- TEL:
+86-574-63269198
+86-574-63261058
- FAKS:
+86-574-63269198
+86-574-63261058
- E-MAIL:
- ADRESA:
Industrijska zona Henghe Ningbo, Zhejiang, Kina.
- PRATITE NAS:
Dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom prvenstveno se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju istovremeno rukovanje visoka radijalna opterećenja, značajna aksijalna opterećenja iz oba smjera i momentna opterećenja — sve unutar kompaktnog ležaja od jedne jedinice. Oni su inženjersko rješenje izbora kad god se osovina ili rotirajući sklop moraju čvrsto poduprijeti na jednom mjestu bez složenosti uparivanja dva odvojena jednoredna ležaja.
U praktičnom smislu, ovi se ležajevi pojavljuju u vretenima alatnih strojeva, vratovima valjka valjaonice, teškim industrijskim mjenjačima, osovinama pumpi i kompresora, sustavima nagiba vjetroturbina i preciznim aktuatorima u svemiru — svugdje gdje kombinirana nosivost, aksijalna krutost i precizna točnost rada moraju koegzistirati u jednom položaju ležaja. Njihovi kontaktni kutovi obično se kreću od 25° do 40° , s višim kutovima koji osiguravaju veću aksijalnu nosivost i manjim kutovima koji pogoduju većim brzinama i radijalnom kapacitetu.
Za razumijevanje primjene, pomaže razumjeti što strukturalno razlikuje ovu vrstu ležaja. Dvoredni kotrljajući ležaj sa kutnim kontaktom sastoji se od dva reda kotrljajućih elemenata — bilo suženih valjaka ili cilindričnih valjaka s nagnutim kanalima za klizanje — raspoređenih u suprotnoj konfiguraciji (leđa u leđa ili licem u lice) unutar jednog vanjskog prstena i često unutarnjeg sklopa prstena.
Ovaj nasuprotni raspored stvara dvije linije opterećenja koje konvergiraju (lice u lice / O-raspored) ili odstupaju (leđa-u-leđa / X-raspored) u odnosu na os ležaja. Rezultat je ležajna jedinica koja može:
Raspored leđa uz leđa (X) nudi vrhunsku otpornost na momentno opterećenje jer se linije opterećenja odvajaju prema van, stvarajući širi virtualni raspon ležaja. Raspored licem u lice (O) je tolerantniji na neusklađenost osovine i toplinsko širenje. Izbor između ovih konfiguracija određuje prikladnost za određena okruženja primjene.
Jedna od najzahtjevnijih i najčešćih primjena dvorednih valjkastih ležajeva s kutnim kontaktom je u vretenima alatnih strojeva — rotirajućim vratilima koja drže i pokreću rezne alate ili izratke u tokarilicama, glodalicama, brusilicama i obradnim centrima.
U tom kontekstu, ležaj mora zadovoljiti kontradiktorne zahtjeve istovremeno: mora biti dovoljno krut da se odupre silama rezanja (koje stvaraju i radijalna i aksijalna opterećenja plus momente savijanja) dok radi s dovoljnom točnošću da proizvede strojno obrađene površine unutar mikrometarskih tolerancija. Ležajevi vretena u strojevima za precizno brušenje mogu biti potrebni za održavanje radijalnog odstupanja ispod 1 mikrometra (0,001 mm) radnim brzinama koje mogu premašiti 15 000 okretaja u minuti.
Dvoredni kuglični ležajevi s kutnim kontaktom u rasponu kontaktnog kuta od 15° do 25° dominiraju visokobrzinskim završetkom ove primjene, dok dvoredni konusni valjkasti ležajevi s kontaktnim kutovima od 30° do 40° služe vretenima za teže uvjete, niže brzine koje se nalaze u teškim centrima za tokarenje i bušilicama. Ključna prednost u oba slučaja je da jedan položaj ležaja obrađuje sve smjerove opterećenja — pojednostavljuje dizajn vretena, smanjuje duljinu kućišta i poboljšava upravljanje toplinom u usporedbi s rasporedima s dva ležaja.
Valjaonice koje se koriste u proizvodnji čelika, aluminija i bakra izlažu ležajeve nekim od najtežih uvjeta kombiniranog opterećenja u industrijskim strojevima. Radni valjci i pomoćni valjci u vrućoj ili hladnoj valjaonici doživljavaju ogromne radijalne sile od pritiska valjanja — sile koje mogu doseći nekoliko milijuna Newtona u teškim pločastim mlinovima — dok istovremeno doživljava značajne aksijalne sile od bočne krune valjka i materijala koji se oblikuje.
Četveroredni konusni valjkasti ležajevi (koji su u biti dvije dvoredne jedinice sklopljene zajedno) dominantan su izbor za položaje vrata valjaka valjaonice, ali dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom imaju ključnu ulogu u međupoložajima, potisnim položajima i sustavima podešavanja ovih mlinova. Njihova sposobnost prilagođavanja aksijalnog pomaka uzrokovanog toplinskim rastom dok još uvijek nose puno radijalno opterećenje čini ih posebno prikladnima za pomoćne sustave pozicioniranja role gdje je potrebna precizna aksijalna lokacija role.
U primjenama hladnog valjanja gdje je kvaliteta završne obrade površine najvažnija, mali otklon i velika krutost dvorednih kotrljajućih ležajeva s kutnim kontaktom izravno doprinose konzistentnosti razmaka valjaka — što se prevodi u ujednačenost debljine trake po cijeloj širini valjanog proizvoda.
U industrijskim i teškim mjenjačkim kutijama, zahvat zupčanika stvara i radijalne sile (okomito na vratilo) i aksijalne sile (duž osi vratila) istovremeno. Spiralni zupčanici, spiralni konusni zupčanici i pužni zupčanici proizvode aksijalni potisak koji moraju apsorbirati ležajevi vratila. Dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom idealno su prilagođeni ovim položajima vratila jer podnose kombinirano opterećenje u jednoj kompaktnoj jedinici bez potrebe za zasebnim potisnim ležajem uz radijalni ležaj.
U tipičnom spiralnom mjenjaču, kut zavojnice zuba stvara komponentu aksijalne sile proporcionalnu tangencijalnoj sili pomnoženoj s tangensom kuta zavojnice. Za kut zavojnice od 20° i tangencijalnu silu od 50 kN, aksijalna sila bi bila približno 18 kN — značajno opterećenje koje mora kontinuirano reagirati kroz ležaj u kućište. Dvoredni kutni kontaktni ležaj na ovom položaju vratila eliminira potrebu za posebnim potisnim prstenom ili dodatnim ležajem, smanjujući i broj dijelova i ukupnu ovojnicu mjenjača.
Brodski propulzijski mjenjači, glavni mjenjači vjetroturbina, vučni pogoni lokomotiva i veliki industrijski mješalice mjenjači su sve primjene u kojima dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom pružaju ovu kombiniranu funkciju rukovanja teretom na pozicijama vratila kritičnim za pouzdanost sustava.
Centrifugalne pumpe i kompresori generiraju značajne aksijalne potisne sile na svojim osovinama rotora kao rezultat razlike tlaka na rotoru. U jednostupanjskoj centrifugalnoj pumpi neto aksijalni potisak obično apsorbira namjenski potisni ležaj na nepogonskom kraju vratila. Za višestupanjske pumpe ili visokotlačne kompresore, ovaj aksijalni potisak može doseći desetke kilonewtona i može promijeniti smjer pod određenim radnim uvjetima - čineći dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom prikladnim tipom ležaja za ovu poziciju.
Ključne prednosti u primjeni pumpi i kompresora uključuju:
Vjetroturbine predstavljaju jedinstven skup izazova s ležajevima zbog kombinacije sporih brzina vrtnje, vrlo visokih opterećenja, obrnutih smjerova opterećenja i potrebe za desetljećima radnog vijeka bez održavanja. Dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom naširoko se koriste u dva kritična podsustava vjetroturbina: ležaju nagiba lopatica i ležaju skretanja gondole.
Svaka lopatica rotora povezana je s glavčinom preko nagibnog ležaja koji omogućuje rotaciju lopatice oko svoje uzdužne osi, prilagođavajući kut nagiba lopatice za kontrolu izlazne snage i zaštitu turbine pri jakim vjetrovima. Usponski ležaj mora nositi punu težinu oštrice (koja može premašiti 20 tona za oštrice dulje od 60 metara ) kao radijalno/momentno opterećenje dok istodobno prihvaća aksijalni aerodinamički potisak i omogućuje kontroliranu rotaciju za podešavanje nagiba.
Ležajevi s dvostrukim kutnim kontaktom s okretnim prstenom — u osnovi velikog promjera (1,5 do 3 metra) inačice principa dvorednog kutnog kontakta — standardno su rješenje za ovu primjenu. Njihova krutost momenta sprječava naginjanje lopatica pod asimetričnim opterećenjem, dok njihov aksijalni kapacitet podnosi sile potiska vjetra.
Skretni ležaj povezuje gondolu (kućište koje sadrži generator i pogonski sklop) s tornjem, omogućujući cijeloj gondoli da se okreće i prati promjenu smjera vjetra. Ovaj ležaj velikog promjera — tipično 2 do 4 metra u promjeru na turbinama upotrebne razine — mora podnijeti punu težinu sklopa gondole i rotora (često 100 tona ili više) dok se odupire momentu prevrtanja uzrokovanog opterećenjem vjetra i omogućuje sporu, kontroliranu rotaciju koju pokreću motori za skretanje. Konfiguracije kutnog kontakta s dva reda pružaju potrebnu kombinaciju radijalnog, aksijalnog i momentnog opterećenja u jednoj integriranoj strukturi prstenastog ležaja.
U zrakoplovnom inženjerstvu težina, pouzdanost i gustoća performansi su najvažniji — a dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom ispunjavaju sva tri. Njihova upotreba obuhvaća dodatke motora zrakoplova, aktuatore kontrole leta, okretne točke stajnog trapa, komponente glave rotora helikoptera i kardanske okvire sustava za navođenje projektila.
Dodatni mjenjači motora zrakoplova, koji pokreću hidrauličke pumpe, pumpe za gorivo, generatore i pumpe za uklanjanje ulja iz jezgre motora, uvelike se oslanjaju na dvoredne ležajeve s kutnim kontaktom na svojim osovinama zupčanika. Ovi ležajevi moraju raditi pouzdano u ekstremnim temperaturnim rasponima - od -54°C na krstarenju na velikim visinama do preko 150°C u okruženju ulja u mjenjaču — pri rukovanju cijelim nizom kombiniranih opterećenja mreže zupčanika.
U mehanizmima aktuatora za upravljanje letom, gdje površinsko aktiviranje stvara dvosmjerna aksijalna opterećenja na sklopove kugličnog vretena i poluge aktuatora, dvoredni kutni kontaktni ležajevi osiguravaju potrebnu aksijalnu krutost kako bi se smanjila pogreška položaja upravljačke površine pod opterećenjem — zahtjev kritičan za sigurnost u primarnim sustavima upravljanja letom.
Teška rudarska i građevinska oprema radi pod teškim uvjetima udara i preopterećenja koji bi brzo uništili lakše tipove ležajeva. Konusni valjkasti ležajevi s dvostrukim kutnim kontaktom naširoko se koriste u ovim okruženjima jer njihov linijski kontakt između konusnih valjaka i trkaćih staza omogućuje znatno veća sposobnost udarnog opterećenja od kugličnih ležajeva ekvivalentne veličine .
Specifične primjene uključuju:
U automobilskoj industriji dvoredni kuglični ležajevi s kutnim kontaktom standardni su tip ležaja za glavčine prednjih kotača na osobnim i lakim gospodarskim vozilima. Ležaj glavčine prednjeg kotača mora istodobno podnijeti težinu vozila (radijalno), bočne sile u zavojima (aksijalne i momentne) i sile kočenja (aksijalne) — sve to dok se okreće pri brzinama koje odgovaraju vožnji autocestom i preživljavaju cijeli radni vijek vozila bez zamjene.
Moderne jedinice ležaja glavčine kotača (HBU — jedinica ležaja glavčine generacije 1, 2 i 3) integriraju dvoredni ležaj s kutnim kontaktom s prirubnicom glavčine kotača, ABS senzorskim prstenom i ponekad sučeljem CV zgloba u jedan zapečaćeni sklop koji ne zahtijeva održavanje. Ove jedinice su dizajnirane za životni vijek od 200.000 km ili više i projektirani su da rade bez ikakvog podmazivanja tijekom cijelog radnog vijeka.
U teškim gospodarskim vozilima — kamionima, autobusima i građevinskoj opremi — dvoredni kutni kontaktni ležajevi kotača s konusnim valjcima i dalje su uobičajeni, osobito u položajima pogonskih osovina gdje je kombinirano radijalno, aksijalno i momentno opterećenje ozbiljnije od tipičnih uvjeta za osobna vozila. Ove jedinice zahtijevaju periodičku provjeru i ponovno podešavanje predopterećenja, za razliku od zatvorenih automobilskih jedinica.
Odabir pravog tipa ležaja zahtijeva razumijevanje usporedbe dvorednih kotrljajućih ležajeva s kutnim kontaktom s alternativama za zahtjeve opterećenja i brzine date primjene.
| Vrsta ležaja | Kapacitet radijalnog opterećenja | Aksijalno opterećenje (oba smjera) | Otpor momenta opterećenja | Sposobnost brzine | Tipična primjena |
|---|---|---|---|---|---|
| Kutni kontakt s dva reda (lopta) | visoko | visoko | dobro | Vrlo visoko | Vretena alatnih strojeva, glavčine kotača |
| Konusni valjak s dva reda | Vrlo visoko | Vrlo visoko | Izvrsno | Umjereno | Valjaonice, mjenjači, teške osovine |
| Lopta s dubokim utorima u jednom redu | Umjereno | Niska | Jadno | Vrlo visoko | Elektromotori, nosač svjetlosnog vratila |
| Cilindrični valjak (jedan red) | Vrlo visoko | Ništa (slobodno aksijalno) | Jadno | visoko | visoko-speed spindles, floating shaft positions |
| Sferni valjak | Vrlo visoko | Umjereno (both directions) | Umjereno (self-aligning) | Umjereno | Pogoni transportera, ventilatori, neusklađene osovine |
| Upareni jednoredni kutni kontakt | visoko | visoko | dobro to Excellent | visoko | Vretena gdje je potrebno podešavanje prednaprezanja |
Ključna razlika dvorednog ležaja s kutnim kontaktom je to što podnosi sva tri tipa opterećenja — radijalno, dvosmjerno aksijalno i moment — u jednoj jedinici s kompaktnom aksijalnom ovojnicom. Tamo gdje cilindrični valjkasti ležaj zahtijeva dodatni potisni ležaj uz sebe, i gdje dva jednoredna ležaja s kutnim kontaktom zahtijevaju pažljivo podešavanje prednaprezanja i dodatni aksijalni prostor, jedinica s dva reda postiže ekvivalentno ili superiorno kombinirano opterećenje s manje komponenti i jednostavnijom ugradnjom.
Prilikom odabira dvorednog kotrljajućeg ležaja s kutnim kontaktom za određenu primjenu, inženjeri procjenjuju nekoliko međusobno ovisnih parametara kako bi osigurali odgovarajući vijek trajanja i performanse.
Kontaktni kut je najosnovniji parametar dizajna. Tipični su standardni kontaktni kutovi za dvoredne kuglične ležajeve s kutnim kontaktom 25°, 30° ili 40° . Kut od 25° omogućuje veću brzinu i manju aksijalnu krutost — pogodno za vretena alatnih strojeva gdje su brzine velike, ali su aksijalna opterećenja umjerena. Kut od 40° pruža veću sposobnost aksijalnog opterećenja i veću krutost po cijenu smanjene brzine — prikladno za jako opterećene sporo okretne aplikacije kao što su sustavi pozicioniranja valjaonice.
Dvoredni ležajevi s kutnim kontaktom obično se isporučuju s definiranim unutarnjim predopterećenjem — laganom tlačnom silom koja se primjenjuje na kotrljajuće elemente koja eliminira sav unutarnji zazor i povećava krutost ležaja. Razine predopterećenja kategorizirane su kao lagane (C), srednje (CA) ili teške (CB), pri čemu jače predopterećenje povećava krutost, ali također povećava stvaranje topline i smanjuje brzinu. Za vretena preciznih alatnih strojeva najčešće je srednje predopterećenje , pružajući krutost potrebnu za točnost dimenzija bez pretjeranog stvaranja topline pri radnim brzinama.
Odabir ležaja za određenu primjenu počinje izračunavanjem ekvivalentnog dinamičkog opterećenja ležaja P iz stvarne radijalne sile Fr i aksijalne sile Fa, pomoću formule P = X·Fr Y·Fa, gdje su X i Y faktori opterećenja koji ovise o kontaktnom kutu i omjeru Fa/Fr. Ovo ekvivalentno opterećenje se zatim koristi s dinamičkom nosivošću ležaja C za izračunavanje životnog vijeka L10 — životnog vijeka (u milijunima okretaja ili radnih sati) koji će 90% populacije identičnih ležajeva postići ili premašiti.
Za većinu industrijskih primjena, minimum L10 radni vijek od 20.000 do 50.000 sati usmjeren je na radne uvjete; kritične primjene kao što su vratovi valjaka čeličane i oprema za proizvodnju električne energije često ciljaju životni vijek L10 veći od 100.000 sati, što dovodi do odabira dvorednih ležajeva velikog promjera velikog kapaciteta s izdašnim sigurnosnim granicama pri dinamičkoj nosivosti.
Metoda podmazivanja i izbor maziva za dvoredne kotrljajuće ležajeve s kutnim kontaktom uvelike ovise o brzini primjene, opterećenju, temperaturi i pristupu održavanju. Tri primarna pristupa podmazivanju su:
Ispravna ugradnja ključna je za postizanje nazivnog vijeka trajanja dvorednih kotrljajućih ležajeva s kutnim kontaktom. Loša ugradnja - osobito netočne tolerancije pristajanja, neadekvatno predopterećenje ili neporavnata montaža - jedan je od vodećih uzroka preranog kvara ležaja tijekom rada.
Ključni zahtjevi za instalaciju uključuju:
U službi, dvoredni kotrljajući ležajevi s kutnim kontaktom pružaju nekoliko pokazatelja koji se mogu otkriti kada se približavaju kraju svog korisnog vijeka trajanja ili su u nenormalnim radnim uvjetima. Praćenje stanja ovih ležajeva posebno je važno u primjenama gdje su neplanirani zastoji skupi.
Planirana zamjena na ili prije izračunatog životnog vijeka L10 — u kombinaciji s redovitim praćenjem stanja — najisplativija je strategija održavanja dvorednih ležajeva s kutnim kontaktom u kritičnim primjenama gdje trošak neplaniranog zastoja značajno premašuje trošak samog ležaja.