Er bestaat enige verwarring over de relatie tussen de precisie van een lager, de fabricagetoleranties en het niveau van interne speling of 'speling' tussen de loopbanen en de ballen.Hier werpt Wu Shizheng, algemeen directeur van JITO Bearings, expert op het gebied van kleine en miniatuurlagers, licht op waarom deze mythe blijft bestaan en waar ingenieurs op moeten letten.
Tijdens de Tweede Wereldoorlog ontwikkelde een weinig bekende man met de naam Stanley Parker in een munitiefabriek in Schotland het concept van ware positie, of wat we tegenwoordig kennen als Geometrische Dimensionering & Tolerantie (GD&T).Parker merkte op dat hoewel sommige van de functionele onderdelen die voor torpedo's werden vervaardigd, na inspectie werden afgekeurd, ze nog steeds naar productie werden gestuurd.
Bij nadere inspectie ontdekte hij dat de tolerantiemeting de oorzaak was.De traditionele XY-coördinaattoleranties creëerden een vierkante tolerantiezone, die het onderdeel uitsloot, ook al bezette het een punt in de gebogen cirkelvormige ruimte tussen de hoeken van het vierkant.Vervolgens publiceerde hij zijn bevindingen over het bepalen van de ware positie in een boek getiteld Drawings and Dimensions.
* Interne opruiming
Tegenwoordig helpt dit begrip ons om lagers te ontwikkelen die een zekere mate van speling of losheid vertonen, ook wel bekend als interne speling of, meer specifiek, radiale en axiale speling.Radiale speling is de speling die loodrecht op de lageras wordt gemeten en axiale speling is de speling die parallel aan de lageras wordt gemeten.
Deze speling is vanaf het begin in het lager ontworpen om ervoor te zorgen dat het lager belastingen onder verschillende omstandigheden kan dragen, rekening houdend met factoren zoals temperatuuruitzetting en hoe de montage tussen de binnen- en buitenringen de levensduur van het lager zal beïnvloeden.
Speling kan met name invloed hebben op geluid, trillingen, hittestress, doorbuiging, belastingsverdeling en levensduur door vermoeiing.Hogere radiale speling is wenselijk in situaties waarin wordt verwacht dat de binnenring of as tijdens gebruik heter wordt en uitzet in vergelijking met de buitenring of behuizing.In deze situatie zal de speling in het lager verminderen.Omgekeerd zal de speling toenemen als de buitenste ring meer uitzet dan de binnenste ring.
Een grotere axiale speling is wenselijk in systemen waar er een verkeerde uitlijning is tussen de as en de behuizing, aangezien een verkeerde uitlijning ertoe kan leiden dat een lager met een kleine interne speling snel defect raakt.Een grotere speling kan het lager ook in staat stellen iets hogere stuwkrachtbelastingen aan te kunnen, aangezien het een grotere contacthoek introduceert.
*Uitrustingen
Het is belangrijk dat ingenieurs de juiste balans vinden tussen interne speling in een lager.Een te strak lager met onvoldoende speling zal overmatige hitte en wrijving genereren, waardoor de kogels in de loopbaan gaan slippen en slijtage versnellen.Evenzo zal te veel speling het geluid en de trillingen verhogen en de rotatienauwkeurigheid verminderen.
De speling kan worden gecontroleerd door verschillende passingen te gebruiken.Technische passingen verwijzen naar de speling tussen twee parende delen.Dit wordt meestal beschreven als een as in een gat en vertegenwoordigt de mate van dichtheid of losheid tussen de as en de binnenring en tussen de buitenring en de behuizing.Het manifesteert zich meestal in een losse, spelingpassing of een strakke, interferentiepassing.
Een strakke pasvorm tussen de binnenring en de as is belangrijk om deze op zijn plaats te houden en om ongewenst kruipen of wegglijden te voorkomen, wat warmte en trillingen kan genereren en degradatie kan veroorzaken.
Een perspassing zal echter de speling in een kogellager verkleinen, omdat de binnenring hierdoor uitzet.Een vergelijkbare strakke passing tussen de behuizing en de buitenring in een lager met lage radiale speling zal de buitenring samendrukken en de speling nog verder verkleinen.Dit zal resulteren in een negatieve interne speling - waardoor de as in feite groter wordt dan het gat - en leidt tot overmatige wrijving en vroegtijdig falen.
Het doel is nul operationele speling te hebben wanneer het lager onder normale omstandigheden draait.De aanvankelijke radiale speling die nodig is om dit te bereiken, kan echter problemen veroorzaken met het slippen of glijden van ballen, waardoor de stijfheid en rotatienauwkeurigheid afnemen.Deze aanvankelijke radiale speling kan worden opgeheven door middel van voorbelasting.Voorbelasting is een middel om een permanente axiale belasting op een lager uit te oefenen, als het eenmaal is gemonteerd, door ringen of veren te gebruiken die tegen de binnen- of buitenring worden aangebracht.
Ingenieurs moeten ook rekening houden met het feit dat het gemakkelijker is om de speling in een lager met een dunne doorsnede te verkleinen, omdat de ringen dunner zijn en gemakkelijker te vervormen.Als fabrikant van kleine en miniatuurlagers, adviseert JITO Bearings haar klanten dat er meer zorg moet worden besteed aan as-op-huispassingen.Rondheid van as en behuizing is ook belangrijker bij lagers van het dunne type, omdat een niet-ronde as de dunne ringen vervormt en het geluid, de trillingen en het koppel verhoogt.
*Toleranties
Het misverstand over de rol van radiale en axiale speling heeft ertoe geleid dat velen de relatie tussen speling en precisie verwarren, met name de precisie die het gevolg is van betere productietoleranties.
Sommige mensen denken dat een precisielager bijna geen speling mag hebben en heel precies moet draaien.Voor hen voelt een losse radiale speling minder nauwkeurig aan en wekt het de indruk van lage kwaliteit, ook al is het een uiterst nauwkeurig lager dat opzettelijk is ontworpen met losse speling.We hebben bijvoorbeeld in het verleden een aantal van onze klanten gevraagd waarom ze een lager met hogere precisie willen en ze hebben ons verteld dat ze "de speling willen verminderen".
Het is echter waar dat tolerantie de precisie verbetert.Niet lang na de komst van massaproductie realiseerden ingenieurs zich dat het noch praktisch noch economisch is, als het al mogelijk is, om twee producten te vervaardigen die precies gelijk zijn.Zelfs als alle fabricagevariabelen hetzelfde blijven, zullen er altijd minieme verschillen zijn tussen de ene eenheid en de volgende.
Tegenwoordig is dit een toegestane of acceptabele tolerantie geworden.Tolerantieklassen voor kogellagers, bekend als ISO (metrisch) of ABEC (inch) classificaties, reguleren de toegestane afwijking en dekkingsmetingen inclusief binnen- en buitenringmaat en de rondheid van ringen en loopbanen.Hoe hoger de klasse en hoe strakker de tolerantie, hoe preciezer het lager zal zijn als het eenmaal is gemonteerd.
Door de juiste balans te vinden tussen montage en radiale en axiale speling tijdens gebruik, kunnen ingenieurs de ideale nul-speling bereiken en zorgen voor een laag geluidsniveau en nauwkeurige rotatie.Door dit te doen, kunnen we de verwarring tussen precisie en spel ophelderen en, net zoals Stanley Parker een revolutie teweegbracht in industriële metingen, de manier waarop we naar lagers kijken fundamenteel veranderen.
Posttijd: 04-03-2021