De strukturelle egenskapene til koniske rullelagre gir dem unike tekniske fordeler: de har høy radiell belastningskapasitet som kan sammenlignes med sylindriske rullelagre, og tåler både radielle og aksiale belastninger som dype sporkulelagre; Rulle kan oppnå ren rulling, med lav friksjonskoeffisient, egnet for høyhastighets driftsforhold. Derfor er koniske rullelager mye brukt i felt som biler, maskinverktøy, metallurgi, luftfart, jernbaner, ingeniørmaskiner, landbruksmaskiner, etc., og er den nest største typen rullelager etter dype sporkulelager. Kompleksiteten til geometri, mekanikk og kinematikk i koniske rullelagre gjør imidlertid også produksjonen vanskelig. Det er nødvendig å strengt kontrollere maskineringsnøyaktigheten til hoveddelene som ringen, spesielt den koniske rullen, ellers vil det alvorlig påvirke realiseringen av dens funksjonelle bruk og ytelse.
1 Standardiseringsstatus for koniske ruller
Den koniske rullen er den vanskeligste å bearbeide i det rullende elementet til lagre (figur 1), og dens geometriske form er mer kompleks enn den for kule, sylindriske ruller og nåleruller; Nøyaktighetskravet er høyere enn for sfæriske valser. Derfor er koniske ruller det mest typiske representative produktet i rulleelementer, spesielt ruller.
På grunn av vanskeligheten med å forene de interne strukturelle designparametrene til koniske rullelagre mellom forskjellige bedrifter, er standardiseringsnivået til koniske ruller relativt lavt. I motsetning til sylindriske ruller og nåleruller, som allerede har internasjonale og nasjonale standarder for størrelsesspesifikasjoner, er det vanskelig å organisere masseproduksjon. Samtidig krever hver type valse en stor mengde høykostnadsinvesteringer i arbeid, kort, mengder og former, noe som i stor grad hindrer dens teknologiske fremgang.
Kina er for tiden det eneste landet i verden som har spesifikt formulert industristandarder for koniske valser (Japan viser bare enkelt innhold som referanse i vedlegget til JIS B1506:20{{12} }5 rullelagerruller). I industristandarden JB/T 10235-2001 "Technical Conditions for Conical Rollers of Rolling Bearings", er imidlertid bare tilsvarende toleranser, tekniske krav og annet innhold spesifisert, og dimensjonsspesifikasjonsparametrene Dw × Lw × 2 er ikke spesifisert. involvert φ, Som vist i figur 2. Blant dem er toleransenivået til koniske valser delt inn i 4 nivåer, nemlig 0, I, II og III, med nøyaktighetsrangering fra høy til lav. Som et generelt samsvarsprinsipp er nivå 0-toleranseruller egnet for nivå 2-toleranselager, nivå I-ruller er egnet for nivå 4-lagre, nivå II-ruller er egnet for nivå 5 og 6-lagre, og nivå III-ruller brukes hovedsakelig for nivå 0 lagre. Høypresisjonsruller brukes hovedsakelig til lagre i enkelte felt som verktøymaskiner og høyhastighetsjernbaner, for eksempel koordinatboremaskinspindellager som krever en karakter på 2.
Figur 2 Hoveddimensjonale parametere for koniske ruller
Selv om det ikke er etablert nasjonale eller industristandarder i utlandet, har mange kjente lagerbedrifter og profesjonelle rulleprodusenter etablert interne standarder. Noen bedriftsstandarder har en veldig bred innflytelse, og spiller ikke bare en god regulatorisk rolle i teknologien og produksjonen av koniske ruller, men fremmer også kommersialiseringen av koniske ruller blant bedrifter og til og med internasjonalt. Blant dem har de britiske koniske rullelagrene ledet av Timken i USA spesifisert størrelsesspesifikasjonene til de koniske rullene. En størrelsesspesifikasjon av valsen kan byttes ut og brukes til flere lagermodeller for å oppnå masseproduksjon så mye som mulig.
2 Testing av gjenstander for koniske ruller
Vanskeligheten med å bearbeide koniske ruller gjenspeiles også i det faktum at gjenstandene som må kontrolleres og inspiseres er de vanligste blant rullende elementer.
Testelementene for størrelse og posisjonsfeil for koniske rulleprodukter i Kinas lagerindustri inkluderer generelt 7 elementer: diameter, diametervariasjon, lengde, kjeglevinkel, rundhet, utløp av den store enden av rullen til den koniske overflaten, overflatekonturform av valsen, samt overflateruhet, utseende (sprekker osv.), varmebehandlingskvalitet (som hardhet), restmagnetisme osv. Men noen utenlandske lagerselskaper har mye mer relaterte testprosjekter. Med selskap A i utlandet som et eksempel, har det testet over 20 varer for størrelse og posisjonsfeil på ferdige koniske valser; Det skjematiske diagrammet over form- og posisjonsfeildeteksjonsprosjektet for koniske valser av utenlandsk selskap B er vist i figur 3. Bare for bølgeprosjektet testes 8 indikatorer på rulleflaten og kulebaseoverflaten, delt inn i lavfrekvent og høyfrekvent , radial og periferisk.
Figur 3: Inspeksjonselementer for form- og posisjonsfeil for koniske ruller av utenlandsk selskap B
3 Egenskapskrav for arbeidsflater på koniske ruller
Ved utforming og bearbeiding av koniske ruller er den viktigste bekymringen kravene til egenskapene til arbeidsflaten deres, nemlig konveksiteten til rullene og den sfæriske bunnflaten.
3.1 Rullekonveksitet
Fra beregningsmetoden for de grunnleggende ytelsesparametrene "grunnleggende nominell dynamisk belastning og nominell levetid" for lagre, er den gjeldende betingelsen at "spenningsfordelingen ved kontakten mellom valsen og løpebanen skal være jevn". For å sikre denne tilstanden, i tillegg til de indre og ytre løpene som kan modifiseres til konvekse, er den vanligste praksisen å ha konveks på rulleoverflaten. Spesielt når det nødvendige fremspringet er lite, kan løpebanen maskineres i henhold til rette linjer. For å redusere prosesser og spare kostnader er det kun fremspringet som maskineres på valsen.
De ofte brukte konvekse formene på valser inkluderer full bue, buekorreksjonslinje og logaritmisk kurve. Sammenligningen av kontaktspenningsfordelingen dannet av dem under lette og tunge belastninger med rettlinjede ruller (tar sylindriske ruller som eksempel) er vist i figur 4. Det kan sees at den logaritmiske kurvekonvekse valsen har den mest ideelle kontaktspenningsfordelingen .
På grunn av det faktum at rullekonveksitet hovedsakelig er et tiltak som tas for å forbedre kontaktspenningsfordelingen mellom valsen og løpebanen, det vil si for å øke lagerets lastekapasitet, er det ikke alltid tilfellet om valsen må ha konveksitet når lageret brukes på lavere belastningsforhold eller andre brukskrav er viktigere. Valg av konveksitetsform bør også baseres på ulike brukskrav, spesielt muligheten for prosessimplementering.
(1) For bruksområder som lett belastning, stabil drift og lavt støynivå, anbefales det å bruke rette ruller.
(2) På grunn av det faktum at ved bearbeiding av rullekonveksitet er formen på full buekonveksitet den enkleste å sikre (det er vanskelig for buekorreksjonslinjer å oppnå jevn overgang i skjæringspunktet mellom bue og rette segmenter; logaritmiske kurver er også vanskelige for å oppnå uendelig på endeflaten), bruker mange kjente utenlandske selskaper full buekonveksitet for ruller (inkludert kjegler og sylindre) i generelle applikasjoner.
Figur 4 Rullekonveksitetsform og kontaktspenningsfordeling
Den konvekse formen til buekorreksjonslinjen er et "korreksjonstype"-valg som faller mellom den konvekse formen til en hel bue og en logaritmisk kurve, med en bredere anvendelighet. For valg av rette segmenter er det vanligvis 50 % til 70 % av valsens effektive lengde. For eksempel deler et japansk selskap buekorreksjonslinjekonveksitetsvalser i to typer: standardtype (rett segment utgjør 60%) og forbedret type (rett segment utgjør 50%). Blant dem er den forbedrede rullen mer fordelaktig ved å tilpasse seg eksentriske belastninger.
Buekorreksjonslinjer og logaritmisk kurvekonveksitet er teoretisk overlegne rette linjer og full buekonveksitet, men de er vanskeligere å behandle. Hvis den faktiske maskineringsformfeilen er for stor, vil enkeltpunkter med kontaktspenningsfordeling genereres ved feilpunktet, som i stedet vil bli det svake leddet for at utmattelse, slitasje og andre feilfenomener kan oppstå. Den konvekse rullen til en hjemmebedrifts buekorreksjonslinje, som vist i figur 5, klarte ikke å oppnå en jevn overgang ved skjæringspunktet mellom buen og den rette seksjonen, noe som resulterte i tretthetsavskallingsfeil. Den målte kurvekonveksiteten til den logaritmiske kurven til et kjent utenlandsk selskaps koniske rulle er vist i figur 6, som viser at den har nådd et høyt prosesseringsnivå.
Figur 5 Eksempel på utmattingssvikt på konveks valse med buekorreksjonslinje
Figur 6 Måling av konveksiteten til den logaritmiske kurven til et kjent utenlandsk selskaps koniske rulle
I henhold til kraftanalysen av de strukturelle egenskapene til koniske rullelager, er kontaktformen mellom rullen og løpebanen vist i figur 7. Ettersom kontaktspenningen i den lille enden av rullen er litt høyere enn den i den store enden, den konvekse formen skal være asymmetrisk, det vil si at konveksiteten i den lille enden skal være større enn den i den store enden. I faktisk produksjon brukes ofte symmetrisk prosessering for enkelhets skyld. Enten det er for full bue, buekorreksjonslinje eller logaritmisk kurvekonveksitet, kan metoden for å bevege seg litt mot den større enderetningen med valsens effektive lengdesenter som koordinatopprinnelse brukes for å oppnå forskjellige konveksitetsmål i begge ender av rullen.
Figur 7 Kontaktform på konisk rulle
(6) Konveksitetsbearbeidingsmetode. Vanlige valser bruker vanligvis sliping som den endelige bearbeidingen, mens høypresisjonsvalser bør bruke ultrapresisjonsmaskinering som den endelige bearbeidingen (hvis konveksiteten er liten, for eksempel under 0.005 mm, kan direkte ultrapresisjonsmaskinering brukes hvis konveksiteten er stor, kan den "slipes først og deretter overskrides").
(7) Etter at valsen er behandlet med konveksitet, blir rundhetsfeilen til konveksitetsdelen generelt dårligere. Hvis den brukes for støysvake lagre, bør rundhetsfeilen til den konvekse delen av valsen kontrolleres.
3.2 Rullekulebaseoverflate
Når det koniske rullelageret er i drift, er krafttilstanden til den koniske rullen vist i figur 8, det vil si at den store endeflaten til rullen naturlig vil lene seg mot den store indre ringkanten på grunn av effekten av løpebanen og kjeglevinkel på valsen. Derfor er den store endeflaten til valsen også en annen viktig arbeidsflate på den koniske valsen. Bevegelsesformen mellom den store endeflaten på valsen og den store kanten av den indre ringen glir. For å sikre effektiv smøring under relativt ugunstige bevegelsesforhold er den store kanten av den indre ringen vanligvis utformet som en sfærisk, skrånende eller lett konveks overflate. Etter eksperimentell forskning og sammenligning på ulike typer overflater som sfæriske, skrånende og koniske overflater, er sfæriske overflater i utgangspunktet det beste valget for den store endeflaten på valsen. Derfor blir den store endeflaten til koniske ruller ofte referert til som den "sfæriske bunnflaten".
Figur 8 Krafttilstand for koniske ruller
Radiusen til den sfæriske basen tas vanligvis som {{0}}.95 (eller 0.96) av lengden på kjegletoppen. På dette tidspunktet er formen på kontaktpunktet en ellipse, som bidrar til å danne en elastisk væskedynamisk smøreoljefilm og har lavere kontaktspenning og bedre antiskjevevne. Noen utenlandske selskaper har, for å tilpasse seg ulike bruksforhold, et bredere verdiområde for radiusen til den sfæriske basen, og kan til og med ta 0.75-0.96 av lengden på kjegletoppen.
Den endelige behandlingen av kulebasens overflate er sliping, så overflateruheten er vanskelig å nå nivået av ultrapresisjon som diameteroverflaten. Ved å bruke en kombinasjonsslipeskive for gjennomsliping kan overflateruheten Ra nå {{0}}.125 μ Under m kan det beste nivået nå 0.08 μ Ca. m.
4 Problemene og løsningene til koniske ruller i Kina
På grunn av relativt tilbakestående prosesseringsutstyr og teknologi, er de fleste bedrifter i Kina fortsatt avhengige av enkeltmaskiner eller enkle produksjonslinjer. Det er mange prosesser og mange koblinger drives hovedsakelig manuelt, noe som resulterer i store forskjeller i prosesseringsnøyaktighet og dårlig produktkvalitetsstabilitet. Derfor har de alltid vært på et relativt lavt nivå. Kun klasse III-ruller kan masseproduseres; En del av dem kan produsere Grade II valser; Klasse I og klasse 0 valser er i utgangspunktet ikke i stand til å produsere stabilt. Hovedproblemene som eksisterer inkluderer: diametervariasjon og overflateruhet på koniske overflater, kjeglevinkelfeil, lengdevariasjon, rundhetsfeil, konveksitetsform (tilpasning av logaritmisk kurvekonveksitet, jevn overgang av buekorreksjonslinjekonveksitet), kulebasens overflateutløp og overflate ruhet, ikke-arbeidende overflatestørrelse og posisjonsfeil osv. Tar overflateruheten, rundhetsfeilen og kjeglevinkelfeilen til sirkulære koniske overflater som et eksempel, er de avanserte nivåene i utlandet Ra0.06-0. 16, henholdsvis μm. 0.8 μ M (selv opp til 0.3) μ Omtrent m), ± 1 μm. I Kina er Ra generelt mellom {{10}}.1 og 0.25, 1.5, ± 2 μ M. Med fremskritt av teknologi de siste årene har det vært betydelige forbedringer i diametervariasjon, overflateruhet på koniske overflater, og kulebasens overflateutløp. Imidlertid er det fortsatt betydelige hull i konveksitetsform, overflateruhet på sfæriske basisflater, kjeglevinkelfeil og ikke-arbeidende overflatekvalitet.
For å løse problemene knyttet til størrelse og posisjonsfeil nevnt ovenfor, må avansert prosesseringsutstyr først brukes, og for tiden er det en lovende utviklingstrend.
(1) Noen foretak har introdusert prosessutstyr med internasjonale avanserte nivåer, for eksempel introduksjonen av høyhastighets dobbelklikk-kaldhodemaskiner fra Sakamura Company i Japan for flisaksler; Wazhi og Luoyang LYC har introdusert slipemaskiner med ytre diameter og kulebunn fra det tyske selskapet Modler. Innføringen av disse enhetene bringer ikke bare avansert teknologi, men endrer også i stor grad det tradisjonelle konseptet med produksjon av koniske ruller.
(2) Puyang Beiying har utviklet den mest avanserte helautomatiske produksjonslinjen for konisk rullesliping i Kina, som realiserer funksjoner som automatisk lasting og lossing, transport, måling, kompensasjon, etc., som i utgangspunktet eliminerer manuelle operasjoner, og oppnår en prosessnøyaktighet av klasse I rullenivå, og unngå riper på rulleoverflaten; Den presisjons koniske valse senterløse slipemaskinen utviklet av Xinxiang Risheng kan oppfylle kravene til klasse II valser med maskineringsnøyaktighet.
(3) Poleringsmaskinen utviklet av Dalian Longzheng kan redusere overflateruheten til valser med 1-2 nivåer og forbedre utseendekvaliteten betydelig ved å utføre poleringsbehandling etter valsesliping eller ultrapresisjon. Poleringsmaskinen brukes ikke bare i innenlandske lagerbedrifter, men har også blitt kjøpt og brukt av utenlandske lagerbedrifter som Timken og Schaeffler.
I tillegg, som svar på den korte levetiden til konvekse rullelager, og svikt i konvekse ruller er hovedfaktoren, i tillegg til å bruke konvekse ruller, spesielt logaritmiske kurvekonvekse ruller, råvarer av høy kvalitet (som høyrent vakuum avgasset stål eller elektroslagg omsmeltende stål), kaldtrukne sølvblanke materialer av høy overflatekvalitet (som avskallede materialer, polerte materialer), og avanserte varmebehandlingsteknologier (som beskyttende atmosfære eller kontrollerbar atmosfære) må velges. Dette er den mest kritiske forutsetningen for å unngå tidlig svikt i koniske ruller og påvirke levetiden til koniske rullelagre.
5 Produksjon av høypresisjonsruller
Koniske ruller med høy presisjon er vanligvis små ruller. Ta rullediameteren Dw Mindre enn eller lik 25 mm som et eksempel, for å produsere høypresisjonsklasse 0 og I-ruller, bør følgende prosessutstyr, prosessteknologi og avanserte konsepter generelt brukes.
(1) Den grove formingen tar i bruk en høyhastighets dobbelklikk kald heading-maskin, med sølvblankt materiale, lukket forming, færre ringbelter, små reserver, og kan sikre dimensjons- og posisjonstoleransekravene til ikke-arbeidsflater som konkave groper på kulebaseoverflaten, små endeflater (ikke slipende), avfasninger osv. som ikke vil bli behandlet i fremtiden.
(2) Slipeprosessen tar i bruk CNC-maskinverktøy, med 2-3 bearbeidingssykluser, og konvensjonell sekundær herding, kaldbehandling, ekstra herding, aldringsbehandling og andre tiltak er tatt i bruk for å forbedre strukturen og dimensjonsstabiliteten til valsene.
(3) Rullekjegleoverflaten må bruke ultrapresisjon som den endelige bearbeidingsprosessen for å oppnå det nødvendige lave overflateruhetsnivået og forbedre kvalitetsforholdene som rundhet, bølgethet og slipeforringelseslag.
(4) Den lille endeflaten på valsen behandles ved sliping. For å sikre jevn bevegelse av høypresisjons koniske rullelagre og forhindre at rullene vipper, er den lille beskyttelseskanten på den indre ringen også slipt for å kontrollere dimensjonsvariasjonen til den indre ringens løpebane. Den tilsvarende lengdevariasjonen av rullene bør også være strengt påkrevd, så den lille endeflaten dannet ved kald smiing må også slipes.
(5) Målemetoder er hovedsakelig avhengige av instrumentpresisjonsmåling. For store dimensjons- og posisjonsfeilelementer og parametere, brukes instrumentpresisjonsmåling (inkludert online måling); For ikke-arbeidsflater som hulrom og faser, bør tradisjonelle kvalitative mål som maler også flyttes til kvantitative mål som koordinatprojektorer og overflateprofiler. For eksempel, for presisjonsruller brukt i høyhastighetsfelt, hvis avfasningene ikke er konsistente eller koaksialiteten til sporene ikke er god, vil valsen oppleve voldsomme svingninger i sentrifugalkraften under bevegelse på grunn av masseubalanse, noe som fører til fenomener som f.eks. tilting av rulle.
(6) Sprekkinspeksjon bør kontrolleres ved hjelp av flere metoder. På grunn av det faktum at valseråvarer og påfølgende prosesser som kaldtrekking av ståltråd, kaldhodeforming og sliping er tilbøyelige til å produsere sprekker og andre defekter, er dette det vanligste kvalitetsproblemet i valsebehandling. Derfor må ulike inspeksjonsmetoder som syrevask, virvelstrøm og magnetisk pulver brukes for å sikre at rullene ikke har alvorlige feil som sprekker.
(7) Valsesortering bør prioritere bruken av nettbasert "kortsegmentgruppering" for å opprettholde konsistens i størrelse og posisjonsnøyaktighet for rullepartier så mye som mulig, for å oppfylle kravene til "tilfeldig montering" av koniske rullelagre.
(8) Prosess- og testmiljøet bør måles i et laboratorium. Presisjonsmaskineringsprosessen og testmiljøet bør oppfylle kravene til "målerommet", med forhold som konstant temperatur, fuktighet, renslighet og vibrasjonsisolering, for å minimere påvirkningen av miljøfaktorer på maskinverktøyet, arbeidsstykket og testutstyret , for å sikre den relative stabiliteten og konsistensen av maskinerings- og målenøyaktighet.
6 Konklusjon
Koniske valser er representative produkter med den høyeste maskineringsvanskeligheten blant lagerrullende elementer. For å produsere høykvalitets koniske ruller, spesielt høypresisjons koniske ruller, er maskineringsutstyr toppprioritet. Mange avanserte prosessteknologier kan bare oppnås ved å stole på avansert maskineringsutstyr. Samtidig er det nødvendig å ha en dyp forståelse av de tekniske egenskapene til koniske ruller, ha avanserte tekniske ideer og konsepter, for å avklare retningen for teknologisk fremgang av koniske ruller på et høyere nivå. Med introduksjonen av prosessutstyr fra utlandet og uavhengig forskning og utvikling, antas det at Kinas produktkvalitet og tekniske nivå av koniske ruller definitivt vil oppnå betydelige gjennombrudd i nær fremtid.
2024 3. aprilUke WBMProduktanbefaling:
Super avslutningsrull:
Vi har 30 år i design og produksjon av erfaring innen rullende lagerelementer og verktøyindustrien med ISO9001 og IATF16949. Verktøy for kaldkursmaskin, dreiebenk, kvern vil bli produsert i henhold til dine krav.
