Dažreiz fizikā un inženierzinātnēs visnoderīgākās ir visvienkāršākās ierīces. Lodīšu gultņi parāda, kā metāla gredzeni var būt ļoti universāli. Kā redzat tik daudzos parastajos priekšmetos, piemēram, transportlīdzekļos, velosipēdos, skrituļdēļos un citās mašīnās, kas saistītas ar metāla daļu pārvietošanu, cilvēki gadsimtiem ilgi ir izmantojuši lodīšu gultņu spēku.
Lodīšu gultņu izmantošana
Iedomājieties, slīdot pāri mīkstam paklājam, valkājot apavus. Tas var būt grūti, jo berze starp paklāju un apaviem var būt izgatavota no visa, ieskaitot ādu, plastmasu, koku vai gumiju. Ja jūs tā vietā valkājat zeķes, tas būtu daudz vieglāk, jo daudz mazāka berze starp mīksto paklāju un zeķu materiāliem. Lodīšu gultņi darbojas tāpat.
Lodīšu gultņi samazina berzes daudzumu starp tām uzliktajām slodzēm. Viņi to dara, jo tās ir metāla bumbiņas vai veltņi, kas pārvietojas ap gludu metāla virsmu iekšējā cilpā un ārējā cilpā (dažreiz tos sauc par gredzeniem). Jūs varat uzzināt par daudzajiem lodīšu gultņu pielietojumiem, izmantojot viņu fiziku. Lodīšu gultņi pārvadā slodzes veidus radiālā virzienā, un šīs slodzes pieliek perpendikulāru spēku lodīšu gultņa rotācijas asij.
Metālisko lodīšu slīdēšana ap lodīšu gultņa cilpām rada berzi starp objektu un tā virsmu, kas palēnina objektu. Dažos gadījumos objekts tuvojas pieturai. Šis mehānisms ļauj lodīšu gultņiem izmantot skriemeļu sistēmas vai rotācijas sistēmas, kuras ir jākontrolē. Piemēram, automašīnas rumbas ritenis izmanto radiālo slodzi no automašīnas svara un vilces, braucot ap pagriezienu.
Visos lodīšu gultņu gadījumos līdzsvars starp vilces un radiālās slodzes dēļ lodīšu gultņiem samazina berzi starp lodēm iekšējā un ārējā gredzenā un iztur objekta slodzi. Lodīšu gultņi uzņem slodzi un pārvieto to no ārējā gredzena uz iekšējo gredzenu, lai katra gredzena centrā esošās sfēras ļautu viegli griezties.
Katra sfēra ir savienota ar abiem gredzeniem, bet tikai nepieciešamības gadījumā, lai samazinātu berzi starp paša lodīšu gultņa sastāvdaļām. Šo iemeslu dēļ lodīšu gultņi ir izveidoti, lai samazinātu berzi un atvieglotu rotācijas ātrumu.
Lodīšu gultņu veidi
Lodīšu gultņu veidi lielā mērā atšķiras pēc to iesaistītā mehānisma. Visplašāk izmantotais veids ir stingra viena rinda vai radiālais lodīšu gultnis. Šī konstrukcija liek bumbām darboties dziļi ar rievām, un dziļo rievu lodīšu gultņu izvietojums ļauj tām izturēt gan radiālo, gan aksiālo slodzi. Lai samazinātu to apkopi, lodīšu gultņu noslēgtās versijas tiek pastāvīgi ieeļļotas.
Divrindu lodīšu gultņi izmantojiet divas bumbiņu rindas. Dizains piešķir lielāku stingrību paša gultņa kustībai. Tie ir atrodami elektromotoros, centrbēdzes sūkņos un elektromagnētiskajos sajūgos. Daži lodīšu gultņi izlīdzinās tādā veidā, kas ļauj vārpstai atspoguļot jebkuru novirzi leņķī attiecībā pret lodīšu gultņa korpusu.
The leņķveida kontakta tips lodīšu gultņa ārējā gredzena viena puse ir nogriezta, lai vairāk bumbiņu varētu ievietot paši. Tad šie gultņi var noturēt lielu aksiālo slodžu daudzumu vienā virzienā, kā arī izmantot vairāk lodīšu pašos gultņos. Tas nozīmē, ka inženieri tos izmanto pāros abos virzienos, lai pārvadātu smagas kravas tādā uzstādījumā, kas tos padara leņķa kontakta divrindu lodīšu gultņi. Šie lodīšu gultņu veidi atšķiras arī atkarībā no to materiāla.
Lodīšu gultņu materiālu veidi
Lodīšu gultņi pēc materiāla atšķiras ar tērauda, keramikas vai plastmasas lodīšu gultņiem dažādiem lietojumiem. Šāda veida lodīšu gultņi atšķiras ar to, cik ātri tie var darboties, kādu temperatūru tie var sasniegt, un citām īpašībām, kas saistītas ar lodīšu gultņu izmantošanu. Izpratne par katra materiāla veida pozitīvajiem un negatīvajiem elementiem ļaus jums pieņemt gudrāku lēmumu, ja jums ir nepieciešami lodīšu gultņi.
Tērauda lodīšu gultņi
Tērauda lodīšu gultņos tiek izmantoti vai nu komponenti, kas pilnībā izgatavoti no tērauda, vai tērauda sakausējumi ar citu kompozīcijas elementu pēdām. Viņi ir ideāli kandidāti, lai izturētu ļoti lielas svara slodzes, vienlaikus gūstot lielu rotācijas ātrumu, kad griežas apkārt.
Šāda veida lodīšu gultņi var dot jums ļoti precīzus mērījumus, jo tie tiek ražoti ar augstu precizitātes līmeni. To īpašības ļauj tērauda oglekļa lodīšu gultņiem cita starpā izmantot slēdzenes, velosipēdus, skrituļslidas, ratiņus un konveijera mašīnas.
Dzelzs lodīšu gultņu materiāls diemžēl var izraisīt koroziju ūdens vai gāzu klātbūtnē, kas maina paša tērauda ķīmisko sastāvu. Arī šāda veida lodīšu gultņi var būt ļoti smagi un trokšņaini, ja tos izmanto ražošanā un citās vidēs.
Tērauda lodīšu gultņi var būt ļoti dārgi, un inženieriem arī pastāvīgi jāieeļļo tērauda metāli, lai tie darbotos efektīvi. Ja tie netiek pienācīgi uzturēti, tie var izraisīt gultņu bojājumus un nesasniegs paredzētā mūža beigas.
Ražotāji izveido un pārdod tērauda lodīšu gultņus dažādos stilos. Jūs varat iegādāties tērauda lodītes ar lielāku oglekļa daudzumu, kas tiek pakļautas termiskai apstrādei vai ir sacietējušas, izmantojot citas metodes. Oglekļa satura izmaiņas tērauda lodīšu gultņos ietekmē to īpašības. Zema oglekļa satura tēraudi ir sastopami lietojumos, kuriem jābūt izturīgiem pret koroziju, bet tiem nav obligāti jābūt cietinātai.
Lai gan lodīšu gultņa lineārajā vārpstā var izmantot zema oglekļa tērauda materiālu, tie nav lieliski piemēroti pašu lodīšu saskarei. Šajos gadījumos tos parasti lieto kopā ar polimēru, lai novērstu bojājumus. Tērauda lodīšu gultņi ar mērenu oglekļa daudzumu ir izturīgi, izturīgi pret ūdeni un izturīgi, un šo īpašību dēļ tie ir piemēroti pārnesumiem, asīm, tapām un citām mašīnas sastāvdaļām. Augsta oglekļa tēraudi ir izturīgākie un cietākie, vienlaikus izturīgi pret koroziju.
Keramikas lodīšu gultņi
Keramikas lodīšu gultņi parasti tiek veidoti kā "hibrīdi", kuros tiek izmantots ārējais gredzens, iekšējais gredzens un būris, kas būvēts no tērauda, un pašas lodītes ir izgatavotas no keramikas. Keramiskās īpašības ļauj tām darboties ar ātru rotāciju minūtē, vienlaikus saglabājot to darba temperatūru vēsu un ierobežojot to radīto trokšņu daudzumu.
Šos hibrīdos keramikas tērauda dizainus korozija sabojā, bet pašas keramikas bumbiņas ir mazāk pakļauti korozijai nekā tērauda materiāli, un tie ir izturīgāki un vieglāki nekā tērauda lodītes gultņi.
Šos lodīšu gultņu veidus var izmantot elektriskās ierīcēs, kur tērauda lodīšu gultņi to nevar, jo keramiskie lodīšu gultņi nav vadoši, taču tie ir arī ļoti dārgi. Keramiskie lodīšu gultņi var izturēt augstu temperatūru, ļaujot tiem darboties ar lielāku ātrumu. Dažu šo lodīšu gultņu cenas parasti var būt dārgas, taču jūs varat atrast arī lētas to versijas.
Šo lodīšu gultņu keramikas materiāls piešķir tiem mazāku svaru nekā 40% nekā tērauda lodīšu gultņiem. Inženieri tos parasti ražo, izmantojot keramisko silīcija nitrīdu, lai radītu šīs ķīmiskās un fizikālās īpašības. Tos izmanto leņķiskajos gultņos, vilces gultņos, spilvenu bloku, adatu un rullīšu gultņos. Keramikas materiāli var būt izturīgāki par tēraudu, taču tie parasti ir stingrāki kā lodīšu gultņu materiāli.
Pulējot keramikas tērauda lodītes, tiek izmantots magnētiskais lauks ar plazmas plūsmu. Šī ražošanas metode nodrošina lielāku rotācijas ātrumu nekā tērauda lodīšu gultņi. Viņi ir elektriski izolējoši, tas nozīmē, ka tie nevada elektrību, tāpēc tie neizdodas, ja strāva tiek izlaists caur tiem, un tie var darboties bez ieeļļošanas, piemēram, tērauda lodīšu gultņiem jābūt būt.
Plastmasas lodīšu gultņi
Jaunākie jauninājumi ir radījuši plastmasas lodīšu gultņus, kuros izmantoti plastmasas gredzeni un plastmasas būris, un tos var iegādāties no plastmasas, stikla vai nerūsējošā tērauda izgatavotu bumbiņu formā. Visizplatītākais lodīšu materiāls ar šāda veida lodīšu gultņiem ir nerūsējošā tērauda lodīte. Tie ir vispieejamākais variants, taču tie ir arī smagāki nekā plastmasas vai stikla veidi. Viņi var arī viegli kļūt magnētiski, kas var izjaukt tuvumā esošo materiālu kustību un fiziku.
Plastmasas lodīšu gultņi ar stikla lodītēm ir lieliska izvēle, ja jūs nevarat izmantot metālu. Viņiem ir augsta ķīmiskā izturība un mazāks svars nekā tērauda lodēm. Plastmasas lodīšu gultņu plastmasas bumbiņas sver vēl mazāk un piedāvā nodilumizturību, jo tās tiek izmantotas laika gaitā. Lielākā daļa plastmasas lodīšu gultņu ir pašeļļojoši, viegli un izturīgi pret koroziju, vienlaikus darbojoties klusi.
Šāda veida lodīšu gultņi diemžēl neiztur augstu temperatūru, tāpat kā citi lodīšu gultņi iztur un nespēj izturēt tik lielas slodzes kā dažreiz.