Een portaalfreesbouwer met een 1,2 m lange, 40 mm kogelomloopspindel bij 2.500 tpm belde na zes weken productie in twee ploegen. De speling op de X-as was gestegen van 0,008 mm naar 0,035 mm, en het lagerhuis aan het drukuiteinde liep ongeveer 8 graden Celsius boven het machineframe. Er was niets kapot. Staal zet grofweg 0,0115 mm per meter per graad C uit, zodat de schroef tussen een koude maandagochtend en een warme vrijdagmiddag met ongeveer 0,1 mm groeide, en omdat beide uiteinden waren vastgeklemd met axiaal geplaatste lagers, moest al die groei ergens worden geabsorbeerd.
De les is dezelfde als die naar voren komt bij de meeste vragen over lagers van kogelomloopspindels: het lager is de laatste beslissing, niet de eerste. Bepaal hoe de schroef axiaal wordt geplaatst, hoeveel voorspanning het drukpaar nodig heeft en hoe het vrije uiteinde mag zweven. Kies vervolgens onderdeelnummers.
Wat elk uiteinde van de schroef eigenlijk moet doen
Het korte antwoord: het ene uiteinde houdt de schroef axiaal vast en draagt de stuwkracht over, het andere uiteinde ondersteunt hem radiaal en laat hem bewegen. Een steunlagerset bestaat niet uit twee identieke lagers die voor het gemak zijn gekozen, het is een paar componenten met verschillende taken, en de storingspatronen zijn ook verschillend.
Vaste en zwevende eindtaken op een typische kogelomloopas, met de symptomen van een niet-overeenkomende keuze. | Positie | Primaire plicht | Typische lagerkeuze | Wat gaat er mis als het niet bij elkaar past? |
| Vast (stuw)uiteinde | Lokaliseert de schroef axiaal, draagt de snij- en versnellingskracht over, stelt de voorspanning in | Bijpassend hoekcontactpaar, rug aan rug, of een hoekcontacteenheid met dubbele rij | Axiale speling die toeneemt met de belasting, hete behuizingen, wrijving op de schachtschouder |
| Zwevend (steun) uiteinde | Draagt alleen radiale belasting, laat thermische uitzetting en krimp toe | Groefkogellager waarbij de buitenring vrij in de behuizing kan schuiven | Gebogen schroef, gepekelde loopvlakken, stuwkrachtpaar overbelast naarmate de schroef warmer wordt |
| Motor- of versnellingsbakzijde | Brengt koppel over, absorbeert verkeerde uitlijning van de koppeling | Radiaallager alleen geschikt voor zijn eigen belasting | Koppelingskrachten worden in de steunlagers gedrukt, trillingen op snelheid |
Een snelle gezondheidscheck voor elk nieuw ontwerp: meet de afstand tussen de twee lagerzittingen in millimeters, deel door 1000, vermenigvuldig dit met de verwachte temperatuurstijging in graden Celsius en vermenigvuldig dit met 11,5. Het resultaat, in microns, is de axiale verplaatsing die het zwevende uiteinde moet kunnen absorberen. Op een schroef van 2 meter met een stijging van 5 graden is dat al zo'n 115 micron, wat veel meer is dan welke voorspanning dan ook kan slikken.
Het kiezen van het paar met vast uiteinde
Er zijn drie opstellingen beschikbaar voor de meeste werktuigmachine- en automatiseringswerkzaamheden, en de keuze komt meestal neer op snelheid, stijfheid en hoeveel axiale ruimte de behuizing kan missen.
- Back-to-back (DB) hoekcontactpaar: de grootste belastingsspreiding tussen de twee contactpunten, goede weerstand tegen buigmomenten en de standaardkeuze voor schroefuiteinden.
- Face-to-face (DF) paar: tolereert iets meer verkeerde uitlijning, maar heeft een smallere belastingsspreiding, zodat het meer buigt onder momentbelasting.
- Tandempaar (DT): beide lagers delen de stuwkracht in één richting, alleen gebruikt als de stuwkracht zwaar en in één richting is en een tweede paar de lus elders sluit.
Steunlagers voor kogelomloopspindels worden gewoonlijk gebouwd met een contacthoek van 60 graden, omdat de prioriteit ligt bij axiale stijfheid in plaats van radiale capaciteit. Universeel op elkaar afgestemde paren worden geleverd met een gedefinieerde voorbelasting die al is ingeslepen, dus het paar moet als set worden gemonteerd en mag nooit worden gemengd met een ander paar uit een andere doos. Als het ontwerp een enkele compacte eenheid nodig heeft in plaats van twee afzonderlijke ringen, doet een hoekcontactlager met dubbele rij hetzelfde lokalisatiewerk in één behuizingszitting en neemt de gecombineerde radiale en stuwkracht op; onze
52- en 53-serie hoekcontactkogellagers met dubbele rij Een compact alternatief met één behuizing voor gecombineerde radiale en axiale plaatsing, met afdichtings- en smeeropties voor gebruik op werktuigmachines, windenergie, naven en pompen. Bekijk Product → pagina vermeldt de maten uit de 52- en 53-serie die in deze rol worden gebruikt. Het nadeel is dat de voorspanning bij de productie vaststaat, zodat de axiale stijfheid achteraf niet meer kan worden afgesteld.
Voorbelasting: waar de meeste problemen met steunlagers beginnen
Voorbelasting verwijdert de interne speling en maakt de schroefpositie herhaalbaar, maar het is een smal venster. Als uitgangspunt geldt dat de lichte voorspanning ongeveer 1 tot 2 procent van het dynamische draagvermogen van het paar bedraagt en de gemiddelde voorspanning ongeveer 3 procent; alles daarbuiten verhoogt gewoonlijk de bedrijfstemperatuur sneller dan de stijfheid. De praktijktest is eenvoudig: na een inloopperiode van 30 minuten zou de temperatuur van de behuizing moeten stabiliseren en niet moeten blijven stijgen, en de axiale speling gemeten met een meetklok aan het uiteinde van de schroef zou nul moeten zijn met een herhaalbare terugkeer naar de positie.
Twee fouten domineren. Ten eerste wordt er een borgmoer gebruikt om de voorspanning toe te voegen die in het paar had moeten worden geslepen, waardoor de binnenringen worden verpletterd en een lager ontstaat dat stijf is als het koud is en vastloopt als het warm is. Ten tweede, het uitoefenen van een zware voorbelasting op een schroef zonder zwevend uiteinde, waardoor de thermische groei wordt omgezet in een stuwkracht van enkele honderden Newton. De redenering achter tolerantiebanden en koppelwaarden wordt gedetailleerder uiteengezet in onze opmerking over het selecteren van de voorspanning voor lagers uit de 52- en 53-serie , en dezelfde logica is van toepassing op aangepaste hoekcontactparen.
Het zwevende uiteinde verdient een echte peiling
Het zwevende uiteinde wordt vaak als een bijzaak beschouwd, en dat is waar stille mislukkingen vandaan komen. Hij moet de radiale belasting van de schroef plus het gewicht van de moer en de slede dragen, de schroef concentrisch houden met het drukuiteinde en toch axiaal glijden zonder de zitting te beschadigen. Een diepgroefkogellager met een paspassing op de as en een schuifpassing in de behuizing is het gebruikelijke antwoord, waarbij de buitenring ongeveer 0,3 tot 0,5 mm vrij kan bewegen in elke richting en niets hem in de boring klemt.
Twee details zijn belangrijker dan de cataloguspagina. De behuizingsboring moet rond en glad genoeg zijn zodat de buitenring schuift in plaats van kantelt, en het lager mag niet van het voorgespannen type zijn, omdat elke axiale beperking aan dit uiteinde de hele constructie teniet doet. Standaard
Groefkogellagers in de 42- en 43-serie Voor niet-voorgespannen zittingen omvat deze categorie diepgroefkogellagers uit de series 42 en 43 met standaardafmetingen en spelingsopties voor warme behuizingen. Bekijk Product → maten dekken de meeste steunstoelen, en een C3-speling is vaak een verstandige keuze als de behuizing sneller opwarmt dan de as.
Wanneer de werkplaats stoffig of nat is
Machinebehuizingen zijn geen cleanrooms. Gietijzerstof, koelvloeistofnevel en spoelwater komen allemaal terecht in een steunbehuizing, en een open lager dat op de testbank overleeft, kan binnen een seizoen op de werkvloer kapot gaan. Afgedichte en afgeschermde varianten van dezelfde lagerfamilies lossen het grootste deel hiervan op zonder de behuizingsomhulling te veranderen, en een 2RS-contactafdichting is een betere keuze dan een ZZ-schild waar koelvloeistof aanwezig is, omdat een schild alleen vuil afbuigt in plaats van af te dichten. Onze
32- en 33-serie hoekcontactlagers met dubbele rij Afgedichte of afgeschermde dubbelrijige units voor vuile steunbehuizingen, die radiale en axiale belastbaarheid combineren met een contacthoek van 30 graden en compacte plaatsing. Bekijk Product → bereik wordt gebruikt waar een compacte lokalisatie-eenheid ook vuile omstandigheden moet overleven, en de Serie 30 en 38 met 2RS- of ZZ-sluitingen geven dezelfde axiale lokalisatiefunctie in een smallere breedte voor strakke behuizingen.
Montagevolgorde die vroegtijdig falen voorkomt
De meeste klachten over steunlagers die een fabrikant bereiken, zijn eerder assemblageproblemen dan productieproblemen. De onderstaande volgorde is degene die we aanbevelen voor een passend paar aan het stuwkrachtuiteinde.
- Maak de aszitting, de behuizingsboring en de afstandsvlakken schoon en controleer vervolgens de uitloop van de schouder met een meetklok; 0,002 tot 0,005 mm totaal is een redelijk doel voor een precisie-as.
- Controleer de parallelliteit van de afstandhouders op een oppervlakteplaat. Een afstandsstuk dat 0,01 mm uit de parallel loopt, kantelt de buitenring en voegt stilletjes enkele honderden newtons ongelijke voorspanning toe.
- Monteer het paar in de gemarkeerde volgorde, waarbij de overeenkomende merktekens precies op één lijn liggen zoals geleverd; het omkeren van één ring verandert de voorspanning en de lastlijn.
- Smeer de schroefdraad van de borgmoer lichtjes in met olie voordat u hem vastdraait, zodat het toegepaste koppel in klemkracht verandert in plaats van in wrijving bij droge schroefdraden. Draai vervolgens in twee of drie stappen vast tot de opgegeven waarde.
- Meet de axiale beweging met een meetklok tegen het schroefuiteinde terwijl u met de hand duwt en trekt, en herhaal dit vervolgens met een hendel bij matige belasting om te bevestigen dat de meetwaarde niet groter wordt.
- Ren met toenemende snelheid naar binnen en let op de temperatuur van de behuizing; een stabiele waarde na 30 tot 60 minuten is het voldoende criterium, een doorgaande klim niet.
Punten die moeten worden bevestigd vóór de eerste snede
- Slechts één uiteinde bevindt zich axiaal. Twee op elkaar gelegen uiteinden zijn de meest voorkomende oorzaak van vroegtijdig falen van het druklager.
- De voorbelasting past bij de taak: licht voor hoge snelheid en lange levensduur, medium voor zwaar snijden en stijfheid, nooit "zo strak als mogelijk".
- De hoeveelheid smeermiddel wordt gemeten, niet geraden. Het te veel smeren van een klein steunlager karnt en oververhit net zo snel als helemaal geen vet.
- De uitlijning van de koppeling wordt gecontroleerd nadat de lagers zijn vastgeklemd, niet eerder.
Een korte aankoopchecklist
Wanneer een steunlager wordt gespecificeerd, heeft de aanvraag meer nodig dan alleen een boring en buitendiameter. Kopers die het volgende leveren, krijgen de eerste keer een bruikbare offerte:
Informatie die het lager wijzigt dat wordt aangeboden voor de ondersteuningspositie van een kogelomloopspindel. | Artikel | Waarom het het onderdeel verandert |
| Axiale stuwkracht met een veiligheidsfactor | Stelt in of een gekoppeld paar of een enkele dubbele rij-eenheid voldoende is |
| Vereiste axiale stijfheid | Bepaalt de voorbelastingsklasse en contacthoek |
| Maximale snelheid en inschakelduur | Type aandrijving, keuze van smering en afdichting |
| Nauwkeurigheidsklasse en slingerlimiet | Scheidt een standaard precisiepaar van een P4-klasse set |
| Milieu | Open, afgeschermd of contactverzegeld; vetsoort en vulhoeveelheid |
| Afmetingen behuizing | Sluit voorzieningen uit die fysiek niet op de stoel passen |
Vraag of het paar wordt geleverd als een bijpassende set, met de voorbelasting aangegeven op de verpakking, en houd die set bij elkaar tijdens de goedereninvoer, de winkels en de montage. Gemengde paren zijn de stilste manier om de stijfheid waarvoor betaald is te verliezen.
Steunlagers op een kogelomloopspindel vormen een klein onderdeel van de machine en een groot deel van de herhaalbaarheid ervan. Zorg voor de juiste opstelling, één uiteinde gelokaliseerd en één uiteinde vrij, geef het stuwkrachtpaar een voorbelasting waarmee het kan leven, en houd het zwevende uiteinde echt vrij. De lagers zelf zijn zelden de zwakke schakel; de beslissingen om hen heen zijn meestal
