Jak samonaklápěcí kuličková ložiska kompenzují nesouosost hřídele?

Podrobný mechanismus, jak samonaklápěcí kuličková ložiska kompenzují nesouosost hřídele

The samonaklápěcí kuličkové ložisko je unikátně navržené valivé ložisko, jehož primární funkcí je automaticky se přizpůsobí úhlovému vychýlení nebo vychýlení hřídele mezi středovou osou hřídele a středovou osou otvoru pouzdra. Tato schopnost pramení především z sférická geometrie jeho oběžné dráhy vnějšího prstence , což je největší rozdíl oproti běžným ložiskům.

1. Základní konstrukční prvky

Konstrukce samonaklápěcího kuličkového ložiska je přizpůsobena náročným požadavkům na vyrovnání:

• Kulová dráha vnějšího prstence:
  • Toto je klíčová složka pro dosažení sebezarovnání. Vnitřní povrch vnějšího kroužku není válcový; místo toho je opracováno do a konkávní, kulovitý tvar .
  • Střed této koule se shoduje s teoretickým středem ložiska, což dává kuličkám volnost otočit nebo naklonit kolem tohoto společného centra.
• Dvojitá řada kuliček:
  • Ložisko je standardně vybaveno dvě řady kuliček které běží ve dvou samostatných oběžných drahách na vnitřním kroužku.
  • Obě řady kuliček se dotýkají stejné jediné kulové oběžné dráhy vnějšího kroužku.
• Integrovaný pohyb vnitřního kroužku, kuliček a klece:
  • Když se hřídel vychýlí, vnitřní kroužek , který je nasazen na hřídeli, je nucen se naklonit.
  • Protože jsou kuličky a klec vždy drženy uvnitř oběžných drah vnitřního kroužku, pohybují se a naklánějí jako a jediná jednotka vzhledem k vnějšímu kroužku.

2. Fyzický proces kompenzace

Když ložisko narazí na chybu instalace, ohýbání hřídele (průhyb) pod zatížením nebo jiné příčiny, které mají za následek úhlová nesouosost během provozu je proces kompenzace následující:

1. Naklánění se vyskytuje: Odchylka hřídele způsobí, že středová osa vnitřního kroužku svírá se středovou osou vnějšího kroužku úhel $\alpha$ (úhlová nesouosost).
2. Sférický efekt: Sestava nakloněného vnitřního kroužku a koule prochází a spontánní, neomezený otočný pohyb v rámci sférická oběžná dráha vnějšího kroužku . Vzhledem k tomu, že vnější oběžná dráha je kulovitá, kuličky zůstávají zachovány úplný a správný kontakt jak s kulovou vnější oběžnou dráhou, tak s oběžnými dráhami vnitřního kroužku.
3. Eliminace vnitřního stresu: Toto automatické nastavení eliminuje škodlivé koncentrace okrajového napětí které by se vyskytly v tuhém ložisku (jako je kuličkové ložisko s hlubokou drážkou) v důsledku úhlového nesouososti. U konvenčních ložisek naklánění způsobuje posunutí kontaktních bodů mezi kuličkou a oběžnou dráhou směrem od středu, což vytváří špičky napětí, které výrazně snižují životnost ložiska.
4. Rovnoměrné rozložení zátěže: Prostřednictvím samočinného vyrovnávání je zatížení přerozděleno rovnoměrně mezi obě řady kuliček, což zajišťuje, že ložisko pracuje stabilně v rámci své projektované nosnosti.

Samonaklápěcí kuličková ložiska mohou obvykle kompenzovat maximální úhlová nesouosost v rozmezí od $\pm 1,5^\circ$ až $\pm 3^\circ$ v závislosti na velikostní řadě a provedení ložiska.

Porovnání samonaklápěcích kuličkových ložisek a kuličkových ložisek s hlubokou drážkou