Łożysko kulkowe) - Ball (bearing)
.jpg)
Kulki łożyskowe to specjalne wysoce kuliste i gładkie kulki , najczęściej stosowane w łożyskach kulkowych , ale także używane jako komponenty w takich rzeczach, jak mechanizmy wolnobiegu . Piłki występują w wielu różnych gatunkach . Klasy te są określane przez takie organy, jak American Bearing Manufacturers Association (ABMA), organ, który wyznacza standardy precyzji kulek łożyskowych. Produkowane są na maszynach zaprojektowanych specjalnie do tego zadania.
W 2008 roku Stany Zjednoczone wyprodukowały 5,778 miliardów kulek łożyskowych.
Stopień
Kulki łożyskowe produkowane są w określonym gatunku, który określa jego tolerancje geometryczne . Stopnie wahają się od 2000 do 3, przy czym im mniejsza liczba, tym wyższa precyzja. Oceny są zapisywane jako „GXXXX”, tj. ocena 100 to „G100”. Niższe gatunki mają również mniej wad, takich jak spłaszczenia, wgłębienia, miękkie plamy i nacięcia. Gładkość powierzchni mierzy się na dwa sposoby: chropowatość powierzchni i falistość .
Rozmiar odnosi się do najdalszej możliwej odległości między dwoma punktami na powierzchni piłki, mierzonej przez dwie równoległe płytki stykające się z powierzchnią. Rozmiar początkowy to nominalna średnica kulki , która jest nominalną lub teoretyczną średnicą kulki. Rozmiar kulki jest następnie określany przez pomiar zmienności średnicy kulki , która jest różnicą między największym i najmniejszym pomiarem średnicy. Dla danej partii istnieje zróżnicowanie średnicy partii , która jest różnicą między średnią średnicą największej kulki i najmniejszej kulki w partii.
Sferyczność lub odchylenie od kształtu kulistego odnosi się do tego, jak bardzo piłka odbiega od rzeczywistego kształtu kulistego (brak okrągłości). Mierzy się to obracając kulkę w stosunku do przetwornika liniowego z siłą pomiarową mniejszą niż 4 gramy (0,14 uncji). Powstały wykres biegunowy jest następnie opisany najmniejszym możliwym okręgiem, a różnica między tym okręgiem opisanym a nominalną średnicą kulki jest zmiennością.
| Stopień | Zakres rozmiarów [cal] | Kulistość [cal] | Zmienność średnicy partii [cal] | Tolerancja nominalnej średnicy kulki [cal] | Maksymalna chropowatość powierzchni (Ra) [μin] |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 0,006-2 | 0.000003 | 0.000003 | ±0.00003 | 0,5 |
| 5 | 0,006-6 | 0.000005 | 0.000005 | ±0.00005 | 0,8 |
| 10 | 0,006–10 | 0,00001 | 0,00001 | ±0,0001 | 1,0 |
| 25 | 0,006–10 | 0,000025 | 0,000025 | ±0,0001 | 2,0 |
| 50 | 0,006–10 | 0,00005 | 0,00005 | ±0,0003 | 3,0 |
| 100 | 0,006–10 | 0,0001 | 0,0001 | ±0,0005 | 5.0 |
| 200 | 0,006–10 | 0,0002 | 0,0002 | ±0,001 | 8,0 |
| 1000 | 0,006–10 | 0,001 | 0,001 | ±0,005 |
| Stopień | Kulistość [mm] | Zmienność średnicy partii [mm] | Tolerancja średnicy nominalnej kulki [mm] | Maksymalna chropowatość powierzchni (Ra) [µm] |
|---|---|---|---|---|
| 3 | 0,00008 | 0,00008 | ±0,0008 | 0,012 |
| 5 | 0,00013 | 0,00013 | ±0,0013 | 0,02 |
| 10 | 0,00025 | 0,00025 | ±0,0013 | 0,025 |
| 25 | 0,0006 | 0,0006 | ±0,0025° | 0,051 |
| 50 | 0,0012 | 0,0012 | ±0,0051 | 0,076 |
| 100 | 0,0025 | 0,0025 | ±0,0127 | 0,127 |
| 200 | 0,005 | 0,005 | ±0,025 | 0,203 |
| 1000 | 0,025 | 0,025 | ±0,127 |
Produkcja
Produkcja kulek łożyskowych zależy od rodzaju materiału, z którego kulki są wykonane.
Metal
Metalowe kulki zaczynają się jako drut . Drut jest ścinany w celu uzyskania granulki o objętości zbliżonej do kuli o pożądanej średnicy zewnętrznej (OD). Ten granulat jest następnie kierowany do szorstkiego kulistego kształtu. Następnie kulki są podawane do maszyny, która je usuwa . Maszyna robi to, umieszczając kulki między dwiema ciężkimi płytami z żeliwa lub stali hartowanej , zwanymi płytami radełkowanymi . Jedna z płyt jest utrzymywana nieruchomo, podczas gdy druga obraca się. Górna płyta ma otwór, który umożliwia kulkom wchodzenie i wychodzenie z płyt radełkowych. Płyty te mają drobne rowki obwodowe, w których poruszają się kulki. Kulki przechodzą przez maszynę wystarczająco długo, aby każda kulka przechodziła przez wiele z tych rowków, co zapewnia, że każda kulka ma ten sam rozmiar, nawet jeśli konkretny rowek jest niezgodny ze specyfikacją . Kontrolowane zmienne maszyny to wielkość przyłożonego nacisku, prędkość płyt i jak długo kulki pozostają w maszynie.
Podczas pracy chłodziwo jest pompowane pomiędzy płyty przelewowe, ponieważ wysokie ciśnienie pomiędzy płytami i tarcie wytwarzają znaczne ciepło. Wysokie ciśnienie wywierane na kulki powoduje również obróbkę na zimno , która wzmacnia kulki.
Czasami kulki są następnie poddawane miękkiemu procesowi szlifowania , aby poprawić precyzję. Odbywa się to w tym samym typie maszyny, ale płyty rowkowe są zastępowane kamieniami szlifierskimi .
Jeśli kulki są stalowe, są poddawane obróbce cieplnej . Po obróbce cieplnej są odkamieniane w celu usunięcia wszelkich pozostałości lub produktów ubocznych.
Kulki są wtedy twarde . Są one szlifowane w tym samym typie maszyny, co poprzednio, ale albo do chłodziwa wprowadza się ścierniwo, albo obracającą się płytę zastępuje się bardzo twardą drobnoziarnistą ściernicą . Ten krok może doprowadzić kulki do ±0,0001 cala (0,0025 mm). Jeśli kulki wymagają większej precyzji, są one docierane , ponownie w tym samym typie maszyny. Jednak tym razem płyty żłobkowane są wykonane z bardziej miękkiego materiału, zwykle żeliwa, przykładane jest mniejsze ciśnienie, płyta obraca się powoli. Ten krok nadaje kulkom łożyska lśniący wygląd i może spowodować, że kulki będą miały klasę od 10 do 48.
Jeśli potrzebna jest jeszcze większa precyzja, zwykle stosuje się zastrzeżone procesy chemiczne i mechaniczne.
Inspekcja kulek łożyskowych był jednym z case studies w Frederick Winslow Taylor „s klasycznych zasad naukowego zarządzania .
Plastikowy
Kulki łożyskowe z tworzywa sztucznego są wykonane w taki sam sposób, jak opisano powyżej.
Ceramiczny
Ceramiczne kulki łożyskowe wykonane są z materiałów spiekanych , które są następnie szlifowane na wymiar i kształt jak wyżej. Typowe materiały to: azotek krzemu ( Si
3n
4) i dwutlenek cyrkonu ( ZrO
2).
Materiały
Typowe materiały to stal węglowa , stal nierdzewna , stal chromowana , mosiądz , aluminium , węglik wolframu , platyna , złoto , tytan , plastik . Inne mniej popularne materiały to miedź , monel , k-monel , ołów , srebro , szkło i niob .
| Materiał | UNS 52100 | Stal nierdzewna 440C | M50 | BG-42 | REX-20 | 440NDUR | Haynesa 25 | Si 3 N 4 | BECU | 455 | C276 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Twardość [HRC] | 60 | 58 | 62 | 62 | 66 | 60 | 50 | 70 | 40 | 50 | 40 |
| Limit temperatury [°F] | 300 | 300 | 400 | 400 | 600 | 300 | 1200 | 1500 | 400 | 500 | 1000 |
| Odporność na korozję | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 4 | 5 | 5 | 1 | 4 | 5 |
| Koszt | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 1 | 5 | 5 | 3 | 2 | 4 |
| Dostępność | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4 | 5 | 3 | 3 | 2 | 4 |
| Magnetyczny | Magnetyczny | Magnetyczny | Magnetyczny | Magnetyczny | Magnetyczny | Magnetyczny | Niemagnetyczne | Niemagnetyczne | Niemagnetyczne | Magnetyczny | Magnetyczny |
| Przewodnictwo elektryczne | Przewodzący | Przewodzący | Przewodzący | Przewodzący | Przewodzący | Przewodzący | Przewodzący | Nie przewodzący | Przewodzący | Przewodzący | Przewodzący |
| Limit rozmiaru | Nic | Nic | Nic | Nic | Nic | Nic | 1,5 cala (38 mm) | Brak rury reakcyjnej | Nic | Nic | 5 cali (130 mm) |
| Względna nośność | 3 | 2 | 4 | 4 | 5 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 |
| Względna żywotność zmęczeniowa | 3 | 2 | 4 | 4 | 5 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 |
Wykorzystanie sejsmiczne
Budynek międzynarodowego lotniska w San Francisco jest podtrzymywany przez 267 kolumn, z których każda spoczywa na stalowej kuli o średnicy 5 stóp (1,5 m). Kula osadzona jest we wklęsłej podstawie. Jeśli nastąpi trzęsienie ziemi , ziemia może przesunąć się do 20 cali (0,51 m) w dowolnym kierunku, ponieważ kolumny toczą się na swoich podstawach. To skuteczny sposób na odseparowanie budynku od ruchu gruntu. Po zakończeniu trzęsienia ziemi kolumny są ponownie centrowane na swoich podstawach siłą grawitacji.