Hvad bruges kuglelejer til?

Nogle gange er de mest nyttige enheder inden for fysik og teknik de enkleste. Kuglelejer viser, hvordan metalringe kan være ekstremt alsidige. Som du kan se i så mange almindelige ting som køretøjer, cykler, skateboards og andre maskiner, der involverer bevægelige metaldele, har mennesker brugt kuglelejernes kraft i århundreder.

Forestil dig at glide over et blødt tæppe, mens du har sko på. Det kan være svært på grund af friktionen mellem tæppet og dine sko, som kan være lavet af alt inklusive læder, plast, træ eller gummi. Hvis du i stedet havde sokker på, ville det være meget lettere på grund af meget mindre friktion mellem det bløde tæppe og sokkens materialer. Kuglelejer fungerer på samme måde.

Kuglelejer mindsker friktionen mellem belastningen på dem. De gør dette, fordi de er metalkugler eller ruller, der bevæger sig rundt på en glat metaloverflade i en indre sløjfe og en ydre sløjfe (undertiden benævnt ringe). Du kan lære om de mange kuglelejeapplikationer gennem deres fysik. Kuglelejer bærer belastningstyper i radial retning, og disse belastninger anvender en vinkelret kraft på kuglelejets rotationsakse.

Glidningen af ​​de metalliske kugler omkring kuglelejets løkker skaber friktion mellem et objekt og dets overflade, der bremser objektet ned. I nogle tilfælde nærmer objektet sig et stop. Denne mekanisme gør det muligt for kuglelejer at bruge i remskiver eller rotationssystemer, der skal styres. For eksempel bruger navets hjul på en bil en radial belastning fra bilens vægt og tryk fra at gå rundt om en sving.

I alle tilfælde af kuglelejer får balancen mellem tryk- og radialbelastning kuglelejer til at reducere friktion mellem kuglerne i den indre og ydre ring og håndtere objektets belastning. Kuglelejer tager lasten og overfører den fra den ydre ring til den indre ring for at lade kuglerne i midten af ​​hver ring let rotere.

Hver kugle er forbundet med de to ringe, men kun hvor det er nødvendigt for at reducere friktionen mellem selve kuglelejets komponenter. Af disse grunde oprettes kuglelejer for at reducere friktion og lette rotationshastighed.

Typerne af kuglelejer adskiller sig meget ved hjælp af deres mekanisme. Den mest anvendte slags er den stive enkelt række, eller radial kugleleje. Dette design får kuglerne til at løbe i dybe rillede spor, og det dybe rille kugleleje-arrangement lader dem bære både radiale og aksiale belastninger. Forseglede versioner af kuglelejer smøres permanent for at reducere vedligeholdelsen.

Dobbelt række kuglelejer Brug to rækker bolde. Designet giver mere stivhed til selve lejets bevægelse. De findes i elektriske motorer, centrifugalpumper og elektromagnetiske koblinger. Nogle kuglelejer retter sig ind på en måde, der gør det muligt for akslen at tage højde for enhver forskydning i en vinkel i forhold til kuglelejets hus.

Det vinkelkontakt type af kugleleje har den ene side af den ydre ring afskåret for at lade flere kugler indsætte sig. Disse lejer kan derefter holde store mængder aksiale belastninger i en retning samt bruge flere kugler i selve lejerne. Det betyder, at ingeniører bruger dem parvis i begge retninger til at bære tunge belastninger i et setup, der gør dem vinkelkontakt dobbelt række kuglelejer. Disse typer kuglelejer varierer også afhængigt af deres materiale.

Kuglelejer varierer i materiale med stål-, keramik- eller plastkuglelejer til forskellige anvendelser. Disse typer kuglelejer adskiller sig i, hvor hurtigt de kan fungere, hvilke temperaturer de kan opnå og andre egenskaber relateret til kuglelejeanvendelse. Forståelse af positive og negative ting for hver type materiale giver dig mulighed for at tage en klogere beslutning, hvis du har brug for kuglelejer.

Stålkuglelejer bruger enten komponenter, der udelukkende er lavet af stål eller stållegeringer med spor af andre elementer i sammensætningen. De er ideelle kandidater til håndtering af meget tunge vægtbelastninger, mens de opnår store rotationshastigheder, når de drejer rundt.

Disse typer kuglelejer kan give dig meget præcise målinger, fordi de er fremstillet med høje præcisionsniveauer. Deres egenskaber gør det muligt at anvende kulstofkuglelejer i stål blandt andet i låse, cykler, rulleskøjter, vogne og transportbåndsmaskiner.

Stålkuglelejematerialet kan desværre forårsage korrosion i nærvær af vand eller gasser, der ændrer selve stålets kemiske sammensætning. Disse typer kuglelejer kan også være meget tunge og støjende, når de bruges i fremstilling og andre miljøer.

Stålkuglelejer kan være meget dyre, og ingeniører skal også konstant smøre stålmetaller for at holde dem i gang effektivt. Hvis de ikke er ordentligt vedligeholdt, kan de forårsage lejesvigt og når ikke slutningen af ​​deres forventede levetid.

Producenter fremstiller og sælger stålkuglelejer i forskellige stilarter. Du kan købe stålkugler med større mængder kulstof, der udsættes for varmebehandlinger eller er hærdet gennem andre metoder. Variationer i kulstofindhold blandt stålkuglelejer påvirker deres egenskaber. Stål med lavt kulstofindhold findes i applikationer, der skal være modstandsdygtige over for korrosion, men ikke nødvendigvis har en hærdet overflade.

Mens stål med lavt kulstofindhold kan bruges i den lineære aksling af et kugleleje, er de ikke gode til kontakt mellem kuglerne selv. De bruges generelt med en polymer for at forhindre skader i disse tilfælde. Stålkuglelejer med moderate mængder kulstof er stærke, vandtætte og hårde, og disse funktioner gør dem velegnede til gear, aksler, pinde og andre maskinkomponenter. Stål med højt kulstofindhold er det stærkeste og hårdeste, mens de modstår korrosion.

Keramiske kuglelejer oprettes typisk som "hybrider", der bruger den ydre ring, indre ring og bur bygget af stål med selve kuglerne lavet af keramik. De keramiske egenskaber lader dem fungere ved hurtige omdrejninger pr. Minut, mens de holder deres driftstemperatur kølige og begrænser, hvor meget støj de skaber.

Disse hybride keramiske stålkonstruktioner er beskadiget af korrosion, men de keramiske kugler er mindre tilbøjelige til korrosion end stålmaterialer og er mere holdbare og lettere end stålkugler lejer.

Disse typer kuglelejer kan bruges i elektriske applikationer, hvor stålkuglelejer ikke kan, fordi keramiske kuglelejer ikke er ledende, men de er også meget dyre. Keramiske kuglelejer kan modstå høje temperaturer og lade dem køre ved højere hastigheder. Priserne på nogle af disse kuglelejer kan generelt være dyre, men du kan også finde billige versioner af dem.

Det keramiske materiale i disse kuglelejer giver dem vægte på mindre end 40% end stålkuglelejer. Ingeniører fremstiller dem typisk ved hjælp af keramisk siliciumnitrid for at få disse kemiske og fysiske egenskaber til at forekomme. De bruges i vinkellejer, tryklejer, pudebloklejer, nålelejer og rullelejer. Keramiske materialer kan være stærkere end stål, men de er generelt stivere som kuglelejemateriale.

Polering af keramiske stålkugler bruger et magnetfelt med en plasmastrøm. Denne produktionsmetode giver dem højere rotationshastigheder end stålkuglelejer. De er elektrisk isolerende, hvilket betyder at de ikke leder strøm, så de svigter ikke, hvis de er strøm føres igennem dem, og de kan fungere uden at blive smurt som stålkuglelejer skal være.

Nylige innovationer har produceret kuglelejer af plast, der bruger plastringe og et plastbur, og kan købes i form af kugler lavet af plast, glas eller rustfrit stål. Det mest almindelige kuglemateriale med denne type kugleleje er kuglen i rustfrit stål. De er den mest overkommelige mulighed, men de er også tungere end plast eller glas. De kan også let blive magnetiske, hvilket kan forstyrre bevægelsen og fysikken i nærliggende materialer.

Plastkuglelejer med glaskugler er gode valg, når du ikke kan bruge metal. De har høj kemisk resistens og har lavere vægte end stålkugler. Plastkugler til plastkuglelejer vejer endnu mindre og tilbyder slidstyrke, da de bruges over tid. De fleste plastkuglelejer er selvsmørende, lette og korrosionsbestandige, mens de arbejder stille.

Disse typer kuglelejer modstår desværre ikke høje temperaturer så godt som andre kuglelejer gør og kan ikke håndtere så høje belastninger som dem nogle gange.