Hur man väljer ett lager

Det finns många olika typer av lager tillgängliga idag med väldigt lite information om skillnaderna mellan dem.Kanske har du frågat dig själv "vilket lager är bäst för din applikation?"Eller "hur väljer jag ett lager?"Den här artikeln hjälper dig att svara på dessa frågor.
Först och främst måste du veta att de flesta lager med ett rullande element delas in i två breda grupper:

Kullager
Rulllager
Inom dessa grupper finns det underkategorier av lager som har unika egenskaper eller optimerad design för att förbättra prestandan.
I den här artikeln tar vi upp de fyra saker du behöver veta om din applikation för att välja rätt typ av lager.

Hitta lagerbelastning och belastningskapacitet
Lagerbelastningar definieras generellt som reaktionskraften som en komponent utsätter på ett lager när den används.
När du väljer rätt lager för din applikation bör du först ta reda på lagrets bärförmåga.Lastkapaciteten är hur mycket belastning ett lager klarar av och är en av de viktigaste faktorerna vid val av lager.
Lagerbelastningar kan antingen vara axiell (axial), radiell eller en kombination.
En axiell (eller axial) lagerbelastning är när kraften är parallell med axelns axel.
En radiell lagerbelastning är när kraften är vinkelrät mot axeln.Då är en kombinerad lagerbelastning när parallella och vinkelräta krafter producerar en vinkelkraft i förhållande till axeln.

Hur kullager fördelar belastningar
Kullager är designade med sfäriska kulor och kan fördela belastningar över en medelstor yta.De tenderar att fungera bättre för små till medelstora laster, och sprider laster via en enda kontaktpunkt.
Nedan finns en snabbreferens för typen av lagerbelastning och det bästa kullagret för jobbet:
Radiella (vinkelrätt mot axeln) och lätta belastningar: Välj radiella kullager (även kända som spårkullager).Radiallager är några av de vanligaste typerna av lager på marknaden.
Axiella (axial) (parallellt med axeln) laster: Välj axialkullager
Kombinerade, både radiella och axiella, laster: Välj ett vinkelkontaktlager.Kulorna kommer i kontakt med löpbanan i en vinkel som bättre stöder kombinationsbelastningar.
Rulllager & lagerbelastning
Rulllager är utformade med cylindriska rullar som kan fördela belastningar över en större yta än kullager.De tenderar att fungera bättre för applikationer med tung belastning.

Nedan är en snabbreferens för typen av lagerbelastning och det bästa rullagret för jobbet:
Radiella (vinkelrätt mot axeln) belastningar: Välj standard cylindriska rullager
Axiella (axial) (parallellt med axeln) laster: Välj cylindriska axiallager
Kombinerade, både radiella och axiella, belastningar: Välj ett koniskt rullager
Rotationshastigheter
Rotationshastigheten för din applikation är nästa faktor att titta på när du väljer ett lager.
Om din applikation kommer att arbeta med höga rotationshastigheter är kullager vanligtvis det föredragna valet.De presterar bättre vid högre hastigheter och erbjuder ett högre hastighetsområde än rullager.
En anledning är att kontakten mellan rullelementet och löpbanorna i ett kullager är en punkt istället för en kontaktlinje, som i rullager.Eftersom rullande element pressar in i löpbanan när de rullar över ytan, sker mycket mindre ytdeformation i punktbelastningarna från kullager.

Centrifugalkraft och lager
En annan anledning till att ett kullager är bättre för höghastighetsapplikationer är på grund av centrifugalkrafter.Centrifugalkraft definieras som en kraft som trycker utåt på en kropp som rör sig runt ett centrum och uppstår från kroppens tröghet.
Centrifugalkraften är den huvudsakliga begränsande faktorn för lagerhastighet eftersom den övergår i radiella och axiella belastningar på ett lager.Eftersom rullager har mer massa än ett kullager kommer rullagret att producera en högre centrifugalkraft än ett kullager av samma storlek.

Minska centrifugalkraften med keramiska kulmaterial
Ibland är en applikations hastighet över ett kullagers hastighetsklassning.
Om detta händer är en enkel och vanlig lösning att byta kullagermaterial från stål till keramik.Detta håller lagerstorleken densamma men erbjuder ungefär 25 % högre hastighetsklassning.Eftersom keramiskt material är lättare än stål, producerar keramiska kulor mindre centrifugalkraft för en given hastighet.

Höghastighetsapplikationer fungerar bäst med vinkelkontaktlager
Vinkelkontaktlager är det bästa lagervalet för höghastighetsapplikationer.En anledning är att kulorna är mindre och mindre kulor väger mindre och producerar mindre centrifugalkraft när de roterar.Vinkelkontaktlager har även en inbyggd förspänning på lagren som arbetar med centrifugalkrafter för att ordentligt rulla kulorna i lagret.
Om du designar en höghastighetsapplikation, vill du ha ett högprecisionslager, vanligtvis inom ABEC 7-precisionsklassen.
Ett lager med lägre precision har mer dimensionellt "vickrum" när det tillverkas än ett lager med hög precision.Därför, när lagret används i höga hastigheter, rullar kulorna snabbt över lagerbanan med mindre tillförlitlighet, vilket kan leda till ett lagerfel.
Högprecisionslager tillverkas med strikta standarder och har mycket liten avvikelse från specifikationerna när de tillverkas.Högprecisionslager är tillförlitliga för applikationer som går snabbt eftersom de säkerställer god kul- och löpbana.

Lagring och styvhet
Lagerutsläpp är hur mycket en axel kretsar från sitt geometriska centrum när den roterar.Vissa applikationer, som skärverktygsspindlar, tillåter endast en liten avvikelse på dess roterande komponenter.
Om du konstruerar en applikation som denna, välj då ett högprecisionslager eftersom det kommer att ge mindre systemavbrott på grund av de snäva toleranser som lagret tillverkades för.
Lagerstyvhet är motståndet mot kraften som gör att axeln avviker från sin axel och spelar en nyckelroll för att minimera axelavbrott.Lagrets styvhet kommer från det rullande elementets samverkan med löpbanan.Ju mer det rullande elementet pressas in i löpbanan, vilket orsakar elastisk deformation, desto högre styvhet.

Lagrets styvhet kategoriseras vanligtvis efter:
Axiell styvhet
Radiell styvhet
Ju högre lagerstyvhet desto mer kraft behövs för att flytta axeln när den används.
Låt oss titta på hur detta fungerar med precisionsvinkelkontaktlager.Dessa lager kommer vanligtvis med en tillverkad förskjutning mellan den inre och yttre löpbanan.När vinkelkontaktlagren är installerade tas förskjutningen bort, vilket gör att kulorna pressas in i löpbanan utan någon extern appliceringskraft.Detta kallas förspänning och processen ökar lagrets styvhet redan innan lagret ser några appliceringskrafter.

Lagersmörjning
Att känna till dina lagersmörjningsbehov är viktigt för att välja rätt lager och måste övervägas tidigt i en applikationsdesign.Felaktig smörjning är en av de vanligaste orsakerna till lagerfel.
Smörjning skapar en oljefilm mellan rullelementet och lagerbanan som hjälper till att förhindra friktion och överhettning.
Den vanligaste typen av smörjning är fett, som består av en olja med ett förtjockningsmedel.Förtjockningsmedlet håller oljan på plats så att den inte lämnar lagret.När kulan (kullagret) eller rullen (rullagret) rullar över fettet, separerar förtjockningsmedlet och lämnar bara en oljefilm kvar mellan rullelementet och lagerbanan.Efter att rullelementet passerat förenas oljan och förtjockningsmedlet samman igen.
För höghastighetsapplikationer är det viktigt att veta med vilken hastighet oljan och förtjockningsmedlet kan separeras och sammanfogas.Detta kallas applikationen eller bärande n*dm-värde.
Innan du väljer ett fett måste du hitta ditt applikations ndm-värde.För att göra detta multiplicera dina applikationers varvtal med diametern på mitten av kulorna i lagret (dm).Jämför ditt ndm-värde med fettets maxhastighetsvärde, som finns på databladet.
Om ditt n*dm-värde är högre än fettets maxhastighetsvärde på databladet, kommer fettet inte att kunna ge tillräcklig smörjning och för tidigt fel kommer att inträffa.
Ett annat smörjalternativ för höghastighetsapplikationer är oljedimmasystem som blandar olja med tryckluft och sedan sprutar in den i lagerbanan med uppmätta intervall.Detta alternativ är dyrare än fettsmörjning eftersom det kräver ett externt blandnings- och doseringssystem och filtrerad tryckluft.Oljedimmasystem tillåter dock att lager arbetar med högre hastigheter samtidigt som de genererar en lägre mängd värme än smorda lager.
För tillämpningar med lägre hastighet är ett oljebad vanligt.Ett oljebad är när en del av lagret är nedsänkt i olja.För lager som fungerar i extrema miljöer kan ett torrt smörjmedel användas istället för ett petroleumbaserat smörjmedel, men lagrets livslängd förkortas vanligtvis på grund av att smörjmedlets film bryts ner med tiden.Det finns ett par andra faktorer som måste beaktas när du väljer ett smörjmedel för din applikation, se vår djupgående artikel "Allt du behöver veta om lagersmörjning.

Sammanfattning: Hur man väljer ett lager
Så här väljer du rätt lager för din applikation:

Hitta lagerbelastning och belastningskapacitet
Först, vet vilken typ och mängd av lagerbelastning som din applikation kommer att lägga på lagret.Små till medelstora laster fungerar vanligtvis bäst med kullager.Tung belastning fungerar vanligtvis bäst med rullager.

Lär dig rotationshastigheten för din applikation
Bestäm rotationshastigheten för din applikation.Höga hastigheter (RPM) fungerar vanligtvis bäst med kullager och lägre hastigheter brukar fungera bäst med rullager.

Faktor i lageravbrott och styvhet
Du vill också bestämma vilken typ av runout din applikation tillåter.Om applikationen endast tillåter små avvikelser, är ett kullager med största sannolikhet ditt bästa val.

Hitta rätt smörjning för dina lagerbehov
För höghastighetsapplikationer, beräkna ditt n*dm-värde, och om det är högre än fettets maxhastighet, kommer fettet inte att kunna ge tillräcklig smörjning.Det finns andra alternativ som oljedimma.För låghastighetsapplikationer är ett oljebad ett bra val.
Frågor?Våra ingenjörer på plats skulle älska att nörda med dig och hjälpa dig att välja det bästa lagret för din applikation.