Структурне карактеристике конусних ваљкастих лежајева дају им јединствене техничке предности: имају високу радијалну носивост упоредиву са цилиндричним ваљкастим лежајевима, и могу да издрже и радијална и аксијална оптерећења попут кугличних лежајева са дубоким жљебом; Ваљак може постићи чисто ваљање, са ниским коефицијентом трења, погодан за радне услове велике брзине. Због тога се конусни ваљкасти лежајеви широко користе у областима као што су аутомобили, алатне машине, металургија, ваздухопловство, железница, инжењерске машине, пољопривредне машине итд., И други су по величини тип котрљајућих лежајева након кугличних лежајева са дубоким жљебовима. Међутим, сложеност геометрије, механике и кинематике у конусним ваљкастим лежајевима такође отежава њихову производњу. Неопходно је стриктно контролисати тачност обраде главних делова као што је прстен, посебно конусни ваљак, иначе ће то озбиљно утицати на реализацију његове функционалне употребе и перформансе.
1 Статус стандардизације конусних ваљака
Конусни ваљак је најтеже за обраду у котрљајућем елементу лежајева (слика 1), а његов геометријски облик је сложенији од кугличног, цилиндричног и игличастог ваљка; Захтев за тачност је већи него код сферних ваљака. Због тога су конусни ваљци најтипичнији репрезентативни производ у елементима за котрљање, посебно у ваљцима.
Због потешкоћа у обједињавању унутрашњих структурних параметара конусних ваљкастих лежајева међу различитим предузећима, ниво стандардизације конусних ваљака је релативно низак. За разлику од цилиндричних и игличастих ваљака, који већ имају међународне и националне стандарде за спецификације величине, тешко је организовати масовну производњу. Истовремено, сваки тип ваљка захтева велику количину скупих улагања у рад, карте, количине и калупе, што у великој мери омета његов технолошки напредак.
Кина је тренутно једина земља на свету која је посебно формулисала индустријске стандарде за конусне ваљке (Јапан наводи само једноставан садржај као референцу у додатку ЈИС Б1506:20{{12} }5 ваљака за котрљајуће лежајеве). Међутим, у индустријском стандарду ЈБ/Т 10235-2001 „Технички услови за конусне ваљке котрљајућих лежајева“, наведене су само одговарајуће толеранције, технички захтеви и други садржаји, а параметри спецификације димензија Дв × Лв × 2 нису укључени φ, Као што је приказано на слици 2. Међу њима, ниво толеранције конусних ваљака је подељен на 4 нивоа, односно 0, И, ИИ и ИИИ, са рангирањем тачности од високог до ниског. Као општи принцип подударања, ваљци толеранције нивоа 0 су погодни за лежајеве толеранције нивоа 2, ваљци нивоа И су погодни за лежајеве нивоа 4, ваљци нивоа ИИ су погодни за лежајеве нивоа 5 и 6, а ваљци нивоа ИИИ се углавном користе за ниво 0 лежајеви. Високо прецизни ваљци се углавном користе за лежајеве у неким областима као што су алатне машине и брзе железнице, као што су лежајеви вретена машина за координатно бушење који захтевају оцену 2.
Слика 2 Главни димензионални параметри конусних ваљака
Иако не постоје национални или индустријски стандарди успостављени у иностранству, многе познате компаније за лежајеве и професионални произвођачи ваљака успоставили су интерне стандарде. Неки стандарди предузећа имају веома широк утицај, не само да играју добру регулаторну улогу у технологији и производњи конусних ваљака, већ такође промовишу комерцијализацију конусних ваљака међу предузећима, па чак и на међународном нивоу. Међу њима, британски конусни ваљкасти лежајеви предвођени Тимкеном у Сједињеним Државама, прецизирали су спецификације величине конусних ваљака. Једна спецификација величине ваљка може се заменити и користити за више модела лежајева како би се постигла што је могуће већа масовна производња.
2 Испитивање предмета за конусне ваљке
Тешкоћа обраде конусних ваљака огледа се и у томе што су међу ваљкастим елементима најчешћи предмети које треба контролисати и прегледати.
Ставке за испитивање величине и позиционих грешака производа конусних ваљака у кинеској индустрији лежајева углавном укључују 7 ставки: пречник, варијацију пречника, дужину, угао конуса, заобљеност, извлачење великог краја ваљка до конусне површине, облик контуре површине ваљка, као и храпавост површине, изглед (пукотине, итд.), квалитет термичке обраде (као што је тврдоћа), резидуални магнетизам, итд. Али неке стране компаније за лежајеве имају много више повезаних пројеката испитивања. Узимајући компанију А у иностранству као пример, она је тестирала преко 20 артикала на грешке у величини и положају готових конусних ваљака; Шематски дијаграм пројекта детекције грешака облика и положаја за конусне ваљке стране компаније Б приказан је на слици 3. Само за пројекат таласастости тестирано је 8 индикатора на површини котрљања и основној површини лопте, подељених на нискофреквентне и високофреквентне. , радијални и ободни.
Слика 3: Инспекцијски предмети за грешке у облику и положају конусних ваљака од стране стране компаније Б
3 Захтеви за карактеристике радних површина конусних ваљака
При пројектовању и обради конусних ваљака најважнији су захтеви за карактеристике њихове радне површине, а то су конвексност ваљака и сферна основна површина.
3.1 Конвексност ваљка
Из методе прорачуна основних параметара перформанси „основно номинално динамичко оптерећење и називни век” лежајева, примењив услов је да „расподела напона на контакту ваљка и стазе гоњења буде уједначена”. Да би се обезбедио овај услов, поред унутрашњих и спољашњих стаза клизања који се могу модификовати у конвексне, најчешћа пракса је конвексна на котрљајућој површини ваљка. Нарочито када је потребна избочина мала, стаза за трчање се може обрадити по правим линијама. Да би се смањили процеси и уштедели трошкови, на ваљку се обрађује само избочина.
Уобичајени конвексни облици ваљака укључују пуни лук, линију корекције лука и логаритамску криву. Поређење дистрибуције контактног напона коју су формирали под малим и великим оптерећењима са правим ваљцима (узимајући за пример цилиндричне ваљке) приказано је на слици 4. Може се видети да логаритамска крива конвексни ваљак има најидеалнију расподелу контактног напона. .
Због чињенице да је конвексност ваљка углавном мера предузета да се побољша дистрибуција контактног напрезања између ваљка и стазе клизања, односно да се повећа носивост лежаја, није увек случај да ли ваљак мора имати конвексност када лежиште примењује се на услове нижег оптерећења или су важнији други захтеви за коришћење. Избор облика конвексности такође треба да се заснива на различитим захтевима употребе, посебно могућности имплементације процеса.
(1) За апликације као што су мала оптерећења, стабилан рад и ниска бука, препоручљиво је користити равне обичне ваљке.
(2) Због чињенице да је код обраде конвексности ваљка најлакше обезбедити облик пуне лучне конвексности (линијама корекције лука је тешко постићи глатки прелаз на пресеку лука и равних сегмената; логаритамске криве су такође тешке за постизање бесконачности на крајњој страни), многе познате стране компаније користе пуну лучну конвексност за ваљке (укључујући конусе и цилиндре) у општим применама.
Слика 4 Облик конвексности ваљка и дистрибуција контактног напона
Конвексни облик линије корекције лука је избор "типа корекције" који пада између конвексног облика пуног лука и логаритамске криве, са широм применљивошћу. За избор равних сегмената, обично је 50% до 70% ефективне дужине ваљка. На пример, јапанска компанија дели ваљке за конвексност линије корекције лука на два типа: стандардни тип (прави сегмент чини 60%) и побољшани тип (прави сегмент чини 50%). Међу њима, побољшани ваљак је повољнији у прилагођавању ексцентричним оптерећењима.
Линије корекције лука и конвексност логаритамске криве су теоретски супериорне у односу на праве линије и пуну конвексност лука, али их је теже обрадити. Ако је стварна грешка облика обраде превелика, сингуларне тачке дистрибуције контактног напона ће се генерисати у тачки грешке, која ће уместо тога постати слаба карика за појаву замора, хабања и других феномена квара. Конвексни ваљак линије за корекцију лука домаћег предузећа, као што је приказано на слици 5, није успео да постигне глатку транзицију на пресеку лука и правог дела, што је резултирало неуспехом љуштења од замора. Измерена крива конвексности логаритамске криве конусног ваљка познате иностране компаније приказана је на слици 6, што показује да је достигао висок ниво обраде.
Слика 5 Пример заморног лома конвексног ваљка са линијом корекције лука
Слика 6. Мерење конвексности логаритамске криве конусног ваљка познате иностране компаније
Према анализи сила структурних карактеристика конусних ваљкастих лежајева, контактни облик између ваљка и стазе клизања приказан је на слици 7. Како је контактни напон на малом крају ваљка нешто већи од оног на великом крају, конвексни облик треба да буде асиметричан, то јест, конвексност на малом крају треба да буде већа од оне на великом крају. У стварној производњи, ради погодности, често се користи симетрична обрада. Било да се ради о конвексности пуног лука, линије корекције лука или конвексности логаритамске криве, метода благог померања ка већем крајњем правцу са ефективним центром дужине ваљка као координатним пореклом може се усвојити да би се постигле различите мере конвексности на оба краја ваљак.
Слика 7 Контактни облик конусног ваљка
(6) Метода конвексне обраде. Обични ваљци углавном користе брушење као завршну обраду, док високо прецизни ваљци треба да користе ултра прецизну машинску обраду као завршну обраду (ако је конвексност мала, на пример испод 0.005 мм, може се користити директна ултра прецизна обрада , ако је конвексност велика, може се "прво измлети па онда прекорачити").
(7) Након што се ваљак обради са конвексношћу, грешка заобљености конвексног дела генерално се погоршава. Ако се користи за лежајеве са малом буком, грешку заобљености конвексног дела ваљка треба контролисати.
3.2 Основна површина ваљкасте кугле
Када је конусни ваљкасти лежај у раду, стање силе конусног ваљка је приказано на слици 8, то јест, велика крајња страна ваљка ће се природно наслонити на ивицу великог унутрашњег прстена због утицаја стазе клизања и конусни угао ваљка. Стога је велика крајња страна ваљка такође још једна важна радна површина конусног ваљка. Форма кретања између велике крајње стране ваљка и велике ивице унутрашњег прстена је клизна. Да би се обезбедило ефикасно подмазивање у релативно неповољним условима кретања, велика ивица унутрашњег прстена је обично дизајнирана као сферна, нагнута или благо конвексна површина. Након експерименталног истраживања и поређења на различитим врстама површина као што су сферне, нагнуте и конусне површине, сферне површине су у основи најбољи избор за велику завршну страну ваљка. Због тога се велика крајња страна конусних ваљака обично назива "сферична основна површина".
Слика 8 Стање силе конусних ваљака
Полупречник сферне основе се обично узима као {{0}}.95 (или 0.96) дужине врха конуса. У овом тренутку, облик контактне тачке је елипса, која помаже да се формира еластични флуид динамички подмазујући филм и има мањи контактни напон и бољу способност против искошења. Неке стране компаније, да би се прилагодиле различитим условима коришћења, имају шири опсег вредности полупречника сферне основе, па чак могу узети и 0.75-0.96 дужине врха конуса.
Завршна обрада основне површине лопте је брушење, тако да је храпавост површине тешко достићи ниво ултра прецизности као што је површина пречника. Коришћењем комбинованог брусног точка од смоле за скроз брушење, храпавост површине Ра може да достигне {{0}}.125 μ Испод м, најбољи ниво може да достигне 0,08 μ Око м.
4 Проблеми и решења конусних ваљака у Кини
Због релативно назадне опреме и технологије за обраду, већина предузећа у Кини се и даље ослања на појединачне машине или једноставне производне линије. Постоји много процеса и многим везама се углавном управља ручно, што резултира великим разликама у тачности обраде и лошом стабилношћу квалитета производа. Стога су они увек били на релативно ниском нивоу. Само ваљци класе ИИИ могу се масовно производити; Део њих може да произведе ваљке ИИ степена; Ваљци класе И и разреда 0 у основи нису у стању да стабилно производе. Главни проблеми који постоје укључују: варијацију пречника и храпавост површине конусних површина, грешку угла конуса, варијацију дужине, грешку заобљености, облик конвексности (уклапање конвексности логаритамске криве, глатки прелаз конвексности линије корекције лука), извлачење површине куглице и површине храпавост, величина нерадне површине и грешка у положају, итд. Узимајући за пример храпавост површине, грешку заобљености и грешку угла конуса кружних конусних површина, напредни нивои у иностранству су Ра0.06-0. 16, односно μ м. 0.8 μ М (чак и до 0.3) μ Око м), ± 1 μ м. У Кини, Ра је генерално између {{10}}.1 и 0,25, 1,5, ± 2 μ М. Са напретком технологије последњих година, дошло је до значајних побољшања у варијацији пречника, храпавости површине конусне површине и извлачење површине базе лопте. Међутим, и даље постоје значајне празнине у облику конвексности, храпавости површине сферних основних површина, грешци конусног угла и квалитету нерадне површине.
Да би се решили проблеми везани за величину и позиционе грешке поменуте горе, прво се мора користити напредна опрема за обраду, а тренутно постоји обећавајући тренд развоја.
(1) Нека предузећа су увела опрему за обраду са међународним напредним нивоима, као што је увођење брзих машина са двоструким кликом компаније Сакамура компаније у Јапану за осовине за плочице; Вазхи и Луоианг ЛИЦ су представили машине за млевење спољашњег пречника и кугличне базе немачке компаније Модлер. Увођење ових уређаја не само да доноси напредну технологију, већ и у великој мери мења традиционални концепт производње конусних ваљака.
(2) Пуианг Беииинг је развио најнапреднију потпуно аутоматску конусну производну линију за млевење ваљака у Кини, која остварује функције као што су аутоматско утовар и истовар, транспорт, мерење, компензација, итд., у основи елиминишући ручне операције, постижући прецизност обраде класе И ниво ваљка, и избегавање огреботина на површини ваљка; Прецизна машина за брушење без центра са конусним ваљком коју је развио Ксинкианг Рисхенг може испунити захтеве ваљака класе ИИ са прецизношћу обраде.
(3) Машина за полирање коју је развио Далиан Лонгзхенг може смањити храпавост површине ваљака за 1-2 нивое и значајно побољшати квалитет изгледа вршењем третмана полирања након брушења на ваљцима или ултра прецизности. Његова машина за полирање се не користи само у домаћим предузећима за лежајеве, већ су је купила и користила инострана предузећа за лежајеве као што су Тимкен и Сцхаеффлер.
Поред тога, као одговор на кратак век трајања конусних ваљкастих лежајева, а квар конусних ваљака је главни фактор, поред употребе конвексних ваљака, посебно конвексних ваљака логаритамске криве, висококвалитетне сировине (као што је вакуум високе чистоће дегасирани челик или челик за претапање електрошљаке), висококвалитетни површински хладно вучени сребрни светли материјали (као што су огуљени материјали, полирани материјали) и напредне технологије топлотне обраде (као што је заштитна атмосфера или атмосфера која се може контролисати). Ово је најкритичнији предуслов да се избегне рани квар конусних ваљака и утиче на радни век конусних ваљкастих лежајева.
5 Производња високо прецизних ваљака
Високо прецизни конусни ваљци су углавном ваљци мале величине. Узимајући за пример пречник ваљка Дв мањи од или једнак 25 мм, за производњу ваљака високе прецизности разреда 0 и И, генерално треба користити следећу опрему за обраду, процесну технологију и напредне концепте.
(1) Грубо обликовање усваја брзу машину са двоструким кликом, са сребрним светлим материјалом, затвореним обликовањем, мањим бројем прстенастих каишева, малим резервама и може да обезбеди захтеве за димензију и толеранцију положаја нерадних површина као што су конкавне јаме на основна површина кугле, мале чеоне површине (без брушења), ивице итд. које се неће обрађивати у будућности.
(2) Процес брушења усваја ЦНЦ машине алатке, са 2-3 циклусима машинске обраде, а конвенционално секундарно каљење, хладна обрада, додатно каљење, третман старењем и друге мере су усвојене за побољшање структуре и стабилности димензија ваљака.
(3) Површина конуса ваљка мора да усвоји ултра прецизност као завршни процес обраде да би се постигао захтевани ниски ниво храпавости површине и побољшали услови квалитета као што су заобљеност, таласастост и слој који се погоршава при млевењу.
(4) Мала крајња страна ваљка се обрађује брушењем. Да би се обезбедило глатко кретање високо прецизних конусних ваљкастих лежајева и спречило нагињање ваљака, мала заштитна ивица унутрашњег прстена је такође брушена како би се контролисала варијација димензија унутрашњег прстена. Одговарајућа варијација дужине ваљака такође треба да буде стриктно обавезна, тако да се мала чеона површина формирана хладним ковањем такође мора брусити.
(5) Методе мерења се углавном ослањају на прецизно мерење инструмента. За главне ставке и параметре грешке димензионалних и позиционих грешака, усвојено је мерење прецизности инструмента (укључујући мерење на мрежи); За нерадне површине као што су шупљине и ивице, традиционална квалитативна мерења, као што су шаблони, такође треба да се пребаце на квантитативна мерења као што су координатни пројектори и површински профилери. На пример, за прецизне ваљке који се користе у пољима велике брзине, ако ивице нису доследне или коаксијалност жлебова није добра, ваљак ће доживети насилне флуктуације центрифугалне силе током кретања због неравнотеже масе, што доводи до појава као што је нагињање ваљка.
(6) Инспекцију пукотина треба контролисати коришћењем више метода. Због чињенице да су сировине за ваљак и накнадни процеси као што су челична жица за хладно вучење, обликовање хладном главом и млевење склони стварању пукотина и других недостатака, ово је најчешћи проблем квалитета у обради ваљака. Због тога се морају користити различите методе инспекције као што су прање киселином, вртложна струја и магнетни прах како би се осигурало да ваљци немају озбиљних недостатака као што су пукотине.
(7) Разврставање ваљака треба да даје приоритет коришћењу онлајн „групања сегмената картица“ како би се одржала доследност у величини и тачности положаја серија ваљака што је више могуће, како би се испунили захтеви „случајног склапања“ конусних ваљкастих лежајева.
(8) Окружење за обраду и тестирање треба мерити у лабораторији. Прецизни процес обраде и окружење за тестирање треба да задовоље захтеве "мерне собе", са условима као што су константна температура, влажност, чистоћа и изолација вибрација, како би се минимизирао утицај фактора околине на алатну машину, радни предмет и опрему за испитивање , како би се обезбедила релативна стабилност и конзистентност обраде и тачности мерења.
6. Закључак
Конусни ваљци су репрезентативни производи са највећом потешкоћом обраде међу котрљајућим елементима лежајева. За производњу висококвалитетних конусних ваљака, посебно високо прецизних конусних ваљака, опрема за обраду је главни приоритет. Многе напредне процесне технологије могу се постићи само ослањањем на напредну машинску опрему. Истовремено, потребно је дубоко разумевање техничких карактеристика конусних ваљака, поседовање напредних техничких идеја и концепата, како би се разјаснио правац технолошког напретка конусних ваљака на вишем нивоу. Са увођењем опреме за обраду из иностранства и независним истраживањем и развојем, верује се да ће кинески квалитет производа и технички ниво конусних ваљака дефинитивно постићи значајне помаке у блиској будућности.
2024 3. априлаНедеља ВБМПрепорука производа:
Супер завршна ролна:
Имамо 30 година искуства у пројектовању и производњи котрљајућих елемената лежајева и индустрији алата са ИСО9001 и ИАТФ16949. Алати за машину за хладно сабијање, струг, брусилицу ће се производити према вашим захтевима.
