Toleransediagram for lagerpresstilpasning: Interferens, tilpasninger og monteringsregler

Et vedlikeholdsteam presser et 6205-lager på en aksel som ble gjenoppbygd ved sveising og hånddreiing. Lageret glir på med to lette trykk, så de signerer jobben. Åtte uker senere bærer akselsetet rustbrune gnagsår, den indre ringen har krøpet noen grader rundt setet, og fettet er fullt av fint jernpulver. Ingenting i toleransediagrammet for lagerpresspasning var feil. De leste feil linje.

Et trykkpasningstoleransediagram gjør nøyaktig én jobb. Den konverterer en aksel- eller hustoleranseklasse til en rekke interferenser, vanligvis oppgitt i mikron, for en gitt lagerboring. Det vil ikke fortelle deg om det setet overlever en temperaturstigning på 90 grader, om ringen kryper under en roterende last, eller hvor mye kraft pressen trenger. Arbeidsrekkefølgen er enkel: velg passformen fra lastretning og rotasjon, se opp den resulterende interferensen, sjekk deretter klaringstap og trykkkraft. Alt nedenfor følger den rekkefølgen.

Hva et Press Fit Tolerance Chart konverterer

Interferens er en lengde, ikke en prosentandel. For en lagerinnerring på en aksel er det akselens ytre diameter minus lagerhullets diameter, og et positivt tall betyr at ringen må strekkes for å passe. Negative tall beskriver klaring, passer ikke, og de er der krypende ringer kommer fra.

Nesten hvert publisert diagram er bygget på ISO 286-toleranseklasser. Skaft har små bokstaver som j, js, k, m, n, p og r; hus bærer store bokstaver som H, J, K, M, N og P. Sifferet etter bokstaven er karakteren, og klasse 6 er det normale valget for lagerseter fordi klasse 7 nesten dobler båndet uten å kjøpe noen reell fordel.

Komplikasjonen de fleste diagrammer begraver i en fotnote er at et rullelagerboring ikke er et nominelt hull. Normalklasse lagre er produsert med en boring ved nominell størrelse eller mindre og aldri større, så avviksbåndet går fra null ned til en negativ grense. For en 25 mm boring er dette båndet 0 til minus 10 mikron; for en 100 mm boring er den 0 til minus 20 mikron. Den praktiske konsekvensen er at interferensen du faktisk får er større enn akselavviket alene tilsier, og spredningen mellom den løseste og den tetteste monteringen er større enn de fleste designere antar.

Se hvor bred den høyre kolonnen er. Et 30 til 50 mm sete på en m6-aksel kan ende opp med 9 mikron eller 37 mikron, avhengig av hvor skaftet og ringen lander innenfor sine egne toleransebånd. Hvis et design bare fungerer i den ene enden av det området, har ikke diagrammet løst problemet; den har bare flyttet den til butikkgulvet.

Deep Groove Kulelager Anbefalte produkter Se produkt →

Tynne-ring-produkter lider mest av den spredningen. Et standard dypsporkulelager har en indre ringvegg som er tynn nok til at noen ekstra mikron interferens bruker målbar intern klaring, og det er grunnen til at en kartlinje som passer til et tungt seksjonsrullelager kan være for aggressiv for et lite kulelager med samme boring.

Rotasjon og belastningsretning avgjør hvilken ring som er stram

Diagrammet gir deg tall, ikke beslutninger. Avgjørelsen starter med et enkelt spørsmål: hvilken ring roterer i forhold til belastningsretningen? Uansett hvilken ring som bærer en roterende last i forhold til lastvektoren må være interferenspasningen, for ellers kryper ringen rundt setet i små trinn, sliter på setet og ødelegger til slutt både boringen og akselen.

På en typisk elektrisk motor eller girkasseinngang roterer den indre ringen med akselen mens belastningsretningen forblir omtrent fast i rommet. Den indre ringen får den tette passformen, vanligvis k6 eller m6 på akselen, og den ytre ringen går i et H7- eller J7-hus som tillater en lett push-pasning eller til og med en liten klaring. Vend arrangementet, slik som skjer med et hjulnav eller en remskivehjul der lasten roterer med den ytre ringen, og logikken reverserer: huset blir det tette setet og akselen blir den løse.

Der begge ringene ser en roterende last, eller der sjokkbelastninger går i motsatt retning, kan ingen av setene være løs. Dobbeltrads vinkelkontaktlagre er vanlige i den situasjonen fordi de tar kombinerte radielle og aksiale belastninger fra begge retninger, og deres to rader deler belastningen slik at setetrykket forblir moderat. Designere som spesifiserer dem holder vanligvis akselen på m6 og huset på N7 eller P7 i stedet for å løsne den ene siden.

32, 33-serien dobbeltrads vinkelkontaktkulelager 32, 33-serien dobbeltrads vinkelkontaktkulelager Princinal Dimensions (mm) Bearing Designations Basic Ratings Maxronoutspeed Mass(kg) d D B r P.NO. Shielded Seal... Se produkt →

En detalj er lett å overse. Et fast-og-flytende arrangement trenger ett lager plassert aksialt og ett som kan gli, og det flytende lageret må kjøre på en klaring eller overgangspasning slik at akselen kan vokse uten å belaste rulleelementene. Låsing av begge ender med tett passform gjør termisk vekst til et forspenningsproblem.

Lese interferensnumrene

Interferens skalerer ikke med borestørrelse

En vanlig antagelse er at dobling av boringen dobler interferensen. Det gjør den ikke, i hvert fall ikke for en fast toleranseklasse. Grad 6 akselavvik vokser sakte med diameteren fordi de er bygget av en toleranseenhet som stiger med kuberoten av diameteren, mens lagerboringsbåndet vokser i trinn fastsatt av standarden. Diagrammet nedenfor viser hva det betyr i praksis.

Les søylene som gjennomsnitt i stedet for mål. Å flytte fra en 10 til 18 mm boring til en 80 til 120 mm boring dobler omtrent den gjennomsnittlige interferensen, fra ca. 13 mikron til ca. 24 mikron, mens selve diameteren vokser med en faktor på seks eller mer. Det gapet eksisterer fordi toleranseenheten bak en grad 6-aksel vokser langt saktere enn den nominelle diameteren. Den praktiske effekten er at små lagre ender proporsjonalt strammere, med tanke på ringtøyning, enn store lagre på samme passformsklasse. Dette forklarer hvorfor et k6-sete som føles skånsomt bak et 100 mm-lager kan føles tydelig fast bak et 15 mm-lager, og det er også grunnen til at små høyhastighetsspindler ofte beveger seg en grad løsere. Bruk stanghøydene for å vurdere retningen og størrelsen på endringen, og bekreft deretter de faktiske grenseavvikene i gjeldende utgave av standarden før du kutter metall.

Termisk vekst kan slette passformen

Interferens er ikke permanent. Når den ytre ringen blir varmere enn huset, eller når huset utvider seg raskere enn lagerstålet, løsner passformen. Det neste diagrammet viser hvor mye av kuldeinterferensen som overlever når temperaturen stiger, for tre vanlige husmaterialer.

Aluminiumshus er det ekstreme tilfellet i denne sammenligningen. Deres termiske ekspansjon er omtrent det dobbelte av lagerstål, så et hus som holder 20 mikron interferens ved 20 grader kan miste mesteparten av dette hold når det når 80 graders temperaturøkning. Et stålhus sammen med et stållager er langt mer stabilt, fordi begge deler vokser i nesten samme hastighet og passformen beveger seg knapt. Støpejern sitter mellom de to, noe som er en grunn til at det fortsatt er populært for girkasse- og pumpehus. Lærdommen er at passformen må bedømmes på driftstemperaturen, ikke på monteringsbenken, og at ethvert aluminiumshus som bærer en roterende last trenger en tyngre klasse som m6 eller n6 rett og slett for å holde kontakten når den er varm. Der et hus blir varmt og ikke kan gis en tyngre klasse, er en aksial lokaliseringsskulder eller en endeklemme et mer pålitelig svar enn å legge til mer interferens. Temperatur forklarer også hvorfor et lager som var riktig på teststativet fortsatt kan snike seg inn etter en oppgradering av motoreffekten.

Monteringskraft, klaringstap og valg av passform

Press Force følger interferens lineært

Presskraft avgjør om jobben gjøres med en arborpresse, en hydraulisk presse eller en hammer ingen skal bruke. Den stiger i en rett linje med interferens, noe som gjør det enkelt å estimere fra diagrammet før en enkelt del bestilles. Verdiene nedenfor forutsetter et 40 mm borelager med en 15 mm bred indre ring presset på en solid stålaksel.

Hver ekstra 5 mikron interferens gir omtrent 3,6 kN monteringskraft, som er den typen rettlinjede forhold du kan holde i hodet på benken. Lineariteten er nyttig fordi den lar deg dimensjonere en presse fra diagrammet uten å kjøre en full kontaktstressberegning, og den forklarer også hvorfor toleransestablinger biter hardest under montering. Et sete designet rundt 15 mikron kan kreve dobbelt så stor kraft hvis akselen og ringen begge lander i den stramme enden av båndene. Kraft er også et kvalitetssignal som er verdt å registrere: Hvis et lager som skulle trenge 12 kN glir på for hånd, er setet underdimensjonert, og hvis det trenger langt mer enn anslått, er setet overdimensjonert, konisk eller skadet. Den fulle installasjonssekvens for dobbeltrads vinkelkontaktlager er verdt å lese før noen av disse tallene brukes, fordi kraften alltid skal gå gjennom ringen som monteres, aldri gjennom ballene.

Dobbeltrad kulelager Dobbeltrad kulelager Se produkt →

Sammenligner js6, k6 og m6 side by side

Interferens alene rangerer ikke en passform. En klasse som ser stram ut i mikron kan likevel være enkel å montere hvis setet er kort og ringen er liten, og en klasse som ser moderat ut kan være vanskelig hvis huset er tynnvegget. Radardiagrammet nedenfor skårer tre vanlige akselklasser mot fem praktiske kriterier.

js6 er enkel å montere og lett å fjerne, men den gir minst mulig motstand mot krypning, så den hører hjemme på lette, jevne, i hovedsak ikke-roterende laster der en lokaliserende skulder allerede hindrer aksial bevegelse. k6 er det generelle svaret for normal radiell belastning på en roterende indre ring, og den tillater fortsatt demontering med en standard avtrekker. m6 bytter monteringskomfort for et fastere grep, som er det en tung eller støtbelastning, et tynnvegget hus eller et aluminiumssete faktisk trenger. Ingen av de tre vinner på hver akse, og det er poenget med å sammenligne dem på denne måten i stedet for å lese en enkelt interferensfigur. Hvis vibrasjoner og kryp dominerer feilhistorien til maskinen din, godta den tettere monteringen og planlegge for en skikkelig press med en kontrollert kraftmåler. Hvis servicetilgang er den virkelige begrensningen, godta den løsere klassen og legg til en aksial lokaliseringsfunksjon slik at ringen ikke kan gå.

En praktisk sjekkliste før du begår en passform

1. Bestem hvilken ring som roterer i forhold til lastretningen. Den ringen får interferenspassformen og den andre får en overgangs- eller klaringspasning.
2. Konverter lagerboringsklassen til et avviksbånd. Vanlige klasseboringer er aldri overdimensjonerte, så bandet går alltid fra null og nedover.
3. Sjekk interferensen ved driftstemperatur, ikke ved romtemperatur, spesielt med aluminium- eller magnesiumhus.
4. Beregn pressekraften fra diagrammet og sammenlign den med pressekapasiteten og monteringskraften ringen trygt kan ta.
5. Bekreft at klaringen som forbrukes av interferensen ikke spiser mer enn omtrent halvparten av lagerets indre klaring.
6. Bekreft at maskineringsprosessen din faktisk kan holde toleransen du spesifiserte. Ingen kart overlever en dreiebenk som ikke kan holde 10 mikron.

Ingenting av dette erstatter standarden. Et diagram er en snarvei gjennom ISO-tabellene, og disse tabellene endres mellom utgavene. Det diagrammet gir deg er en rask måte å sjekke et design på før det når butikkgulvet: interferensområde først, termisk tap som andre, trykkkraft tredje, krypemotstand sist. kl Ningbo Wanshun Peiling , vi bygger dype spor og dobbeltrads vinkelkontaktlager i 10 til 120 mm boringsområdet, og vi vil mye heller svare på et passformspørsmål før pressen slås på enn etter at et akselsete er skrotet.