A fizikában és a mérnöki munkában a legegyszerűbbek néha a legegyszerűbbek. A golyóscsapágyak megmutatják, hogy a fémgyűrűk rendkívül sokoldalúak lehetnek. Amint annyi általános cikkben láthatja, mint például járművek, kerékpárok, gördeszkák és más gépek, amelyek fém alkatrészeket mozgatnak, az emberek évszázadok óta használják a golyóscsapágyak erejét.
Golyóscsapágy használat
Képzelje el, hogy cipő viselése közben átsuhan egy puha szőnyegen. Nehéz lehet a szőnyeg és a cipő közötti súrlódás miatt, amely bármi lehet, például bőr, műanyag, fa vagy gumi. Ha inkább zoknit viselne, sokkal könnyebb lenne, mert a puha szőnyeg és a zokni anyagai között sokkal kisebb a súrlódás. A golyóscsapágyak ugyanúgy működnek.
A golyóscsapágyak csökkentik a terhelések közötti súrlódás mértékét. Ezt azért teszik, mert fémgolyók vagy görgők, amelyek egy sima fémfelület körül mozognak egy belső hurokban és egy külső hurokban (néha gyűrűknek is nevezik őket). Fizikájukon keresztül megismerheti a sok golyóscsapágy alkalmazást. A golyóscsapágyak sugárirányban hordozzák a terhelés típusait, és ezek a terhelések merőleges erőt gyakorolnak a golyóscsapágy forgástengelyére.
A fémes golyók csúsztatása a golyóscsapágy hurkai körül súrlódást idéz elő egy tárgy és annak felülete között, amely lelassítja a tárgyat. Bizonyos esetekben az objektum megközelíti a megállót. Ez a mechanizmus lehetővé teszi a golyóscsapágyak használatát a tárcsás rendszerekben vagy a forgó rendszerekben, amelyeket ellenőrizni kell. Például az autó agykeréke radiális terhelést használ az autó súlyától és a kanyarodás körüli tolóerőtől.
A golyóscsapágyak minden esetben a tolóerő és a radiális terhelés egyensúlya miatt a golyóscsapágyak csökkentik a belső és külső gyűrű golyói közötti súrlódást, és kezelik a tárgy terhelését. A golyóscsapágyak felveszik a terhelést, és a külső gyűrűből a belső gyűrűbe helyezik, hogy az egyes gyűrűk középpontjában lévő gömbök könnyedén forogjanak.
Mindegyik gömb össze van kötve a két gyűrűvel, de csak ott, ahol ez szükséges, hogy csökkentse a golyóscsapágy alkatrészei közötti súrlódást. Ezen okokból a golyóscsapágyakat a súrlódás csökkentése és a forgási sebesség megkönnyítése érdekében hozzák létre.
A golyóscsapágyak típusai
A golyóscsapágyak típusai nagymértékben különböznek a mechanizmusuktól. A legelterjedtebb fajta a merev egysoros, ill radiális golyóscsapágy. Ez a kialakítás miatt a gömbök mély barázdált sínben futnak, és a mély hornyú golyóscsapágy elrendezés lehetővé teszi számukra, hogy mind radiális, mind axiális terhelést viseljenek. A golyóscsapágyak lezárt változatait tartósan kenik, hogy kevesebb legyen karbantartásuk.
Kétsoros golyóscsapágyak használjon két sor golyót. A kialakítás nagyobb merevséget ad maga a csapágy mozgásának. Elektromos motorokban, centrifugális szivattyúkban és elektromágneses tengelykapcsolókban találhatók. Egyes golyóscsapágyak úgy vannak beállítva, hogy a tengely a golyóscsapágy házához képest szögben számoljon az esetleges elmozdulásokkal.
A sarokérintkezős típus A golyóscsapágy egyik oldalán a külső gyűrű levágva van, hogy több golyó beilleszkedhessen. Ezek a csapágyak ekkor nagy mennyiségű axiális terhelést képesek megtartani egy irányban, valamint magukban a csapágyakban több golyót is felhasználhatnak. Ez azt jelenti, hogy a mérnökök párban használják őket mindkét irányban nehéz terhek szállítására, olyan beállítással, amely lehetővé teszi őket sarokérintkezős kétsoros golyóscsapágyak. Az ilyen típusú golyóscsapágyak anyaguk alapján is változnak.
A golyóscsapágy anyag típusai
A golyóscsapágyak anyaga különbözik, acél, kerámia vagy műanyag golyóscsapágyak különböző felhasználásra. Az ilyen típusú golyóscsapágyak abban különböznek egymástól, hogy milyen gyorsan tudnak működni, milyen hőmérsékleteket érhetnek el, és milyen egyéb tulajdonságok kapcsolódnak a golyóscsapágy használatához. Ha megérted az egyes anyagtípusok pozitívumait és negatívumait, bölcsebb döntést hozhatsz, ha golyóscsapágyakra van szükséged.
Acél golyóscsapágyak
Az acél golyóscsapágyak olyan alkatrészeket használnak, amelyek teljes egészében acélból készülnek, vagy acélötvözetekből, a kompozíció egyéb elemeinek nyomával. Ideális jelöltek nagyon nehéz terhek kezelésére, miközben nagy forgási sebességet érnek el, amikor körbe forognak.
Az ilyen típusú golyóscsapágyak nagyon pontos méréseket eredményezhetnek, mivel nagy pontossággal készülnek. Tulajdonságaik lehetővé teszik az acél széngolyós csapágyak használatát többek között zárakban, kerékpárokban, görkorcsolyákban, kocsikban és szállítószalagokban.
Az acél golyóscsapágy anyaga sajnos korróziót okozhat víz vagy gáz jelenlétében, ami megváltoztatja az acél kémiai összetételét. Az ilyen típusú golyóscsapágyak nagyon nehézek és zajosak lehetnek, ha gyártásban vagy más környezetben használják őket.
Az acél golyóscsapágyak nagyon drágák lehetnek, és a mérnököknek is folyamatosan kenniük kell az acélfémeket, hogy hatékonyan működjenek. Ha nincsenek megfelelően karbantartva, csapágyhibákat okozhatnak, és nem érik el a tervezett élettartam végét.
A gyártók különböző stílusú acél golyóscsapágyakat hoznak létre és értékesítenek. Hőkezelésnek kitett vagy más módszerekkel edzett acélgolyókat vásárolhat nagyobb mennyiségű szénnel. Az acél golyóscsapágyak széntartalmának változásai befolyásolják azok tulajdonságait. Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélok olyan alkalmazásokban találhatók, amelyeknek ellenállónak kell lenniük a korrózióval, de nem feltétlenül edzett felülettel rendelkeznek.
Míg az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél anyag felhasználható a golyóscsapágy lineáris tengelyezésében, nem alkalmasak maguk a golyók közötti érintkezésre. Ezeket általában polimerrel együtt használják, hogy megakadályozzák a károsodást ezekben az esetekben. A mérsékelt széndioxiddal ellátott acél golyóscsapágyak erősek, vízállóak és szívósak, és ezek a tulajdonságok alkalmassá teszik őket fogaskerekek, tengelyek, csapok és egyéb gépalkatrészek alkalmazására. A szén-dioxiddal ellátott acélok a legerősebbek és a legnehezebbek, miközben ellenállnak a korróziónak.
Kerámia golyóscsapágyak
A kerámia golyóscsapágyakat általában "hibridekként" hozzák létre, amelyek külső gyűrűt, belső gyűrűt és ketrecet használnak acélból, maguk a golyók pedig kerámiából. A kerámia tulajdonságai lehetővé teszik, hogy percenkénti gyors forgatással működjenek, miközben működési hőmérsékletüket hűvösen tartják, és korlátozzák, hogy mekkora zajt keltenek.
Ezeket a hibrid kerámia-acél mintákat károsítja a korrózió, de maguk a kerámia golyók is kevésbé korrózióra hajlamosak, mint az acélanyagok, és tartósabbak és könnyebbek, mint az acélgolyók csapágyak.
Az ilyen típusú golyóscsapágyak alkalmazhatók olyan elektromos alkalmazásokban, ahol az acél golyóscsapágyak nem képesek, mert a kerámia golyóscsapágyak nem vezetők, de nagyon drágák is. A kerámia golyóscsapágyak ellenállnak a magas hőmérsékletnek, így nagyobb sebességgel működhetnek. Néhány ilyen golyóscsapágy ára általában drága, de találhat olcsó változatokat is.
Ezeknek a golyóscsapágyaknak a kerámia anyaga 40% -nál kisebb súlyt ad nekik, mint az acél golyóscsapágyaké. A mérnökök általában kerámia szilícium-nitrid felhasználásával állítják elő ezeket a kémiai és fizikai tulajdonságokat. Szögcsapágyakban, tolócsapágyakban, párnaelemes csapágyakban, tűcsapágyakban és gördülőcsapágyakban használják őket. A kerámiaanyagok erősebbek lehetnek, mint az acél, de általában merevebbek, mint a golyóscsapágyak.
A kerámiaacél golyók polírozásához mágneses mezőt használnak, plazma-árammal. Ez a gyártási módszer nagyobb forgási sebességet biztosít számukra, mint az acél golyóscsapágyak. Elektromosan szigetelnek, vagyis nem vezetnek áramot, ezért nem hibásodnak meg, ha áram van áthalad rajtuk, és úgy működhetnek, hogy nem kenik őket, mint az acél golyóscsapágyakat lenni.
Műanyag golyóscsapágyak
A legújabb újítások műanyag golyóscsapágyakat állítottak elő, amelyek műanyag gyűrűket és műanyag ketrecet használnak, és műanyagból, üvegből vagy rozsdamentes acélból készült golyók formájában vásárolhatók meg. Az ilyen típusú golyóscsapágyaknál a legelterjedtebb golyós anyag a rozsdamentes acél golyó. Ezek a legolcsóbb lehetőségek, de nehezebbek, mint a műanyag vagy üveg fajták. Könnyen mágnesesek is lehetnek, ami megzavarhatja a közeli anyagok mozgását és fizikáját.
Az üveggolyókkal ellátott műanyag golyóscsapágyak nagyszerű választás, ha nem lehet fémet használni. Magas kémiai ellenálló képességük és kisebb súlyuk van, mint az acélgolyóké. A műanyag golyóscsapágyak műanyag golyói még ennél is kisebbek és kopásállóbbak, mivel idővel használják őket. A legtöbb műanyag golyóscsapágy önkenő, könnyű és ellenáll a korróziónak, miközben csendesen működik.
Az ilyen típusú golyóscsapágyak sajnos nem bírják a magas hőmérsékletet, mint más golyóscsapágyak, és nem képesek kezelni olyan nagy terheléseket, mint néha.