Sisältö
- Kuulalaakeri käyttö
- Kuulalaakereiden tyypit
- Kuulalaakerimateriaalit
- Teräskuulalaakerit
- Keraamiset kuulalaakerit
- Muoviset kuulalaakerit
Joskus fysiikan ja tekniikan hyödyllisimmät laitteet ovat yksinkertaisimpia. Kuulalaakerit osoittavat, kuinka metallirenkaat voivat olla erittäin monipuolisia. Kuten näet niin monissa yleisissä esineissä, kuten ajoneuvoissa, polkupyörissä, rullalaudaissa ja muissa koneissa, joissa on liikkuvia metallisia osia, ihmiset ovat käyttäneet kuulalaakereiden voimaa vuosisatojen ajan.
Kuulalaakeri käyttö
Kuvittele liukuvan pehmeän maton poikki kengät päällä. Se voi olla vaikea maton ja kenkäsi välisen kitkan takia, joka voi olla valmistettu mistä tahansa, mukaan lukien nahka, muovi, puu tai kumi. Jos käytit sen sijaan sukkia, se olisi paljon helpompaa, koska pehmeän maton ja sukkien materiaalien välillä on paljon vähemmän kitkaa. Kuulalaakerit toimivat samalla tavalla.
Kuulalaakerit vähentävät kitkan määrää niihin kohdistuvien kuormien välillä. Ne tekevät tämän, koska ne ovat metallipalloja tai -teloja, jotka liikkuvat sileän metallipinnan ympäri sisäpiiriä ja ulkosilmukkaa (jota joskus kutsutaan renkaiksi). Voit oppia monista kuulalaakerisovelluksista heidän fysiikansa kautta. Kuulalaakerit kantavat erityyppisiä kuormituksia radiaalisuunnassa, ja nämä kuormat kohdistavat kohtisuoran voiman kuulalaakerin pyörimisakselille.
Metallisten pallojen liukuminen kuulalaakerin silmukoiden ympärillä luo kitkaa esineen ja sen pinnan välillä, mikä hidastaa esinettä. Joissakin tapauksissa esine lähestyy pysäkkiä. Tämä mekanismi antaa kuulalaakereille käyttötarkoituksia hihnapyörissä tai kiertojärjestelmissä, joita on ohjattava. Esimerkiksi auton napapyörä käyttää säteittäistä kuormaa auton painosta ja työntövoimasta kiertämisen ympäri.
Kaikissa kuulalaakereissa tasaus työntövoiman ja radiaalikuormituksen välillä aiheuttaa kuulalaakereiden vähentämään kitkaa sisä- ja ulkorenkaan pallojen välillä ja käsittelemään esineen kuormaa. Kuulalaakerit ottavat kuorman ja siirtävät sen ulkokehästä sisärenkaaseen, jotta kunkin renkaan keskuksissa olevat pallot pyörivät helposti.
Jokainen pallo on kytketty kahteen renkaaseen, mutta vain tarvittaessa itse kuulalaakerin osien välisen kitkan vähentämiseksi. Näistä syistä kuulalaakerit on luotu vähentämään kitkaa ja helpottamaan pyörimisnopeutta.
Kuulalaakereiden tyypit
Kuulalaakerityypit eroavat suuresti niiden mekanismista. Laajimmin käytetty tyyppi on jäykkä yksi rivi tai säteittäinen kuulalaakeri. Tämä rakenne saa palloja kulkemaan syvissä urissa, ja syvän uran kuulalaakerointi antaa niiden kantaa sekä radiaalisia että aksiaalisia kuormia. Kuulalaakereiden suljetut versiot voidellaan pysyvästi niiden ylläpidon vähentämiseksi.
Kaksiriviset kuulalaakerit käytä kahta riviä palloja. Suunnittelu lisää jäykkyyttä itse laakerin liikkeelle. Niitä löytyy sähkömoottoreista, keskipakopumppuista ja sähkömagneettisista kytkimistä. Jotkut kuulalaakerit kohdistuvat tavalla, joka antaa akselille mahdollisen vääristymän kulman suhteen kuulalaakerin koteloon.
kulmakosketintyyppi Kuulalaakerin ulkorenkaan toinen puoli on katkaistu, jotta useammat kuulat pääsevät asettamaan itsensä. Nämä laakerit voivat sitten pitää suuria määriä aksiaalikuormituksia yhdessä suunnassa sekä käyttää enemmän palloja itse laakereissa. Tämä tarkoittaa, että insinöörit käyttävät niitä pareittain molemmissa suunnissa raskaiden kuormien kuljettamiseen, mikä tekee niistä kulmakoskettimet kaksiriviset kuulalaakerit. Tämän tyyppiset kuulalaakerit vaihtelevat myös niiden materiaalin mukaan.
Kuulalaakerimateriaalit
Kuulalaakerit vaihtelevat materiaalista teräksisillä, keraamisilla tai muovisilla kuulalaakereilla eri käyttötarkoituksiin. Tämäntyyppiset kuulalaakerit eroavat toisistaan kuinka nopeasti ne voivat toimia, mitkä lämpötilat ne voivat saavuttaa ja muissa kuulalaakereihin liittyvissä ominaisuuksissa. Kummankin tyyppisten materiaalien positiivisten ja negatiivisten ymmärtäminen antaa sinun tehdä viisaamman päätöksen, jos tarvitset kuulalaakereita.
Teräskuulalaakerit
Teräskuulalaakerit käyttävät joko kokonaan teräksestä tai teräslejeeringistä valmistettuja komponentteja, joissa on jälkiä muista koostumuksen elementeistä. Ne ovat ihanteellisia ehdokkaita erittäin raskaiden kuormien käsittelemiseksi saavuttaen samalla suuria pyörimisnopeuksia pyörittäessäsi.
Tämän tyyppiset kuulalaakerit voivat antaa sinulle erittäin tarkkoja mittauksia, koska ne valmistetaan korkealla tarkkuudella. Niiden ominaisuuksien ansiosta teräshiilikuulalaakereilla on käyttötapoja mm. Lukkoissa, polkupyörissä, rullaluistimissa, vaunuissa ja kuljetuskoneissa.
Teräskuulalaakerimateriaali voi valitettavasti aiheuttaa korroosiota veden tai kaasujen läsnä ollessa, jotka muuttavat itse teräksen kemiallista koostumusta. Tämän tyyppiset kuulalaakerit voivat myös olla erittäin raskaita ja meluisia, kun niitä käytetään valmistuksessa ja muissa ympäristöissä.
Teräskuulalaakerit voivat olla erittäin kalliita, ja insinöörien on myös voideltava teräsmetalleja jatkuvasti, jotta ne toimivat tehokkaasti. Jos niitä ei ylläpidetä kunnolla, ne voivat aiheuttaa laakerivaurioita ja eivät tapahdu suunnitellun käyttöiän loppuun.
Valmistajat luovat ja myyvät teräpallolaakereita eri tyyleinä. Voit ostaa teräspalloja, joissa on enemmän hiiltä, jotka altistetaan lämpökäsittelyille tai jotka on karkaistu muilla menetelmillä. Teräskuulalaakereiden hiilipitoisuuden vaihtelut vaikuttavat niiden ominaisuuksiin. Vähähiilisiä teräksiä löytyy sovelluksista, joiden on oltava korroosionkestäviä, mutta niiden ei välttämättä tarvitse kovettua pintaan.
Vaikka vähähiilistä teräsmateriaalia voidaan käyttää kuulalaakerin lineaarisessa muotoilussa, ne eivät ole erinomaisia koskettamaan palloja itse. Niitä käytetään yleensä polymeerin kanssa vaurioiden estämiseksi näissä tapauksissa. Teräskuulalaakerit, joissa on kohtalainen määrä hiiltä, ovat vahvoja, vedenkestäviä ja kovia, ja nämä ominaisuudet tekevät niistä sopivia hammaspyörille, akseleille, nastaille ja muille konekomponenteille. Korkeahiiliset teräkset ovat vahvimpia ja kovimpia korroosionkestävyyttä vastaan.
Keraamiset kuulalaakerit
Keraamiset kuulalaakerit luodaan tyypillisesti "hybrideinä", jotka käyttävät ulkorengasta, sisärengasta ja teräksestä rakennettua häkkiä, joiden pallot ovat itse keraamisia. Keraamisten ominaisuuksien ansiosta ne toimivat nopealla kierroksella minuutissa, pitäen samalla käyttölämpötilansa viileänä ja rajoittamalla niiden aiheuttamaa melua.
Nämä hybridikeraamiset teräsrakenteet vaurioituvat korroosion vuoksi, mutta itse keraamiset pallot ovat vähemmän alttiita korroosiolle kuin teräsmateriaalit, ja ne ovat kestävämpiä ja kevyempiä kuin teräskuulalaakerit.
Tämän tyyppisiä kuulalaakereita voidaan käyttää sähkösovelluksissa, joissa teräskuulalaakerit eivät kallistu, koska keraamiset kuulalaakerit ovat johtamattomia, mutta ne ovat myös erittäin kalliita. Keraamiset kuulalaakerit kestävät korkeita lämpötiloja antaen niiden toimia suuremmilla nopeuksilla. Joidenkin näiden kuulalaakereiden hinnat saattavat yleensä olla kalliita, mutta myös niistä löydät edullisia versioita.
Näiden kuulalaakereiden keraamisen materiaalin painot ovat alle 40% kuin teräskuulalaakereiden. Insinöörit valmistavat niitä tyypillisesti keraamisella piinitridillä näiden kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien aiheuttamiseksi. Niitä käytetään kulma-, painelaakereissa, tyynylaakereissa, neulalaakereissa ja rullalaakereissa. Keraamiset materiaalit voivat olla vahvempia kuin teräs, mutta ne ovat yleensä jäykämpiä kuulalaakerimateriaalina.
Keraamisten teräspallojen kiillotus käyttää magneettikenttää plasmavirran kanssa. Tämä valmistusmenetelmä antaa heille korkeammat pyörimisnopeudet kuin teräskuulalaakerit. Ne ovat sähköisesti eristäviä, mikä tarkoittaa, etteivät ne johda sähköä, joten ne eivät rikkoudu, jos virta kulkee niiden läpi, ja ne voivat toimia ilman voitelua kuten teräskuulalaakereiden täytyy olla.
Muoviset kuulalaakerit
Viimeaikaiset innovaatiot ovat tuottaneet muovipallolaakereita, joissa käytetään muovirenkaita ja muovikehikkoa, ja niitä voi ostaa muovista, lasista tai ruostumattomasta teräksestä valmistettujen pallojen muodossa. Yleisin kuulamateriaali tämän tyyppisissä kuulalaakereissa on ruostumattomasta teräksestä valmistettu kuula. Ne ovat edullisin vaihtoehto, mutta ne ovat myös raskaampia kuin muovi- tai lasityypit. Ne voivat myös muuttua helposti magneettiksi, mikä voi häiritä lähellä olevien materiaalien liikettä ja fysiikkaa.
Muoviset lasipallolaakerit ovat hienoja vaihtoehtoja, kun et voi käyttää metallia. Niillä on korkea kemiallinen kestävyys ja niillä on pienemmät painot kuin teräskuuloilla. Muovikuulalaakereiden muovikuulat painavat vielä vähemmän ja tarjoavat kulutuskestävyyden, koska niitä käytetään ajan kuluessa. Useimmat muoviset kuulalaakerit ovat itsevoiteltavia, kevyitä ja korroosionkestäviä samalla kun toimivat hiljaa.
Tämäntyyppiset kuulalaakerit eivät valitettavasti kestä kestä korkeita lämpötiloja, kuten muutkin kuulalaakerit kestävät ja eivät voi käsitellä yhtä suuria kuormia kuin ne joskus.