ 0,105 rad/s. Ako 1,5 kW dosegne prsten pri toj brzini, raspoloživi moment je oko 1500 / 0,105 ≈ 14300 N·m, otprilike 14 kNm. Pokrenite aritmetiku obrnuto kako biste provjerili mogu li predloženi motor i mjenjač stvarno isporučiti ono što aplikacija zahtijeva pri stvarnim brzinama zakretanja.

Od Trenja

Procjena prvog prolaza množi ekvivalentno kontaktno opterećenje polumjerom staze i kombiniranim koeficijentom trenja: M ≈ µ × F × d/2. Radne vrijednosti µ između otprilike 0,005 i 0,015 pokrivaju kotrljajući kontakt plus brtve, s nižim krajem za lagano predopterećene dizajne kuglica u toplim, dobro podmazanim uvjetima i visokim krajem za jako opterećene ili jedinice koje rade hladno. Formule proizvođača to preciziraju u polinome koji odvojeno važu aksijalne, radijalne i momentne članke, pa ih koristite za konačnu provjeru, a ne za procjenu.

Dodavanje ostatka dužnosti

Ukupna potražnja je M_pogon = M_trenje M_inercija M_rad. Zakretni moment inercije dominira kod automatizacije i sustava za brzo indeksiranje; radni otpor dominira kod bagera i dizalica. Tamo gdje zakretni pogon pužnog zupčanika zamjenjuje otvoreni zupčanik, priloženi omjer pretvara skromni moment motora u veliki izlazni moment koji je potreban prstenu, i kako prijenosni omjer oblikuje zakretni moment i brzinu zaslužuje vlastiti korak provjere prije nego što zaključate veličinu motora.

Početni moment u odnosu na radni moment

Izmjereni okretni moment na zakretnom ležaju obično je 1,5 do 2 puta veći od njegove stalne radne vrijednosti, a razmak se povećava po hladnom vremenu. Tri učinka uzrokuju to: statičko trenje pod opterećenjem veće je od trenja pri kretanju, mast se ukrućuje sve dok kotrljajući elementi ne prođu kroz deblji sloj tijekom prvih nekoliko okretaja, a brtvene usne jače prianjaju prije nego što se zagriju i prilagode. Za odabir pogona to znači da postavke motora, mjenjača i sigurnosnog ventila moraju ukloniti vršnu vrijednost odvajanja, a ne tekući prosjek — provjera koja je najvažnija na opremi koja se pokreće pod punim opterećenjem, kao što su gornje strukture bagera i nosači lopatica.

Što gura okretni moment zakretnog ležaja gore ili dolje

• Klasa zazora ili predopterećenja: prednapregnuti prstenovi rade čvršće i više se opiru rotaciji; oni kupuju točnost po cijenu momenta.
• Veličina opterećenja i moment nagiba: teža opterećenja izvan središta povećavaju kontaktni pritisak i trenje na stazi.
• Temperatura i lubrikant: mast niske temperature ili visoke viskoznosti povećava i startni i radni moment.
• Dizajn brtve: dodatne usne i čvršći kontakt dodaju konstantan otpor.
• Točnost montaže: neravna montažna površina ili neravnomjerno zatezanje vijaka izobličuju prstenove i neravnomjerno opterećuju stazu.
• Poravnanje mreže zupčanika: neusklađeni zupčanik povećava trenje u zupčaniku i ubrzava trošenje.

Karakter tereta je važan jednako kao i veličina tereta. Radni ciklusi koji se vrte ili obrću drže kontaktnu zonu u pokretu oko trkaće staze, tako da se otpor mijenja tijekom ciklusa; vrijedi ga pregledati kako jednoredni dizajni kugli podnose fluktuirajuća opterećenja prije finaliziranja profila dužnosti.

Na težem kraju ljestvice — lučke dizalice, strojevi za probijanje tunela, veliki bageri — veće trenje prihvaća se kao cijena kapaciteta, gdje se Troredni valjkasti okretni ležaj serije 13 zaslužuje svoje mjesto: odvojene klizne staze neovisno nose aksijalna, radijalna i momentna opterećenja, tako da niti jedan red nije ugrožen.

13 serije troredni valjkasti okretni ležaj za teška opterećenja Odvojene klizne staze neovisno nose aksijalna, radijalna i momentna opterećenja, čineći ovaj ležaj serije 13 prikladnim za lučke dizalice, strojeve za probijanje tunela i velike bagere gdje kapacitet nadmašuje dodatno trenje. Konstrukcija od legiranog čelika i pojednostavljeno održavanje podržavaju zahtjevne radne cikluse. Pogledajte proizvod →

Što provjeriti sa svojim dobavljačem prije naručivanja

1. Podaci o momentu trenja pri vašim opterećenjima — početne i radne vrijednosti, a ne jedna pomiješana brojka.
2. Uvjeti ispitivanja — opterećenje, brzina i temperatura na kojima su te vrijednosti izmjerene.
3. Klasa zazora ili predopterećenja — i što čini očekivanom otporu.
4. Specifikacija brtvila i masti — broj usana, vrsta masti i razina punjenja te ponašanje u hladnoj klimi.
5. Kvaliteta zupčanika i zazor — za zupčaste prstenove, budući da se kvaliteta mreže izravno unosi u Mg.
6. Kriteriji prihvaćanja — izmjereno ograničenje rotacijskog momenta na testu vrtnje prije otpreme.

Kada trenje i radni moment prerastu ono što sklop zupčanika i reduktora ekonomično rješava, mnogi kupci prelaze na integrirane jedinice; a horizontalni zakretni pogon pakira ležaj, zatvoreni zupčanik i kućište za montažu kao jedan usklađeni sklop, tako da je lanac zakretnog momenta projektiran kao sustav, a ne sastavljen od dijelova.

Horizontalni zakretni pogon s funkcijom samozaključavanja Ova integrirana jedinica pakira ležaj, zatvoreni zupčanik i montažno kućište kao jedan usklađeni sklop, tako da je lanac zakretnog momenta projektiran kao sustav. Samozaključavanje drži položaj pod opterećenjem bez snage, korisno kada trenje i radni moment premašuju raspored klinova i reduktora. Pogledajte proizvod →

Zakretni moment zakretnog ležaja najbolje je tretirati kao svojstvo sustava, a ne kao katalošku konstantu. To je zbroj opterećenja, trenja brtve i zupčanika; ima šiljke pri pokretanju; i kreće se s predopterećenjem, temperaturom, podmazivanjem i kvalitetom montaže. Rano podijelite svoje stvarne slučajeve opterećenja — aksijalno, radijalno, moment, brzina i raspon temperature — s proizvođačem ležajeva i zatražite podatke o momentu pokretanja i rada u odnosu na ta opterećenja. Taj jedan korak sprječava najskuplji način kvara u okretnim aplikacijama: stroj koji se okreće, ali nikad tako lako kao što je crtež obećao.