Dalam reka bentuk mekanikal tugas berat dan penyelenggaraan peralatan industri, mengira kapasiti beban dengan tepat Galas Penggelek Silinder Tujah adalah teras untuk memastikan kebolehpercayaan sistem. Galas ini terkenal dengan kapasiti membawa beban paksi yang luar biasa dan ketegaran yang tinggi, menjadikannya digunakan secara meluas dalam platform penggerudian minyak, penyemperit tugas berat dan kotak gear industri. Untuk memaksimumkan hayat perkhidmatan galas dan mengelakkan kegagalan peralatan bencana, jurutera mesti menguasai kaedah pengiraan yang tepat untuk kedua-dua Penarafan Beban Dinamik dan Penarafan Beban Statik.
1. Asas Kapasiti Beban Paksi dan Geometri Galas
Untuk memahami kapasiti beban galas penggelek silinder tujahan, seseorang mesti terlebih dahulu membezakan perbezaan strukturnya daripada galas bebola. Penggelek silinder menyediakan Hubungan Talian bukannya Kenalan Titik terdapat dalam galas bebola. Ciri geometri ini membolehkan galas penggelek silinder tujahan untuk menahan tujahan paksi besar-besaran dalam ruang yang sangat kecil. Walau bagaimanapun, ia juga memerlukan ketepatan yang lebih tinggi mengenai kawalan dan penjajaran getaran.
1.1 Kepentingan Tekanan Hubungan Talian
Dalam proses pengiraan, hubungan talian bermakna tekanan diagihkan ke seluruh panjang roller. Menurut teori tegasan hubungan Hertzian, pengiraan kapasiti beban mesti mempertimbangkan panjang berkesan penggelek. Jika galas dipasang dengan tidak betul, membawa kepada senget, beban akan tertumpu pada tepi penggelek, mewujudkan "Tegasan Tepi." Ini boleh mengurangkan kapasiti beban teori lebih daripada 50 peratus. Oleh itu, dalam carian frekuensi tinggi, "Bearing Misalignment" kekal sebagai kata kunci ekor panjang kritikal yang berkaitan dengan pengiraan beban.
1.2 Penarafan Dinamik Asas lwn. Beban Statik
- Penilaian Beban Dinamik Asas (Ca): Ini merujuk kepada beban paksi malar yang boleh ditanggung oleh galas semasa berputar untuk mencapai hayat berkadar satu juta pusingan. Ini ialah metrik utama untuk menilai hayat operasi peralatan.
- Penilaian Beban Statik Asas (C0a): Ini merujuk kepada beban had di mana ubah bentuk kekal berlaku pada titik pusat sentuhan semasa galas pegun atau berputar pada kelajuan yang sangat perlahan. Ia menentukan keselamatan galas di bawah beban impak atau semasa permulaan. Menguasai perbezaan antara kedua-dua nilai ini ialah langkah pertama dalam Pemilihan Bearing.
2. Mengira Penarafan Beban Dinamik Asas (Ca) menggunakan ISO 281
Pengiraan penarafan beban dinamik adalah asas untuk meramalkan menanggung Hayat Keletihan. Untuk galas penggelek silinder tujahan, piawaian yang diiktiraf secara global ialah ISO 281 . Formula ini mempertimbangkan bukan sahaja dimensi fizikal tetapi juga kesan teknologi bahan dan ketepatan pemprosesan ke atas kapasiti beban.
2.1 Formula Standard ISO 281
Untuk galas penggelek silinder tujahan satu baris, penarafan beban paksi dinamik asas Ca (diukur dalam Newton) dikira menggunakan pembolehubah berikut:
Ca = fc * (Lw * cos alpha)^7/9 * Z^3/4 * Dw^29/27
2.2 Definisi Pembolehubah dan Kesannya
- fc (Faktor Geometri): Pekali bergantung pada geometri tertentu, kelas toleransi, dan kualiti bahan galas. Keluli galas berkualiti tinggi (seperti GCr15) biasanya mempunyai nilai fc yang lebih tinggi.
- Lw (Panjang Penggelek Berkesan): Panjang berkesan penggelek. Menambah panjang penggelek secara langsung meningkatkan kapasiti beban, tetapi penggelek yang terlalu panjang menjana geseran gelongsor yang ketara semasa putaran; oleh itu, pereka bentuk mesti mengimbangi nisbah aspek.
- Z (Bilangan Penggelek): Semakin banyak penggelek, semakin kurang daya yang dibawa oleh setiap penggelek individu, meningkatkan penarafan keseluruhan.
- Dw (Diameter Roller): Diameter penggelek mempunyai kesan eksponen pada kapasiti beban dan merupakan pembolehubah paling sensitif dalam reka bentuk.
2.3 Mengira Jangka Hayat (L10)
Selepas mendapat Ca, jurutera perlu mengira Peringkat Hayat (L10) . Untuk galas roller tujahan, formula pengiraan ialah:
L10 = (Ca / Pa)^10/3
Eksponen 10/3 (kira-kira 3.33) mencerminkan fakta bahawa galas roller lebih tahan lama sebelum kegagalan keletihan berbanding dengan galas bebola (yang menggunakan eksponen 3). Di tapak web korporat, menunjukkan ramalan hayat yang tepat ini meningkatkan kepercayaan pelanggan terhadap produk dengan ketara.
3. Kapasiti Beban Statik (C0a) dan Faktor Keselamatan
Dalam banyak aplikasi, galas tidak selalu dalam keadaan operasi berkelajuan tinggi. Sebagai contoh, apabila membuka injap berat atau pada masa kren mengangkat beban, galas tertakluk kepada tekanan yang besar semasa pegun. Dalam kes sedemikian, kita mesti bergantung pada ISO 76 standard untuk mengira kapasiti beban statik.
3.1 Mencegah Deformasi Kekal (Brinelling)
Kapasiti beban statik ditakrifkan sebagai beban yang mengakibatkan ubah bentuk kekal pada pusat sentuhan roller dan raceway yang paling banyak dimuatkan, tidak melebihi 0.0001 daripada diameter penggelek. Jika nilai ini melebihi, galas akan menghasilkan getaran dan bunyi yang teruk semasa putaran berikutnya. Ini biasanya dirujuk dalam carian industri sebagai "Kesan Brinelling."
3.2 Formula Pengiraan Statik
Formula umum untuk penarafan beban paksi statik C0a dinyatakan sebagai:
C0a = 220 * Z * Lw * Dw * sin alpha
pemalar 220 mewakili tahap prestasi keluli galas dikeraskan standard di bawah tahap tegasan sentuhan tertentu.
- Faktor Keselamatan (S0): Dalam kejuruteraan praktikal, kami memperkenalkan faktor keselamatan statik S0 = C0a / P0a. Untuk peralatan dengan beban impak, S0 sebanyak 3 atau lebih tinggi disyorkan; untuk peralatan ketepatan, S0 sepatutnya lebih tinggi untuk memastikan tiada ubah bentuk plastik menjejaskan ketepatan.
4. Perbandingan Operasi: Faktor Pelarasan Beban
Keadaan kerja sebenar jauh lebih kompleks daripada keadaan makmal. Pelinciran, suhu dan ketepatan pemasangan semuanya bertindak sebagai "faktor pembetulan" yang secara langsung mempengaruhi kapasiti beban berkesan galas.
| Faktor Kesan | Pembolehubah | Kesan terhadap Kapasiti | Cadangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Operasi | kaki | Penurunan ketara melebihi 120C | Gunakan keluli yang distabilkan haba |
| Keadaan Pelinciran | kappa | Pelinciran yang lemah menyebabkan sentuhan logam | Pastikan nisbah kelikatan kappa > 1.5 |
| Ralat Penjajaran | beta | Sudut kecondongan kecil menyebabkan kepekatan beban | Gunakan pencuci sfera atau tempat duduk menjajarkan sendiri |
| Kesucian Bahan | aISO | Kekotoran membawa kepada spalling awal | Pilih keluli ternyahgas vakum atau ESR |
| Kelajuan Operasi | n | Daya sentrifugal meningkatkan tekanan | Sahkan spesifikasi Kelajuan Mengehadkan |
5. Soalan Lazim (FAQ)
S1: Bolehkah Galas Penggelek Silinder Teras mengendalikan beban jejarian?
Tidak. Galas ini direka khusus untuk beban paksi. Oleh kerana penggelek disusun berserenjang dengan paksi aci, daya jejarian menyebabkan geseran teruk dengan sangkar atau bahkan boleh menyebabkan keruntuhan pemasangan. Jika daya jejari hadir, sila gunakan galas penggelek jarum dalam kombinasi.
S2: Mengapakah eksponen hayat L10 berbeza daripada galas bebola?
Ini disebabkan oleh perbezaan dalam mekanik sentuhan. Galas bebola menggunakan sentuhan titik, yang menghasilkan kepekatan tegasan yang lebih tinggi dan eksponen 3. Galas penggelek silinder menggunakan sentuhan talian, yang mengagihkan tegasan dengan lebih sekata, dengan itu menggunakan eksponen unggul 10/3.
S3: Bagaimanakah kelikatan pelinciran menjejaskan beban Berkesan?
Ketebalan filem minyak pelincir menentukan sama ada puncak kekasaran permukaan sentuhan akan berlanggar. Walaupun penarafan beban teori adalah tinggi, jika kelikatan minyak terlalu rendah, hayat perkhidmatan sebenar mungkin kurang daripada 10 peratus daripada nilai yang dikira.
6. Rujukan dan Piawaian Teknikal
- ISO 281:2007 : Galas bergolek — Penarafan beban dinamik dan hayat penarafan.
- ISO 76:2006 : Galas bergolek — Penarafan beban statik.
- Standard ANSI/ABMA 11 : Penarafan Beban dan Hayat Keletihan untuk Galas Gelek.
- Harris, T. A. dan Kotzalas, M. N. : Analisis Galas Bergolek, Vol 1 dan 2 , CRC Press. (Buku teks standard industri untuk analisis bearing).
