Kako odabrati ležaj

Danas postoji mnogo različitih tipova ležajeva sa vrlo malo informacija o razlikama između njih.Možda ste se zapitali "koji ležaj će biti najbolji za vašu primjenu?"Ili "kako da odaberem ležaj?"Ovaj članak će vam pomoći da odgovorite na ta pitanja.
Prije svega, morate znati da većina ležajeva s kotrljajućim elementom spada u dvije široke grupe:

Kuglični ležajevi
Valjkasti ležajevi
Unutar ovih grupa postoje potkategorije ležajeva koji imaju jedinstvene karakteristike ili optimizirani dizajn za poboljšanje performansi.
U ovom članku ćemo pokriti četiri stvari koje trebate znati o svojoj primjeni kako biste odabrali pravi tip ležaja.

Pronađite nosivost i kapacitet nosivosti
Opterećenja ležajeva se općenito definiraju kao sila reakcije koju komponenta postavlja na ležaj kada se koristi.
Prilikom odabira pravog ležaja za vašu primjenu, prvo biste trebali pronaći nosivost ležaja.Nosivost je količina opterećenja koju ležaj može podnijeti i jedan je od najvažnijih faktora pri odabiru ležaja.
Opterećenja ležaja mogu biti aksijalna (potisak), radijalna ili kombinovana.
Aksijalno (ili potisno) opterećenje ležišta je kada je sila paralelna s osi osovine.
Radijalno opterećenje ležišta je kada je sila okomita na osovinu.Tada je kombinirano opterećenje ležaja kada paralelne i okomite sile proizvode kutnu silu u odnosu na osovinu.

Kako kuglični ležajevi raspoređuju opterećenje
Kuglični ležajevi su dizajnirani sa sfernim kuglicama i mogu raspodijeliti opterećenje na površini srednje veličine.Oni imaju tendenciju da rade bolje za mala do srednja opterećenja, šireći teret preko jedne dodirne tačke.
Ispod je brza referenca za vrstu opterećenja ležaja i najbolji kuglični ležaj za posao:
Radijalno (okomito na osovinu) i mala opterećenja: Odaberite radijalne kuglične ležajeve (poznate i kao kuglični ležajevi s dubokim žljebovima).Radijalni ležajevi su neke od najčešćih vrsta ležajeva na tržištu.
Aksijalna (potisak) (paralelno sa osovinom) opterećenja: Odaberite potisne kuglične ležajeve
Kombinovana, radijalna i aksijalna opterećenja: Odaberite ležaj sa ugaonim kontaktom.Kuglice dodiruju stazu trkanja pod uglom koji bolje podržava kombinovana opterećenja.
Valjkasti ležajevi i opterećenje ležajeva
Valjkasti ležajevi su dizajnirani sa cilindričnim valjcima koji mogu rasporediti opterećenje na veću površinu od kugličnih ležajeva.Oni imaju tendenciju da rade bolje za aplikacije sa velikim opterećenjem.

Ispod je brza referenca za vrstu opterećenja ležaja i najbolji valjkasti ležaj za posao:
Radijalno (okomito na osovinu) opterećenja: Odaberite standardne cilindrične valjkaste ležajeve
Aksijalno (potisno) (paralelno s osovinom) opterećenja: Odaberite cilindrične potisne ležajeve
Kombinirana, radijalna i aksijalna opterećenja: Odaberite konusni valjkasti ležaj
Brzine rotacije
Brzina rotacije vaše aplikacije je sljedeći faktor na koji treba obratiti pažnju pri odabiru ležaja.
Ako će vaša aplikacija raditi pri velikim brzinama rotacije, tada su kuglični ležajevi obično preferirani izbor.Oni rade bolje pri većim brzinama i nude veći raspon brzina od valjkastih ležajeva.
Jedan od razloga je taj što je kontakt između kotrljajućeg elementa i staza klizanja u kugličnom ležaju tačka umjesto linije kontakta, kao kod valjkastih ležajeva.Budući da se kotrljajući elementi pritiskaju u stazu klizanja dok se kotrljaju po površini, dolazi do mnogo manje deformacije površine u točkastim opterećenjima od kugličnih ležajeva.

Centrifugalna sila i ležajevi
Drugi razlog zašto je kuglični ležaj bolji za primjenu pri velikim brzinama je zbog centrifugalnih sila.Centrifugalna sila se definira kao sila koja gura prema van na tijelo koje se kreće oko centra i proizlazi iz inercije tijela.
Centrifugalna sila je glavni ograničavajući faktor brzine ležaja jer se pretvara u radijalno i aksijalno opterećenje ležaja.Budući da valjkasti ležajevi imaju veću masu od kugličnog ležaja, valjkasti ležaj će proizvesti veću centrifugalnu silu od kugličnog ležaja iste veličine.

Smanjite centrifugalnu silu materijalom od keramičkih kuglica
Ponekad je brzina aplikacije iznad ocjene brzine kugličnog ležaja.
Ako se to dogodi, jednostavno i uobičajeno rješenje je zamijeniti materijal kugličnog ležaja sa čelika na keramiku.Ovo zadržava veličinu ležaja istom, ali nudi otprilike 25% veću brzinu.Budući da je keramički materijal lakši od čelika, keramičke kuglice proizvode manje centrifugalne sile za bilo koju datu brzinu.

Aplikacije velike brzine najbolje rade s ugaonim kontaktnim ležajevima
Kutni kontaktni ležajevi su najbolji izbor ležajeva za primjene velikih brzina.Jedan od razloga je taj što su kuglice manje i manje loptice teže i proizvode manje centrifugalne sile prilikom rotacije.Ugaoni kontaktni ležajevi također imaju ugrađeno predopterećenje na ležajevima koje radi sa centrifugalnim silama kako bi pravilno kotrljale kuglice u ležaju.
Ako dizajnirate aplikaciju velike brzine, tada ćete htjeti visokoprecizne ležajeve, obično unutar ABEC 7 klase preciznosti.
Ležaj manje preciznosti ima više dimenzionalnih „prostora za pomicanje“ kada je proizveden od ležaja visoke preciznosti.Stoga, kada se ležaj koristi pri velikim brzinama, kuglice se brzo kotrljaju preko staze ležaja s manje pouzdanosti što može dovesti do kvara ležaja.
Visoko precizni ležajevi se proizvode po strogim standardima i imaju vrlo malo odstupanja od specifikacija kada se proizvode.Ležajevi visoke preciznosti su pouzdani za aplikacije koje se odvijaju brzo jer osiguravaju dobru interakciju lopte i staze.

Bearing Runout & krutost
Otkazivanje ležaja je količina osovine koja kruži od svog geometrijskog centra dok se okreće.Neke aplikacije, poput vretena alata za rezanje, dopuštaju samo malo odstupanje na njegovim rotirajućim komponentama.
Ako projektirate ovakvu aplikaciju, onda odaberite ležaj visoke preciznosti jer će proizvesti manja odstupanja sistema zbog malih tolerancija za koje je ležaj proizveden.
Krutost ležaja je otpor na silu koja uzrokuje da vratilo odstupa od svoje ose i igra ključnu ulogu u minimiziranju otpuštanja vratila.Krutost ležaja dolazi od interakcije kotrljajućeg elementa sa stazom klizanja.Što je kotrljajući element više pritisnut u stazu klizanja, uzrokujući elastičnu deformaciju, veća je krutost.

Krutost ležajeva se obično kategorizira prema:
Aksijalna krutost
Radijalna krutost
Što je veća krutost ležaja, to je veća sila potrebna za pomicanje osovine kada se koristi.
Pogledajmo kako to funkcionira s preciznim ugaonim kontaktnim ležajevima.Ovi ležajevi obično dolaze s proizvedenim pomakom između unutrašnjeg i vanjskog puta.Kada su ugaoni kontaktni ležajevi ugrađeni, pomak se uklanja što uzrokuje da se kuglice pritisnu u stazu klizanja bez ikakve vanjske sile.To se naziva prednaprezanje i proces povećava krutost ležaja čak i prije nego što ležaj vidi bilo kakve sile primjene.

Podmazivanje ležajeva
Poznavanje vaših potreba za podmazivanjem ležajeva važno je za odabir pravih ležajeva i mora se uzeti u obzir u ranoj fazi dizajna primjene.Nepravilno podmazivanje jedan je od najčešćih uzroka kvara ležaja.
Podmazivanje stvara film ulja između kotrljajućeg elementa i staze ležaja koji pomaže u sprječavanju trenja i pregrijavanja.
Najčešći tip podmazivanja je mast, koja se sastoji od ulja sa sredstvom za zgušnjavanje.Sredstvo za zgušnjavanje drži ulje na mjestu, tako da neće napustiti ležaj.Kako se kuglica (kuglični ležaj) ili valjak (valjkasti ležaj) kotrlja preko masti, sredstvo za zgušnjavanje se odvaja ostavljajući samo film ulja između kotrljajućeg elementa i staze klizanja ležaja.Nakon što valjak prođe, ulje i sredstvo za zgušnjavanje se ponovo spajaju.
Za aplikacije velike brzine, važno je znati brzinu kojom se ulje i zgušnjivač mogu odvojiti i spojiti.To se zove vrijednost aplikacije ili nosivosti n*dm.
Prije nego što odaberete mast, morate pronaći ndm vrijednost za svoju primjenu.Da biste to učinili, pomnožite broj okretaja u minuti za primjenu s promjerom središta kuglica u ležaju (dm).Uporedite svoju ndm vrijednost sa vrijednošću maksimalne brzine maziva koja se nalazi na tablici s podacima.
Ako je vaša vrijednost n*dm viša od vrijednosti maksimalne brzine maziva u tablici s podacima, onda mast neće moći pružiti dovoljno podmazivanja i doći će do prijevremenog kvara.
Još jedna opcija podmazivanja za aplikacije velikih brzina su sistemi uljne magle koji miješaju ulje sa komprimiranim zrakom, a zatim ga ubrizgavaju u hod ležaja u odmjerenim intervalima.Ova opcija je skuplja od podmazivanja mašću jer zahtijeva eksterni sistem za miješanje i doziranje i filtrirani komprimirani zrak.Međutim, sistemi uljne magle omogućavaju ležajevima da rade pri većim brzinama, istovremeno stvarajući nižu količinu topline od podmazanih ležajeva.
Za primjene pri nižim brzinama uobičajena je uljna kupka.Uljna kupka je kada je dio ležaja potopljen u ulje.Za ležajeve koji će raditi u ekstremnim okruženjima, suvo mazivo se može koristiti umjesto maziva na bazi nafte, ali životni vijek ležaja se obično skraćuje zbog prirode filma maziva koji se s vremenom raspada.Postoji nekoliko drugih faktora koje treba uzeti u obzir pri odabiru maziva za vašu primjenu, pogledajte naš detaljni članak „Sve što trebate znati o podmazivanju ležajeva.

Sažetak: Kako odabrati ležaj
Kako odabrati pravi ležaj za vašu primjenu:

Pronađite nosivost i kapacitet nosivosti
Prvo, znajte vrstu i količinu opterećenja ležaja koje će vaša aplikacija postaviti na ležaj.Mala do srednja opterećenja obično najbolje rade s kugličnim ležajevima.Primjena velikog opterećenja obično najbolje funkcionira s valjkastim ležajevima.

Znajte brzinu rotacije vaše aplikacije
Odredite brzinu rotacije vaše aplikacije.Velike brzine (RPM) obično najbolje rade s kugličnim ležajevima, a niže brzine obično najbolje rade s valjkastim ležajevima.

Faktor otpuštanja i krutosti ležaja
Takođe želite da odredite kakvu će vrstu ispadanja vaša aplikacija dozvoliti.Ako primjena dozvoljava samo mala odstupanja, onda je kuglični ležaj najvjerojatnije vaš najbolji izbor.

Pronađite pravo podmazivanje za vaše potrebe ležajeva
Za aplikacije velike brzine, izračunajte svoju n*dm vrijednost i ako je veća od maksimalne brzine masti, onda mast neće moći pružiti dovoljno podmazivanja.Postoje i druge opcije poput zamagljivanja ulja.Za aplikacije pri malim brzinama, uljna kupka je dobar izbor.
Pitanja?Naši inženjeri na licu mjesta rado bi se družili s vama i pomogli vam da odaberete najbolji ležaj za vašu primjenu.