Kartais naudingiausi fizikos ir inžinerijos prietaisai yra paprasčiausi. Rutuliniai guoliai parodo, kaip metaliniai žiedai gali būti ypač universalūs. Kaip matote daugelyje įprastų daiktų, tokių kaip transporto priemonės, dviračiai, riedlentės ir kitos mašinos, susijusios su judančiomis metalinėmis dalimis, žmonės amžiams naudojo rutulinių guolių galią.
Rutulinio guolio naudojimas
Įsivaizduokite, kad dėvėdami batus slystate per minkštą kilimą. Tai gali būti sunku dėl trinties tarp kilimo ir batų, kurie gali būti pagaminti iš bet ko, įskaitant odą, plastiką, medį ar gumą. Jei mūvėtumėte kojines, tai būtų daug lengviau, nes tarp minkšto kilimo ir kojinių medžiagų trintis būtų daug mažiau. Rutuliniai guoliai veikia taip pat.
Rutuliniai guoliai sumažina trinties dydį tarp jiems tenkančių apkrovų. Jie tai daro, nes tai yra metaliniai rutuliai arba ritinėliai, judantys aplink lygią metalinę dalį vidinėje ir išorinėje kilpoje (kartais vadinami žiedais). Galite sužinoti apie daugybę rutulinių guolių taikymo jų fizikoje. Rutuliniai guoliai perduoda apkrovos rūšis radialine kryptimi, ir šios apkrovos statmeną jėgą daro rutulinio guolio sukimosi ašiai.
Metalinių rutulių slinkimas aplink rutulinio guolio kilpas sukuria trintį tarp daikto ir jo paviršiaus, sulėtinančio objektą. Kai kuriais atvejais objektas artėja prie sustojimo. Šis mechanizmas leidžia rutulinius guolius naudoti skriemulių sistemose arba sukimosi sistemose, kurias reikia valdyti. Pavyzdžiui, automobilio stebulės ratas naudoja radialinę apkrovą nuo automobilio svorio ir traukos, važiuodamas aplink posūkį.
Visais rutulinių guolių atvejais pusiausvyra tarp traukos ir radialinės apkrovos lemia, kad rutuliniai guoliai sumažina trintį tarp rutulių vidiniame ir išoriniame žiede ir valdo objekto apkrovą. Rutuliniai guoliai paima apkrovą ir perkelia ją iš išorinio žiedo į vidinį žiedą, kad kiekvieno žiedo centruose esančios sferos galėtų lengvai pasisukti.
Kiekviena sfera yra sujungta su dviem žiedais, tačiau tik ten, kur būtina sumažinti trintį tarp paties rutulinio guolio komponentų. Dėl šių priežasčių rutuliniai guoliai yra sukurti siekiant sumažinti trintį ir palengvinti sukimosi greitį.
Rutulinių guolių tipai
Rutulinių guolių tipai labai skiriasi pagal jų mechanizmą. Labiausiai naudojama rūšis yra standi viena eilutė arba radialinis rutulinis guolis. Dėl šios konstrukcijos rutuliai važiuoja giliais grioveliais, o gilių griovelių rutulinių guolių išdėstymas leidžia jiems pakelti tiek radialinę, tiek ašinę apkrovą. Sandarios rutulinių guolių versijos yra nuolat tepamos, kad būtų sumažinta jų priežiūra.
Dvigubos eilės rutuliniai guoliai naudokite dvi kamuoliukų eilutes. Konstrukcija suteikia daugiau standumo paties guolio judėjimui. Jų yra elektriniuose varikliuose, išcentriniuose siurbliuose ir elektromagnetinėse sankabose. Kai kurie rutuliniai guoliai išsilygina taip, kad velenas galėtų atsižvelgti į bet kokį nesutapimą rutulinio guolio korpuso kampu.
The kampinio kontakto tipas rutulinio guolio viena išorinio žiedo pusė nupjauta, kad daugiau kamuoliukų galėtų įsidėti patys. Tada šie guoliai gali išlaikyti didelius ašinių apkrovų kiekius viena kryptimi, taip pat pačiuose guoliuose naudoti daugiau kamuoliukų. Tai reiškia, kad inžinieriai juos naudoja poromis abiem kryptimis sunkiems kroviniams vežti, taip juos nustatydami kampinio kontakto dvigubos eilės rutuliniai guoliai. Šie rutulinių guolių tipai skiriasi ir pagal jų medžiagą.
Rutulinių guolių medžiagos rūšys
Rutuliniai guoliai skiriasi nuo plieno, keramikos ar plastiko rutulinių guolių, skirtų įvairiems tikslams. Šio tipo rutuliniai guoliai skiriasi tuo, kaip greitai jie gali veikti, kokią temperatūrą jie gali pasiekti, ir kitomis savybėmis, susijusiomis su rutulinių guolių naudojimu. Supratę kiekvienos rūšies medžiagos teigiamus ir neigiamus aspektus, galėsite protingiau apsispręsti, jei jums reikia rutulinių guolių.
Plieniniai rutuliniai guoliai
Plieniniuose rutuliniuose guoliuose naudojami komponentai, kurie yra visiškai pagaminti iš plieno, arba plieno lydiniai su kitų kompozicijos elementų pėdsakais. Jie idealiai tinka labai sunkiems kroviniams įveikti, tuo tarpu sukdamiesi sukdami greitį.
Tokio tipo rutuliniai guoliai gali suteikti jums labai tikslius matavimus, nes jie gaminami labai tiksliai. Dėl jų savybių plieniniai angliniai rutuliniai guoliai, be kita ko, gali būti naudojami spynose, dviračiuose, riedučiuose, vežimėliuose ir konvejerių mašinose.
Deja, plieniniai rutuliniai guoliai gali sukelti koroziją esant vandeniui ar dujoms, kurios keičia paties plieno cheminę sudėtį. Tokio tipo rutuliniai guoliai taip pat gali būti labai sunkūs ir triukšmingi, kai jie naudojami gamyboje ir kitoje aplinkoje.
Plieniniai rutuliniai guoliai gali būti labai brangūs, o inžinieriai taip pat turi nuolat tepti plieninius metalus, kad jie veiktų efektyviai. Jei jie nėra tinkamai prižiūrimi, jie gali sugadinti guolius ir nepasieks numatyto jų gyvenimo pabaigos.
Gamintojai kuria ir parduoda skirtingų stilių plieninius rutulinius guolius. Galite nusipirkti plieno rutulių su didesniu anglies kiekiu, kurie yra termiškai apdorojami arba buvo sukietinti kitais būdais. Anglies kiekio svyravimai tarp plieninių rutulinių guolių daro įtaką jų savybėms. Mažai anglies turinčio plieno yra tose vietose, kurios turi būti atsparios korozijai, tačiau nebūtinai turi būti sukietėjusios.
Nors mažai anglies turinčio plieno medžiaga gali būti naudojama rutuliniam guoliui tiesinti, jie nėra puikūs sąlyčiui tarp pačių rutulių. Tokiais atvejais jie paprastai naudojami su polimeru, kad būtų išvengta žalos. Plieniniai rutuliniai guoliai su vidutiniu anglies kiekiu yra tvirti, atsparūs vandeniui ir tvirti, todėl dėl šių savybių jie tinka krumpliaračiams, ašims, smeigėms ir kitiems mašinos komponentams. Daug anglies turintys plienai yra stipriausi ir sunkiausi, tuo pačiu atsparūs korozijai.
Keraminiai rutuliniai guoliai
Keraminiai rutuliniai guoliai paprastai kuriami kaip „hibridai“, kuriems naudojamas išorinis žiedas, vidinis žiedas ir narvelis, pagaminti iš plieno, o patys rutuliai pagaminti iš keramikos. Keraminės savybės leidžia jiems veikti greitai sukantis per minutę, išlaikant šaltą darbinę temperatūrą ir ribojant triukšmo kiekį.
Šie hibridiniai keraminio plieno dizainai yra pažeisti korozijos, tačiau patys keraminiai rutuliai yra mažiau yra linkę į koroziją nei plieninės medžiagos, yra patvaresni ir lengvesni nei plieninis rutulys guoliai.
Tokio tipo rutuliniai guoliai gali būti naudojami elektros reikmėms, kur plieniniai rutuliniai guoliai negali, nes keraminiai rutuliniai guoliai yra nelaidūs, tačiau jie taip pat labai brangūs. Keraminiai rutuliniai guoliai gali atlaikyti aukštą temperatūrą, leisdami jiems veikti didesniu greičiu. Kai kurių šių rutulinių guolių kainos paprastai gali būti brangios, tačiau galite rasti ir nebrangių jų versijų.
Šių rutulinių guolių keraminė medžiaga suteikia jiems mažiau nei 40% svorio nei plieniniai rutuliniai guoliai. Inžinieriai paprastai jas gamina naudodami keraminį silicio nitridą, kad sukeltų šias chemines ir fizines savybes. Jie naudojami kampiniuose guoliuose, traukos guoliuose, pagalvių blokų guoliuose, adatų guoliuose ir ritininiuose guoliuose. Keraminės medžiagos gali būti tvirtesnės už plieną, tačiau jos paprastai yra kietesnės kaip rutulinių guolių medžiagos.
Poliruojant keraminius plieno rutulius naudojamas magnetinis laukas su plazmos srove. Šis gamybos būdas suteikia jiems didesnį sukimosi greitį nei plieniniai rutuliniai guoliai. Jie yra elektriškai izoliuojami, vadinasi, jie neveda elektros, todėl jie nesugenda, jei yra srovė yra praleistas pro juos, ir jie gali veikti netepdami, kaip turi būti plieniniai rutuliniai guoliai būti.
Plastikiniai rutuliniai guoliai
Naujausios naujovės sukūrė plastikinius rutulinius guolius, kuriuose naudojami plastikiniai žiedai ir plastikinis narvas, ir jų galima nusipirkti rutulių, pagamintų iš plastiko, stiklo arba nerūdijančio plieno, pavidalu. Dažniausia rutulinė medžiaga su tokio tipo rutuliniais guoliais yra nerūdijančio plieno rutulys. Jie yra labiausiai prieinamas pasirinkimas, tačiau jie taip pat sunkesni nei plastikiniai ar stikliniai. Jie taip pat gali lengvai pasidaryti magnetiniai, o tai gali sutrikdyti netoliese esančių medžiagų judėjimą ir fiziką.
Plastikiniai rutuliniai guoliai su stiklo rutuliais yra puikus pasirinkimas, kai negalite naudoti metalo. Jie pasižymi dideliu cheminiu atsparumu ir mažesniu svoriu nei plieniniai rutuliai. Plastikinių rutulinių guolių plastikiniai rutuliai sveria dar mažiau ir yra atsparūs dilimui, nes jie naudojami laikui bėgant. Dauguma plastikinių rutulinių guolių yra savaime sutepami, lengvi ir atsparūs korozijai, o veikia tyliai.
Deja, tokio tipo rutuliniai guoliai neatlaiko aukštos temperatūros, kaip ir kiti rutuliniai guoliai ir negali atlaikyti tokios didelės apkrovos, kaip kartais.