Milleks kasutatakse kuullaagreid?

Mõnikord on füüsikas ja tehnikas kõige kasulikumad seadmed kõige lihtsamad. Kuullaagrid näitavad, kuidas metallrõngad võivad olla äärmiselt mitmekülgsed. Nagu näete nii paljudes tavalistes esemetes nagu sõidukid, jalgrattad, rulad ja muud masinad, mis hõlmavad metallosade liikumist, on inimesed kuullaagrite jõudu kasutanud sajandeid.

Kujutage ette, kui libisete kingade kandmisel üle pehme vaiba. See võib olla keeruline vaiba ja kingade vahelise hõõrdumise tõttu, mis võib olla valmistatud kõigest, sealhulgas nahast, plastist, puidust või kummist. Kui te kannaksite sokke, oleks see palju lihtsam, kuna pehme vaiba ja sokkide materjalide vahel on palju vähem hõõrdumist. Kuullaagrid töötavad samamoodi.

Kuullaagrid vähendavad neile koormuste vahelist hõõrdumist. Nad teevad seda, kuna need on metallkuulid või -rullid, mis liiguvad sileda metallpinna ümber sisemise ja välise silmuse (mõnikord nimetatakse ka rõngastena) ümber. Nende füüsika abil saate teada paljudest kuullaagrirakendustest. Kuullaagrid kannavad teatud tüüpi koormusi radiaalsuunas ja need koormused rakendavad risti jõudu kuullaagri pöörlemisteljele.

Metallkuulide libistamine kuullaagri silmuste ümber tekitab objekti ja selle pinna vahel hõõrdumist, mis objekti aeglustab. Mõnel juhul läheneb objekt peatusele. See mehhanism võimaldab kuullaagritel kasutada rihmarattasüsteeme või pöörlevaid süsteeme, mida tuleb kontrollida. Näiteks kasutab auto rummus ratta radiaalkoormust ja pöörde ümbermineku tõukejõudu.

Kõigil kuullaagrite puhul põhjustab tõukejõu ja radiaalkoormuse tasakaal kuullaagritel sise- ja välisrõnga kuulide vahelise hõõrdumise vähendamist ja eseme koormuse käsitlemist. Kuullaagrid võtavad koormuse ja viivad selle välimisest rõngast sisemisse rõngasse, et iga rõnga keskosas olevad kerad saaksid hõlpsalt pöörelda.

Iga kera on ühendatud kahe rõngaga, kuid ainult siis, kui see on vajalik kuullaagri enda komponentide vahelise hõõrdumise vähendamiseks. Nendel põhjustel luuakse kuullaagrid hõõrdumise vähendamiseks ja pöörlemiskiiruse hõlbustamiseks.

Kuullaagrite tüübid erinevad nende mehhanismi poolest suuresti. Kõige laialdasemalt kasutatav liik on jäik üks rida või radiaalne kuullaager. See disain põhjustab kuulide töötamist sügavate soontega rööbasteedel ja sügava soonega kuullaagrite paigutus võimaldab neil kanda nii radiaalset kui ka aksiaalset koormust. Kuullaagrite suletud versioonid on hoolduse vähendamiseks püsivalt määritud.

Kaherealised kuullaagrid kasutage kahte pallirida. Kujundus annab laagri enda liikumisele rohkem jäikust. Neid leidub elektrimootorites, tsentrifugaalpumpades ja elektromagnetilistes sidurites. Mõned kuullaagrid joonduvad viisil, mis võimaldab võlli arvestada võimalikke nihkeid kuullaagri korpuse suhtes nurga all.

The nurk-kontakti tüüp kuullaagril on välimise rõnga üks külg ära lõigatud, et rohkem palli saaksid sisse panna. Need laagrid suudavad seejärel hoida suures koguses aksiaalseid koormusi ühes suunas ning kasutada laagrites ise rohkem kuulikesi. See tähendab, et insenerid kasutavad neid raskete koormate kandmiseks mõlemas suunas paarikaupa, mis neid muudab nurgakontaktiga kaherealised kuullaagrid. Seda tüüpi kuullaagrid varieeruvad ka nende materjali järgi.

Kuullaagrid varieeruvad erineva materjali terasest, keraamilistest või plastist kuullaagritega. Seda tüüpi kuullaagrid erinevad selle poolest, kui kiiresti nad suudavad töötada, milliseid temperatuure nad võivad saavutada ja millised muud kuullaagrite kasutamisega seotud omadused on. Igat tüüpi materjali positiivsete ja negatiivsete külgede mõistmine võimaldab teil kuullaagrite vajaduse korral targema otsuse teha.

Terasest kuullaagrites kasutatakse kas täielikult terasest või sulamitest valmistatud komponente, mille koostises on jälgi muudest elementidest. Nad on ideaalsed kandidaadid väga raskete koormuste käsitsemiseks, saavutades samal ajal ringi pööreldes suure pöörlemiskiiruse.

Seda tüüpi kuullaagrid võivad anda teile väga täpsed mõõtmised, kuna neid toodetakse väga täpselt. Nende omadused võimaldavad terasest süsinikkuullaagritel kasutada muuhulgas lukke, jalgrattaid, rulluiske, kärusid ja konveiermasinaid.

Terasest kuullaagermaterjal võib kahjuks põhjustada korrosiooni vee või gaaside juuresolekul, mis muudavad terase enda keemilist koostist. Seda tüüpi kuullaagrid võivad olla ka väga rasked ja lärmakad, kui neid kasutatakse tootmises ja muudes keskkondades.

Terasest kuullaagrid võivad olla väga kallid ning insenerid peavad ka nende tõhusaks tööks pidevalt määrima terasmetalle. Kui neid ei hooldata nõuetekohaselt, võivad need põhjustada laagririkke ja ei jõua ettenähtud eluea lõpuni.

Tootjad loovad ja müüvad terasest kuullaagreid erinevates stiilides. Saate osta teraskuule suurema süsinikukogusega, mis on kuumtöötluse all või on muude meetoditega karastatud. Terasest kuullaagrite süsinikusisalduse erinevused mõjutavad nende omadusi. Madala süsinikusisaldusega teraseid leidub rakendustes, mis peavad olema korrosioonikindlad, kuid mitte tingimata karastatud pinnaga.

Kuigi madala süsinikusisaldusega terasmaterjali saab kasutada kuullaagri lineaarses võllimises, ei ole need kuulide omavahelise kokkupuute jaoks suurepärased. Nendel juhtudel kasutatakse neid kahjustuste vältimiseks tavaliselt polümeeriga. Mõõduka süsinikusisaldusega terasest kuullaagrid on tugevad, veekindlad ja vastupidavad ning nende omaduste tõttu sobivad need hammasrataste, telgede, naastude ja muude masinakomponentide jaoks. Kõrge süsinikusisaldusega teras on korrosioonile vastupidavam ja kõvem.

Keraamilised kuullaagrid on tavaliselt loodud "hübriididena", mis kasutavad terasest välimist rõngast, sisemist rõngast ja puuri koos keraamiliste pallidega. Keraamilised omadused lasevad neil töötada kiirel pöörlemisel minutis, hoides töötemperatuuri jahedana ja piirates müra tekitamist.

Need hübriidkeraamilisest terasest kujundused on korrosiooni tõttu kahjustatud, kuid keraamilised pallid ise on vähem on korrosioonile altid kui terasest materjalid ning on vastupidavamad ja kergemad kui teraskuul laagrid.

Seda tüüpi kuullaagreid saab kasutada elektrirakendustes, kus terasest kuullaagrid seda ei saa, kuna keraamilised kuullaagrid pole juhtivad, kuid need on ka väga kallid. Keraamilised kuullaagrid taluvad kõrgeid temperatuure, lastes neil töötada suuremal kiirusel. Mõne sellise kuullaagri hinnad võivad olla üldiselt kallid, kuid võite leida ka nende odavaid versioone.

Nende kuullaagrite keraamiline materjal annab neile alla 40% raskuse kui terasest kuullaagrite kaal. Insenerid toodavad neid tavaliselt keraamilise räninitriidi abil, et tekitada neid keemilisi ja füüsikalisi omadusi. Neid kasutatakse nurgalaagrites, survelaagrites, padjaplokklaagrites, nõellaagrites ja rull-laagrites. Keraamilised materjalid võivad olla terasest tugevamad, kuid need on kuullaagrimaterjalina tavaliselt jäigemad.

Keraamiliste teraskuulide poleerimisel kasutatakse plasma vooga magnetvälja. See tootmismeetod annab neile kõrgemad pöörlemiskiirused kui terasest kuullaagritel. Nad on elektriliselt isoleeritud, see tähendab, et nad ei juhi elektrit, nii et nad ei suuda voolu korral ebaõnnestuda läbib neid ja nad saavad töötada ilma määrimata nagu terasest kuullaagrid peavad olema.

Viimased uuendused on tootnud plastist kuullaagreid, milles kasutatakse plastist rõngaid ja plastist puuri ning mida saab osta plastist, klaasist või roostevabast terasest pallide kujul. Seda tüüpi kuullaagritega kõige levinum kuulmaterjal on roostevabast terasest kuul. Need on kõige taskukohasem variant, kuid on ka plastikust või klaasist raskemad. Need võivad ka kergesti magnetiliseks muutuda, mis võib häirida läheduses olevate materjalide liikumist ja füüsikat.

Klaaspallidega plastist kuullaagrid on suurepärased valikud, kui te ei saa metalli kasutada. Neil on kõrge keemiline vastupidavus ja nende kaal on väiksem kui teraskuulidel. Plastist kuullaagrite plastkuulid kaaluvad veelgi vähem ja pakuvad kulumiskindlust, kuna neid kasutatakse aja jooksul. Enamik plastist kuullaagreid on vaikselt töötades isemäärivad, kerged ja korrosioonikindlad.

Seda tüüpi kuullaagrid ei pea kahjuks vastu kõrgetele temperatuuridele nagu teised kuullaagrid ja ei suuda nii suure koormusega hakkama saada kui mõnikord.