Kako odabrati ležaj

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

Kuglični ležajevi
Valjkasti ležajevi
Unutar ovih grupa postoje potkategorije ležajeva koji imaju jedinstvene značajke ili optimizirane dizajne za poboljšanje performansi.
U ovom ćemo članku pokriti četiri stvari koje morate znati o svojoj primjeni kako biste odabrali pravu vrstu ležaja.

Pronađite opterećenje ležaja i nosivost
Opterećenja ležaja općenito se definiraju kao sila reakcije koju komponenta djeluje na ležaj tijekom uporabe.
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 čimbenika pri odabiru ležaja.
Opterećenja ležaja mogu biti aksijalna (potisna), radijalna ili kombinirana.
Aksijalno (ili potisno) opterećenje ležaja je kada je sila paralelna s osi osovine.
Opterećenje radijalnog ležaja 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 opterećenja
Kuglični ležajevi dizajnirani su sa sfernim kuglicama i mogu raspodijeliti opterećenja na površinu srednje veličine.Obično rade bolje za terete male do srednje veličine, raspoređujući terete preko jedne kontaktne točke.
Dolje je brza referenca za vrstu opterećenja ležaja i najbolji kuglični ležaj za posao:
Radijalna (okomita na osovinu) i mala opterećenja: Odaberite radijalne kuglične ležajeve (također poznate kao kuglični ležajevi s dubokim utorima).Radijalni ležajevi su neki od najčešćih tipova ležajeva na tržištu.
Aksijalna (potisna) (paralelna s osovinom) opterećenja: Odaberite potisne kuglične ležajeve
Kombinirana, radijalna i aksijalna opterećenja: Odaberite ležaj s kutnim kontaktom.Kuglice dodiruju stazu za klizanje pod kutom koji bolje podnosi kombinirana opterećenja.
Valjkasti ležajevi i opterećenje ležaja
Valjkasti ležajevi dizajnirani su s cilindričnim valjcima koji mogu raspodijeliti opterećenja na veću površinu od kugličnih ležajeva.Oni obično bolje rade za aplikacije s velikim opterećenjem.

Dolje je brza referenca za vrstu opterećenja ležaja i najbolji valjkasti ležaj za posao:
Radijalna (okomita na osovinu) opterećenja: Odaberite standardne cilindrične valjkaste ležajeve
Aksijalna (potisna) (paralelna s osovinom) opterećenja: Odaberite cilindrične potisne ležajeve
Kombinirana, radijalna i aksijalna opterećenja: Odaberite konusni valjkasti ležaj
Brzine vrtnje
Brzina rotacije vaše aplikacije sljedeći je čimbenik na koji treba obratiti pozornost pri odabiru ležaja.
Ako će vaša aplikacija raditi pri velikim brzinama rotacije, onda su kuglični ležajevi obično preferirani izbor.Imaju bolje performanse pri većim brzinama i nude veći raspon brzina od valjkastih ležajeva.
Jedan od razloga je taj što je kontakt između kotrljajućeg elementa i staza za klizanje u kugličnom ležaju točka umjesto kontaktne linije, kao kod valjkastih ležajeva.Budući da kotrljajući elementi pritišću kliznu stazu dok se kotrljaju po površini, dolazi do mnogo manje deformacije površine kod točkastih opterećenja od kugličnih ležajeva.

Centrifugalna sila i ležajevi
Još jedan razlog zašto je kuglični ležaj bolji za primjene pri velikim brzinama jesu centrifugalne sile.Centrifugalna sila definirana je kao sila koja gura tijelo koje se kreće oko središta prema van, a proizlazi iz inercije tijela.
Centrifugalna sila je glavni ograničavajući čimbenik brzine ležaja jer se pretvara u radijalna i aksijalna opterećenja na ležaju.Budući da valjkasti ležajevi imaju veću masu od kugličnih ležajeva, valjkasti ležaj će proizvoditi veću centrifugalnu silu od kugličnih ležajeva iste veličine.

Smanjite centrifugalnu silu s materijalom od keramičkih kuglica
Ponekad je brzina aplikacije iznad ocjene brzine kugličnog ležaja.
Ako se to dogodi, jednostavno i uobičajeno rješenje je promijeniti materijal kugličnog ležaja s čelika na keramiku.Time veličina ležaja ostaje ista, ali nudi otprilike 25% veću ocjenu brzine.Budući da je keramički materijal lakši od čelika, keramičke kuglice proizvode manje centrifugalne sile za bilo koju brzinu.

Primjene velike brzine najbolje rade s ležajevima s kutnim kontaktom
Kutni kontaktni ležajevi najbolji su izbor ležaja za primjenu pri velikim brzinama.Jedan od razloga je taj što su kuglice manje, a manje kuglice teže i proizvode manju centrifugalnu silu pri rotaciji.Kutni kontaktni ležajevi također imaju ugrađeno predopterećenje na ležajevima koje radi pomoću centrifugalnih sila kako bi se kuglice pravilno kotrljale u ležaju.
Ako projektirate primjenu velike brzine, tada ćete željeti ležaj visoke preciznosti, obično unutar klase preciznosti ABEC 7.
Ležaj manje preciznosti ima više dimenzionalnog "prostora za pomicanje" kada je proizveden od ležaja visoke preciznosti.Stoga, kada se ležaj koristi pri velikim brzinama, kuglice se brzo kotrljaju preko klizne staze ležaja s manjom pouzdanošću što može dovesti do kvara ležaja.
Visokoprecizni ležajevi proizvedeni su prema strogim standardima i imaju vrlo malo odstupanja od specifikacija kada su proizvedeni.Visokoprecizni ležajevi pouzdani su za primjene koje se odvijaju brzo jer osiguravaju dobru interakciju kuglice i klizne staze.

Odstupanje i krutost ležaja
Otklon ležaja je količina kojom osovina kruži od svog geometrijskog središta dok se okreće.Neke primjene, poput vretena alata za rezanje, dopustit će samo malu devijaciju na njegovim rotirajućim komponentama.
Ako projektirate ovakvu primjenu, odaberite ležaj visoke preciznosti jer će proizvoditi manja odstupanja sustava zbog uskih tolerancija prema kojima je ležaj proizveden.
Krutost ležaja otpor je sili koja uzrokuje odstupanje osovine od svoje osi i igra ključnu ulogu u smanjenju isticanja osovine.Krutost ležaja dolazi od interakcije kotrljajućeg elementa i staze za kotrljanje.Što je kotrljajuće tijelo više pritisnuto u stazu za kotrljanje, uzrokujući elastičnu deformaciju, veća je krutost.

Krutost ležaja obično se kategorizira prema:
Aksijalna krutost
Radijalna krutost
Što je veća krutost ležaja, potrebna je veća sila za pomicanje osovine tijekom uporabe.
Pogledajmo kako to funkcionira s preciznim ležajevima s kutnim kontaktom.Ovi ležajevi obično dolaze s proizvedenim pomakom između unutarnje i vanjske klizne staze.Kada se ugrade ležajevi s kutnim kontaktom, pomak se uklanja što uzrokuje da se kuglice utiskuju u klizni kanal bez ikakve vanjske sile.To se naziva prednaprezanje i proces povećava krutost ležaja čak i prije nego što ležaj osjeti bilo kakvu silu primjene.

Podmazivanje ležajeva
Poznavanje vaših potreba za podmazivanjem ležajeva važno je za odabir pravih ležajeva i to treba 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 klizne staze ležaja koji pomaže u sprječavanju trenja i pregrijavanja.
Najčešća vrsta podmazivanja je mast, koja se sastoji od ulja sa sredstvom za zgušnjavanje.Sredstvo za zgušnjavanje zadržava ulje na mjestu, tako da ne napušta ležaj.Dok se kuglica (kuglični ležaj) ili valjak (valjkasti ležaj) kotrlja preko masti, sredstvo za zgušnjavanje se odvaja ostavljajući samo film ulja između kotrljajućeg elementa i klizne staze ležaja.Nakon što kotrljajuće tijelo prođe, ulje i sredstvo za zgušnjavanje ponovno se spajaju.
Za primjenu pri velikim brzinama važno je znati brzinu kojom se ulje i zgušnjivač mogu odvojiti i ponovno spojiti.To se naziva primjena ili vrijednost n*dm ležaja.
Prije nego odaberete mast, morate pronaći ndm vrijednost za svoju primjenu.Da biste to učinili, pomnožite broj okretaja u minuti s promjerom središta kuglica u ležaju (dm).Usporedite svoju ndm vrijednost s maksimalnom vrijednošću brzine masti koja se nalazi na podatkovnoj tablici.
Ako je vaša vrijednost n*dm veća od vrijednosti maksimalne brzine maziva na podatkovnoj tablici, tada mazivo neće moći osigurati dovoljno podmazivanja i doći će do prijevremenog kvara.
Još jedna opcija podmazivanja za primjene pri velikim brzinama su sustavi s uljnom maglom koji miješaju ulje sa komprimiranim zrakom i zatim ga ubrizgavaju u klizni kanal ležaja u odmjerenim intervalima.Ova opcija je skuplja od podmazivanja mašću jer zahtijeva vanjski sustav miješanja i mjerenja i filtrirani komprimirani zrak.Međutim, sustavi s uljnom maglicom omogućuju ležajevima rad pri većim brzinama, a pritom stvaraju nižu količinu topline od podmazanih ležajeva.
Za primjene s manjim brzinama uobičajena je uljna kupka.Uljna kupka je kada je dio ležaja uronjen u ulje.Za ležajeve koji će raditi u ekstremnim okruženjima, može se koristiti suho mazivo umjesto maziva na bazi nafte, ali životni vijek ležaja obično je skraćen zbog prirode filma maziva koji se s vremenom razgrađuje.Postoji nekoliko drugih čimbenika koje treba uzeti u obzir pri odabiru maziva za vašu primjenu, pogledajte naš opširni članak „Sve što trebate znati o podmazivanju ležajeva.

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

Pronađite opterećenje ležaja i nosivost
Prvo, znajte vrstu i količinu opterećenja ležaja koju će vaša aplikacija staviti na ležaj.Teret male do srednje veličine obično najbolje funkcionira s kugličnim ležajevima.Primjene s velikim opterećenjem obično najbolje funkcioniraju s valjkastim ležajevima.

Znajte brzinu rotacije svoje aplikacije
Odredite brzinu rotacije svoje aplikacije.Velike brzine (RPM) obično najbolje funkcioniraju s kugličnim ležajevima, a niske brzine obično najbolje funkcioniraju s valjkastim ležajevima.

Faktor odstupanja i krutosti ležaja
Također želite odrediti kakvu će vrstu odstupanja dopustiti vaša aplikacija.Ako primjena dopušta samo mala odstupanja, onda je kuglični ležaj najvjerojatnije vaš najbolji izbor.

Pronađite pravo podmazivanje za svoje potrebe ležajeva
Za primjene pri velikim brzinama, izračunajte svoju vrijednost n*dm, a ako je veća od maksimalne brzine maziva, tada mazivo neće moći osigurati dovoljno podmazivanja.Postoje i druge opcije poput zamagljivanja uljem.Za primjenu pri malim brzinama, uljna kupka je dobar izbor.
Pitanja?Naši inženjeri na licu mjesta voljeli bi štreberski raditi s vama i pomoći vam odabrati najbolji ležaj za vašu primjenu.