Indhold
- Kugleleje anvendelser
- Typer af kuglelejer
- Typer af kuglelejeremateriale
- Stålkuglelejer
- Keramiske kuglelejer
- Plastiske kuglelejer
Undertiden er de mest nyttige enheder inden for fysik og teknik de mest enkle. Kuglelejer viser, hvordan metalringe kan være ekstremt alsidige. Som du kan se i så mange almindelige genstande som køretøjer, cykler, skateboards og andre maskiner, der involverer bevægelige metalliske dele, har mennesker brugt kuglelejeres kraft i århundreder.
Kugleleje anvendelser
Forestil dig at glide hen over et blødt tæppe, mens du bruger sko. Det kan være vanskeligt på grund af friktionen mellem tæppet og dine sko, som kunne være lavet af alt inklusive læder, plast, træ eller gummi. Hvis du i stedet havde sokker, ville det være meget lettere på grund af meget mindre friktion mellem det bløde tæppe og materialerne i sokkerne. Kuglelejer fungerer på samme måde.
Kuglelejer mindsker mængden af friktion mellem belastningerne på dem. De gør dette, fordi det er metalkugler eller ruller, der bevæger sig rundt på en glat metaloverflade i en indre sløjfe og en ydre sløjfe (nogle gange benævnt ringe). Du kan lære om de mange kugleleje-applikationer gennem deres fysik. Kuglelejer bærer typer af belastning i radial retning, og disse belastninger påfører en vinkelret kraft på kuglelejets rotationsakse.
Glidningen af de metalliske kugler rundt om kuglelejets løkker skaber friktion mellem en genstand og dens overflade, der bremser genstanden ned. I nogle tilfælde nærmer objektet sig et stop. Denne mekanisme lader kuglelejer have anvendelser i remskinsystemer eller rotationssystemer, der skal styres. For eksempel bruger navets hjul i en bil en radial belastning fra bilens vægt og skub fra at gå rundt om en sving.
I alle tilfælde af kuglelejer forårsager balancen mellem tryk og radial belastning kuglelejer til at reducere friktion mellem kuglerne i den indre og ydre ring og håndtere genstandens belastning. Kuglelejer tager belastningen og overfører den fra den ydre ring til den inderste ring for at lade kuglerne i midten af hver ring rotere med lethed.
Hver kugle er forbundet med de to ringe, men kun hvor det er nødvendigt for at reducere friktionen mellem selve kuglelejets komponenter. Af disse grunde oprettes kuglelejer for at reducere friktion og lette rotationshastigheden.
Typer af kuglelejer
Typerne af kuglelejer er meget forskellige fra deres involverede mekanisme. Den mest anvendte slags er den stive enkelt række, eller radial kugleleje. Dette design får kuglerne til at køre i dybe rillede spor, og det dybe rille kuglelejearrangement lader dem bære både radiale og aksiale belastninger. Forseglede versioner af kuglelejer smøres permanent for at reducere deres vedligeholdelse.
Kuglelejer med dobbelt række Brug to rækker med kugler. Designet giver mere stivhed til selve lejets bevægelse. De findes i elektriske motorer, centrifugalpumper og elektromagnetiske koblinger. Nogle kuglelejer justerer sig på en måde, der lader skaftet tage højde for enhver forkert justering i en vinkel i forhold til kuglelejets hus.
Det vinkelkontakt type af kugleleje har den ene side af den ydre ring afskåret for at lade flere kugler indsætte sig selv. Disse lejer kan derefter holde store mængder af aksiale belastninger i en retning samt bruge flere kugler i selve lejerne. Det betyder, at ingeniører bruger dem parvis i begge retninger til at bære tunge belastninger, i en opsætning, der gør dem vinkelkontakt dobbelt række kuglelejer. Disse typer kuglelejer varierer også baseret på deres materiale.
Typer af kuglelejeremateriale
Kuglelejer varierer i materiale med stål, keramik eller plastik kuglelejer til forskellige anvendelser. Disse typer kuglelejer er forskellige, hvor hurtigt de kan køre, hvilke temperaturer de kan opnå og andre egenskaber relateret til kugleleje. At forstå de positive og negative forhold til hver type materiale giver dig mulighed for at tage en klogere beslutning, hvis du har brug for kuglelejer.
Stålkuglelejer
Stålkuglelejer bruger enten komponenter, der udelukkende er fremstillet af stål eller stållegeringer med spor af andre elementer i sammensætningen. De er ideelle kandidater til at håndtere meget tunge vægtbelastninger, samtidig med at man opnår store rotationshastigheder, når man drejer rundt.
Disse typer kuglelejer kan give dig meget præcise målinger, fordi de er fremstillet i høje præcisionsniveauer. Deres egenskaber gør det muligt for kulstoflejer af stål at have anvendelser i blandt andet låse, cykler, rulleskøjter, vogne og transportmaskiner.
Stålkuglelejematerialet kan desværre forårsage korrosion i nærvær af vand eller gasser, der ændrer den kemiske sammensætning af selve stål. Disse typer kuglelejer kan også være meget tunge og støjende, når de bruges til fremstilling og andre miljøer.
Stålkuglelejer kan være meget dyre, og ingeniører er også nødt til konstant at smøre stålmetaller for at sikre, at de fungerer effektivt. Hvis de ikke opretholdes ordentligt, kan de forårsage bæresvigt og når ikke slutningen på den tilsigtede levetid.
Producenter fremstiller og sælger stålkuglelejer i forskellige stilarter. Du kan købe stålkugler med større mængder kulstof, der udsættes for varmebehandling eller er blevet hærdet ved hjælp af andre metoder. Variationer i kulstofindhold blandt stålkuglelejer påvirker deres egenskaber. Stål med lavt kulstofindhold findes i anvendelser, der skal være modstandsdygtighed over for korrosion, men ikke nødvendigvis har overfladebehandlet hærdet.
Selvom stål med lavt kulstofindhold kan anvendes i den lineære aksling af et kugleleje, er de ikke gode til kontakt mellem kuglerne selv. De bruges generelt sammen med en polymer for at forhindre skader i disse tilfælde. Stålkuglelejer med moderate mængder kulstof er stærke, vandafvisende og sej, og disse funktioner gør dem velegnede til gear, aksler, stender og andre maskinkomponenter. Stål med højt kulstofindhold er det stærkeste og hårdeste, mens de modstår korrosion.
Keramiske kuglelejer
Keramiske kuglelejer er typisk oprettet som "hybrider", der bruger den ydre ring, den indre ring og buret, der er bygget af stål, med kuglerne selv lavet af keramik. De keramiske egenskaber lader dem arbejde med hurtige rotationer i minuttet, mens de holder deres driftstemperatur kølig og begrænser hvor meget støj de skaber.
Disse hybridkeramiske stålkonstruktioner er beskadiget af korrosion, men selve keramikkuglerne er mindre tilbøjelige til korrosion end stålmaterialer og er mere holdbare og mere lette end stålkuglelejer.
Disse typer kuglelejer kan bruges i elektriske applikationer, hvor kuglelejer i stål ikke kan være fordi keramiske kuglelejer ikke er ledende, men de er også meget dyre. Keramiske kuglelejer tåler høje temperaturer og lader dem arbejde med højere hastigheder. Priserne for nogle af disse kuglelejer kan generelt være dyre, men du kan også finde billige versioner af dem.
Det keramiske materiale i disse kuglelejer giver dem vægt på mindre end 40% end vægten af stålkuglelejer. Ingeniører fremstiller dem typisk ved hjælp af keramisk siliciumnitrid for at få disse kemiske og fysiske egenskaber til at forekomme. De bruges i kantede lejer, tryklagre, pudeblodlejer, nåleelejer og rullelejer. Keramiske materialer kan være stærkere end stål, men de er generelt stivere som kuglelejeremateriale.
Polering af keramiske stålkugler bruger et magnetfelt med en plasma-strøm. Denne produktionsmetode giver dem højere rotationshastigheder end stålkuglelejer. De er elektrisk isolerende, hvilket betyder, at de ikke leder elektricitet, så de ikke svigter, hvis strøm ledes gennem dem, og de kan fungere uden at blive smurt som stålkuglelejer skal være.
Plastiske kuglelejer
Nye innovationer har produceret plastkuglelejer, der bruger plastringe og et plastbur, og kan købes i form af kugler lavet af plast, glas eller rustfrit stål. Det mest almindelige kuglemateriale med denne type kugleleje er den rustfrie stålkugle. De er den mest overkommelige mulighed, men de er også tungere end plast- eller glasarter. De kan også let blive magnetiske, hvilket kan forstyrre bevægelse og fysik i nærliggende materialer.
Plastkuglelejer med glaskugler er gode valg, når du ikke kan bruge metal. De har høj kemisk resistens og har lavere vægt end stålkugler gør. Plastkugler til plastkuglelejer vejer endnu mindre og tilbyder slidstyrke, som de er brugt over tid. De fleste plastkuglelejer er selvsmørende, lette og resistente mod korrosion, mens de arbejder roligt.
Disse typer kuglelejer tåler desværre ikke høje temperaturer såvel som andre kuglelejer og klarer ikke så store belastninger som dem nogle gange.