Waar worden kogellagers voor gebruikt?

Soms zijn de meest bruikbare apparaten in natuurkunde en techniek de eenvoudigste. Kogellagers laten zien hoe metalen ringen extreem veelzijdig kunnen zijn. Zoals je kunt zien in zoveel veelvoorkomende items zoals voertuigen, fietsen, skateboards en andere machines met bewegende metalen onderdelen, gebruiken mensen al eeuwenlang de kracht van kogellagers.

Stel je voor dat je over een zacht tapijt glijdt terwijl je schoenen draagt. Het kan moeilijk zijn vanwege de wrijving tussen het tapijt en je schoenen, die van alles kunnen zijn gemaakt, inclusief leer, plastic, hout of rubber. Als je in plaats daarvan sokken zou dragen, zou het veel gemakkelijker zijn omdat er veel minder wrijving is tussen het zachte tapijt en de materialen van de sokken. Kogellagers werken op dezelfde manier.

Kogellagers verminderen de hoeveelheid wrijving tussen belastingen die erop worden uitgeoefend. Ze doen dit omdat het metalen ballen of rollen zijn die rond een glad metalen oppervlak bewegen in een binnenste lus en een buitenste lus (soms ringen genoemd). U kunt meer te weten komen over de vele toepassingen van kogellagers door middel van hun fysica. Kogellagers dragen soorten belasting in radiale richting en deze belastingen oefenen een loodrechte kracht uit op de rotatie-as van het kogellager.

Het schuiven van de metalen kogels rond de lussen van het kogellager zorgt voor wrijving tussen een object en het oppervlak dat het object vertraagt. In sommige gevallen nadert het object een halte. Met dit mechanisme kunnen kogellagers worden gebruikt in katrolsystemen of rotatiesystemen die moeten worden gecontroleerd. Het naafwiel van een auto gebruikt bijvoorbeeld een radiale belasting van het gewicht van de auto en de stuwkracht van het ronddraaien van een bocht.

In alle gevallen van kogellagers zorgt de balans tussen stuwkracht en radiale belasting ervoor dat kogellagers de wrijving tussen de kogels in de binnen- en buitenring verminderen en de belasting van het object aankunnen. Kogellagers nemen de belasting over en brengen deze over van de buitenring naar de binnenring om de bollen in het midden van elke ring gemakkelijk te laten roteren.

Elke bol is verbonden met de twee ringen, maar alleen daar waar nodig om de wrijving tussen de componenten van het kogellager zelf te verminderen. Om deze redenen zijn kogellagers gemaakt om wrijving te verminderen en de rotatiesnelheid te vergemakkelijken.

De soorten kogellagers verschillen sterk door hun betrokken mechanisme. De meest gebruikte soort is de stijve enkele rij, of radiaal kogellager. Dit ontwerp zorgt ervoor dat de kogels in diepe gegroefde sporen lopen en de diepgroefkogellageropstelling laat ze zowel radiale als axiale belastingen dragen. Afgedichte versies van kogellagers worden permanent gesmeerd om hun onderhoud te verminderen.

Dubbele rij kogellagers gebruik twee rijen ballen. Het ontwerp geeft meer stijfheid aan de beweging van het lager zelf. Ze komen voor in elektromotoren, centrifugaalpompen en elektromagnetische koppelingen. Sommige kogellagers richten zichzelf zo uit dat de as rekening houdt met eventuele scheefstand ten opzichte van de behuizing van het kogellager.

De type hoekcontactcontact van kogellager heeft één kant van de buitenring afgesneden om meer ballen zelf te laten inbrengen. Deze lagers kunnen dan grote hoeveelheden axiale belastingen in één richting aan en gebruiken meer kogels in de lagers zelf. Dit betekent dat ingenieurs ze in paren in beide richtingen gebruiken om zware lasten te dragen, in een opstelling die ze maakt hoekcontact dubbele rij kogellagers. Deze soorten kogellagers variëren ook op basis van hun materiaal.

Kogellagers variëren in materiaal met stalen, keramische of kunststof kogellagers voor verschillende toepassingen. Deze soorten kogellagers verschillen in hoe snel ze kunnen werken, welke temperaturen ze kunnen bereiken en andere eigenschappen die verband houden met het gebruik van kogellagers. Als u de voor- en nadelen van elk type materiaal begrijpt, kunt u een verstandigere beslissing nemen als u kogellagers nodig heeft.

Stalen kogellagers gebruiken ofwel componenten die volledig zijn gemaakt van staal of staallegeringen met sporen van andere elementen in de samenstelling. Ze zijn ideale kandidaten voor het hanteren van zeer zware lasten terwijl ze grote rotatiesnelheden behalen bij het ronddraaien.

Dit soort kogellagers kan u zeer nauwkeurige metingen geven, omdat ze met een hoge mate van precisie zijn vervaardigd. Door hun eigenschappen kunnen stalen koolstofkogellagers worden gebruikt in onder meer sloten, fietsen, rolschaatsen, trolleys en transportmachines.

Het stalen kogellagermateriaal kan helaas corrosie veroorzaken in de aanwezigheid van water of gassen die de chemische samenstelling van staal zelf veranderen. Dit soort kogellagers kan ook erg zwaar en lawaaierig zijn wanneer ze worden gebruikt in productie- en andere omgevingen.

Stalen kogellagers kunnen erg duur zijn, en ingenieurs moeten ook constant stalen metalen smeren om ze efficiënt te laten werken. Als ze niet goed worden onderhouden, kunnen ze lageruitval veroorzaken en zullen ze het einde van hun beoogde levensduur niet bereiken.

Fabrikanten maken en verkopen stalen kogellagers in verschillende stijlen. U kunt stalen kogels kopen met grotere hoeveelheden koolstof die zijn blootgesteld aan warmtebehandelingen of die op andere manieren zijn gehard. Variaties in het koolstofgehalte van stalen kogellagers beïnvloeden hun eigenschappen. Koolstofarme staalsoorten worden aangetroffen in toepassingen die bestand moeten zijn tegen corrosie, maar die niet noodzakelijk een gehard oppervlak hebben.

Hoewel koolstofarm staal kan worden gebruikt in de lineaire schacht van een kogellager, zijn ze niet geweldig voor contact tussen de kogels zelf. Ze worden over het algemeen gebruikt met een polymeer om schade in deze gevallen te voorkomen. Stalen kogellagers met matige hoeveelheden koolstof zijn sterk, waterbestendig en taai, en deze eigenschappen maken ze geschikt voor tandwielen, assen, tapeinden en andere machineonderdelen. Koolstofstaalsoorten zijn het sterkst en het hardst terwijl ze bestand zijn tegen corrosie.

Keramische kogellagers worden meestal gemaakt als "hybriden" die de buitenring, binnenring en kooi van staal gebruiken met de kogels zelf van keramiek. Dankzij de keramische eigenschappen kunnen ze met hoge rotaties per minuut werken, terwijl ze hun bedrijfstemperatuur koel houden en de hoeveelheid geluid die ze maken wordt beperkt.

Deze hybride keramisch-stalen ontwerpen zijn beschadigd door corrosie, maar de keramische kogels zelf zijn minder gevoelig voor corrosie dan stalen materialen, en zijn duurzamer en lichter dan stalen kogels lagers.

Dit soort kogellagers kan worden gebruikt in elektrische toepassingen waar stalen kogellagers dat niet kunnen omdat keramische kogellagers niet-geleidend zijn, maar ze zijn ook erg duur. Keramische kogellagers zijn bestand tegen hoge temperaturen, waardoor ze bij hogere snelheden kunnen werken. De prijzen voor sommige van deze kogellagers kunnen over het algemeen duur zijn, maar u kunt er ook goedkope versies van vinden.

Het keramische materiaal van deze kogellagers geeft ze een gewicht van minder dan 40% dan die van stalen kogellagers. Ingenieurs vervaardigen ze meestal met behulp van keramisch siliciumnitride om deze chemische en fysische eigenschappen te veroorzaken. Ze worden gebruikt in hoeklagers, druklagers, kussenbloklagers, naaldlagers en rollagers. Keramische materialen kunnen sterker zijn dan staal, maar ze zijn over het algemeen stijver als kogellagermateriaal.

Het polijsten van keramische stalen kogels maakt gebruik van een magnetisch veld met een plasmastroom. Deze productiemethode geeft ze hogere rotatiesnelheden dan stalen kogellagers. Ze zijn elektrisch isolerend, wat betekent dat ze geen elektriciteit geleiden, dus ze falen niet bij stroom wordt er doorheen geleid, en ze kunnen functioneren zonder te worden gesmeerd zoals stalen kogellagers moeten worden.

Recente innovaties hebben plastic kogellagers geproduceerd die plastic ringen en een plastic kooi gebruiken, en kunnen worden gekocht in de vorm van ballen gemaakt van plastic, glas of roestvrij staal. Het meest voorkomende kogelmateriaal bij dit type kogellager is de roestvrijstalen kogel. Ze zijn de meest betaalbare optie, maar ze zijn ook zwaarder dan plastic of glassoorten. Ze kunnen ook gemakkelijk magnetisch worden, wat de beweging en fysica van nabijgelegen materialen kan verstoren.

Kunststof kogellagers met glazen bollen zijn geweldige keuzes als je geen metaal kunt gebruiken. Ze hebben een hoge chemische bestendigheid en hebben een lager gewicht dan stalen kogels. Kunststof kogels voor de kunststof kogellagers wegen nog minder en bieden slijtvastheid omdat ze in de loop van de tijd worden gebruikt. De meeste kunststof kogellagers zijn zelfsmerend, lichtgewicht en bestand tegen corrosie terwijl ze stil werken.

Dit soort kogellagers zijn helaas niet zo goed bestand tegen hoge temperaturen als andere kogellagers en kunnen niet zo hoge belastingen aan als soms.