Lager technologie en belastingen 2
Natuur & Techniek
Fontys
Reacties
Preview tekst
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
Lagertechnologie
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
1) Inleiding
Een wasmachine, een auto, de harde schijf van je computer, een elektromotor, allerhande machines,... Ze hebben allen één ding gemeen: ze maken gebruik van lagers. Alles wat draait en wat liefst zo weinig mogelijk weerstand moet ondervinden maakt gebruik van lagers. Ook in de harde schijf van een computer zit een klein lager.
2) Doel van lagers
Het doel van lagers is het ondersteunen van draaiende assen. Deze assen kunnen zowel axiaal als radiaal ondersteund worden. (Figuur)
We gaan het in deze cursus hebben over 2 groepen lagers: - de glijlagers (de as glijdt in het lager) - de wentellagers (de as rolt in het lager)
Zowel de glijlagers als de wentellagers hebben een aantal voordelen:
Voordelen van het glijlager t.o. het wentellager Voordelen van het wentellager t.o. het glijlager
goedkoper geruisloze loop (als het lager in goede staat is) trillingdempend doordat het lagerhuis en de as vettig zijn wordt het stof opgevangen zodat het niet kan doordringen tussen de glijvlakken. onderhoudsvrij betrekkelijk geringe radiale afmetingen wegens de meestal gedeelde uitvoering eenvoudig te monteren en demonteren eenvoudig aan te passen aan een bepaalde constructie.
geringe aanloopweerstand wrijvingsweerstand blijft bij elk toerental gelijk weinig energieverlies door wrijving lange smeerintervallen en dus klein smeermiddelverbruik geen inlooptijd materiaal van de as is niet van invloed op de loopeigenschappen heel wat lagers kunnen zowel axiale als radiale krachten opnemen. geringe inbouwlengte grote betrouwbaarheid grote standaardisatie
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
4) Wentellagers
Bij een wentellager zal het draaien van de as in het huis (of het draaien van het huis rond de as) vergemakkelijkt worden door gebruik te maken van wentellichamen. Deze wentellichamen kunnen kogels, cilinders, naalden, tonnen of kegels zijn. De rolweerstand bij een wentellager zal aanzienlijk lager zijn dan bij een glijlager. De rolweerstand zal ook niet afhankelijk zijn van de rotatiefrequentie.
4) Keuze van het lagertype.
Elk lagertype heeft verschillende eigenschappen die het wel of niet geschikt maken voor een bepaalde toepassing. Hierdoor zal het ene lager wel geschikt zijn voor een bepaalde toepassing en dan weer helemaal niet voor een andere toepassing. De keuze is afhankelijk van:
4.1) Beschikbare inbouwruimte.
De grootte van de binnendiameter het lager wordt meestal bepaald door de kracht op de as en dus door de afmetingen van de as (d). Afhankelijk van het soort lager dat we gaan gebruiken zal de uitwendige diameter (D) van het lager groter of kleiner zijn. voorbeeld: voor een dynamisch draaggetal van 5000N en een inwendige diameter (d) van 10 mm bekomen we een uitwendige diameter (D) van:
- éénrijig groefkogellager: 30 mm
- naaldlager: 14 mm Indien de radiale inbouwruimte beperkt is zal hier dus geen groefkogellager kunnen gebruikt worden. Ook axiaal kan er onvoldoende inbouwruimte zijn.
4.1) Grootte van de belasting
Het is over het algemeen de grootte van de belasting die de grootte van het lager bepaalt. Cilinderlagers kunnen over het algemeen een grotere belasting opnemen dat kogellagers met gelijke afmetingen. Indien we het lager volledig vullen met wentellichamen kunnen er grotere krachten worden opgenomen dat lagers die voorzien zijn van een kooi.
4.1) Richting (zin) van de belasting
nullEen belangrijke factor in de keuze van een lager is ook de richting/zin van de belasting. Is de belasting radiaal, axiaal of een combinatie van de twee? Als het een gecombineerde belasting is, welke belasting is dan de grootste belasting? De meeste radiale lagers kunnen een gecombineerde belasting opnemen. Uitzondering hierop zijn de cilinderlagers zonder kraag en de naaldlagers. Het kan ook zijn dat de kracht niet in het midden van het lager zal optreden. Dan spreken we van een momentbelasting.
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
4.1) Scheefstelling
Als een as belast wordt kan omwille van het doorbuigen van de as scheefstelling optreden. Ook een uitlijnfout kan scheefstelling van de as veroorzaken. Een niet-instellend lager kan (bijna) geen scheefstelling opnemen (tussen 0°02’ en 0°10’). Een zich instellend lager kan wel scheefstelling opnemen (tussen 1° en 3°).
4.1) Toerental
Hoe lager de wrijving zal zijn, hoe kleiner de opwarming zal zijn. Het toerental van een lager zal begrensd worden door de opwarming van het lager. Bij radiale belasting worden met groefkogellagers en in iets mindere mate met cilinderlagers de hoogste toerentallen bereikt. Bij gecombineerde belasting gaan de hoogste toerentallen naar de hoekcontactkogellagers. Bij axiale belasting zullen de toerentallen vanwege het ontwerp van de lagers de toerentallen een stuk lager liggen dan bij de radiale lagers.
4.1) Axiale verschuifbaarheid
Bij gebruik van een lager om vb. een as te ondersteunen in een huis, hebben we 2 lagers nodig: een vast en een los lager. Het vaste lager (links op de figuur) zal zowel axiale als radiale krachten kunnen opvangen. Het losse lager zal enkel radiale krachten kunnen opvangen. Dit los lager zal er voor zorgen dat de as axiaal niet zal klemmen. Deze klemming kan vb ontstaan door uitzetting van de as omwille van de temperatuur. We hebben hiervoor dus lagers nodig die een axiale verschuifbaarheid kunnen opvangen. Cilinderlagers zijn hiervoor zeer goed geschikt.
4.1) Nauwkeurigheid
Bij sommige lagers is er een zeer grote nauwkeurigheid nodig wat het “rondlopen” betreft. Denken we hierbij maar aan hoofdassen van werktuigen en aan assen met zeer grote toerentallen (trillingen)
4.1) Vervorming van het lager
Door belasting is het mogelijk dat het lager elastisch vervormd wordt. In sommige toepassingen is de stijfheid (de niet-vervorming) een belangrijke factor.
4.1) Lagergeruis
Soms kan de lagergeruis een rol spelen bij de keuze van het lager. Dit is vooral voor kantoortoepassingen en huishoudelijke toestellen van belang.
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
4.2) Lagerspeling
Lagerspeling is de afstand waarover de ene lagerring t.o. de andere lagerring kan verschuiven. Dit kan radiale speling zijn of axiale speling zijn.
Deze speling zal voor en na montage van het lager verschillend zijn omdat na montage de binnenring kan uitgezet zijn of de buitenring kan samengedrukt zijn. In bedrijfsstand moet deze speling praktisch nul zijn. Bij montage gaan we in sommige gevallen met een voelermaat deze speling controleren.
4) Soorten wentellagers
4.3) Eénrijig groefkogellager
Groefkogellagers hebben diepe ononderbroken loopbanen. Deze lagers zijn in staat om naast radiale belastingen ook axiale belastingen (in beide richtingen) op te nemen. Weinig wrijving.
Gebruik: kleine en middelgrote elektromotoren
4.3) Tweerijig zich instellend kogellager
Deze lagers hebben 2 rijen kogels en een gemeenschappelijke bolvormige loopbaan in de buitenring. Deze lagers kunnen zich instellen en zijn daarom ongevoelig voor kleine scheefstellingen van de as t.o. het lagerhuis.
Deze lagers zijn geschikt voor lagerconstructies waarbij men rekening moet houden met doorbuiging of uitlijningsfouten.
Geschikt voor radiale belasting en een licht axiale belasting.
4.3) Hoekcontactkogellagers (éénrijig)
De loopbanen van dit soort lager zijn verschoven in de richting van de lageras. Hoekcontactlagers zijn daarom geschikt voor het opnemen van gecombineerde belastingen. De axiale krachten kunnen toenemen als de contacthoek groter wordt.
Een éénrijig hoekcontactlager kan slechts in één richting axiale belastingen opnemen.
Er bestaan ook tweerijige hoekcontactkogellagers. Deze kunnen axiale belastingen opnemen in beide richtingen.
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
4.3) Kegellagers
Deze lagers hebben een binnen- en buitenring met conische loopbanen waartussen zich kegelvormige rollen bevinden. Al de kegelvlakken convergeren naar één punt op de hartlijn van het lager. Dit betekent dat het afwikkelen van de rollen optimaal is.
Kegellagers zijn door hun ontwerp bijzonder geschikt voor het opnemen van gecombineerde (axiale en radiale) belastingen. Kegellagers kunnen uit elkaar worden genomen. (binnenring met rollenset vormt een eenheid die los van de buitenring kan worden gemonteerd.
Een éénrijig kegellager (figuur) kan slechts aan één zijde axiale belastingen opnemen. Daarom is het gebruikelijk dat een éénrijig kegellager wordt afgesteld tegen een ander éénrijig kegellager.
We kunnen dan 3 soorten opstellingen bekomen:
éénrijig kegellager
x-opstelling o-opstelling tandem-opstelling
X-opstelling: Twee lagers met een tussenring tussen de buitenringen. De contactlijnen van dit lager convergeren naar de hartlijn van het lager. Axiale belastingen kunnen worden opgenomen in twee richtingen. Dit kan echter maar door één lager tegelijkertijd.
O-opstelling: Hierbij zijn er twee tussenringen nodig. Eén bij de binnenring en één bij de buitenring. Bij deze opstelling divergeren de contactlijnen naar buiten toe. Hierdoor is het lager relatief stijf en kan dus ook momenten opnemen. Ook in deze opstelling kunnen we axiale belastingen opnemen in twee richtingen.
Tandem-opstelling: De tandem opstelling wordt maar zelden toegepast. De krachten worden gelijkmatig verdeeld over beide lagers. Axiale belastingen kunnen slechts in één zin worden opgenomen. Hierdoor moet men meestal derde lager monteren om ook in de andere zin axiale krachten te kunnen opvangen.
Voordelen van gepaarde kegellagers: Eenvoudige montage Hoog radiaal en axiaal draagvermogen Eenvoudig onderhoud
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
4.3) Axiaal cilinderlager of cilindertaatslager
Cilindertaatslagers maken asondersteuningen mogelijk die zware belastingen kunnen opnemen. Ze zijn ongevoelig voor stootbelastingen en vragen een minimale inbouwruimte. Ze zijn geschikt voor het opnemen van axiale belastingen in één zin.
Axiaal naaldlager of naaldtaatslager: Dit is vergelijkbaar met een axiaal cilinderlager met cilindrische rollen die dun zijn t.o. hun diameter. Ook deze lagers kunnen zware belastingen opnemen.
4.3) Axiaal tonlager of tontaatslager
Hierbij worden de belastingen onder een scherpe hoek overgebracht. Radiale belastingen kunnen worden opgenomen in combinatie met gelijktijdig optredende axiale belastingen. Door de instelbaarheid is dit lager ongevoelig voor doorbuiging van de as of scheefstelling van de as t.o. het lagerhuis. Zeer geschikt voor axiale belastingen. Ze zijn uitneembaar.
4.3) carb-lager
Een cilinderlager (en een naaldlager) is, in beperkte mate, bestand tegen axiale verplaatsingen. Maar een cilinderlager kan geen hoekverdraaiingen opvangen. Een tonlager is dan weer wel bestand tegen hoekverdraaiingen, maar kan geen axiale verplaatsingen opvangen. Het Carb-lager (SKF-sinds 1995) combineert de voordelen van een ton-, een cilinder-, en een naaldlager. Met dit lager kunnen niet enkel hoekverdraaingen, maar ook axiale verplaatsingen worden opgevangen. Daarbij komt nog het voordeel dat dit gepatenteerde lagertype een veel hoger radiaal draagvermogen bezit dan lagers van vergelijkbare grootte.
4) Draaggetal, belasting en levensduur
4) Lagerslijtage
4) Smering
4) Toepassingen
Deze laatste 4 puntjes worden tegen eind september 2008 verwacht.
Bronnen: SKF hoofdcatalogus Wikimedia Commons
H. Verbruggen - Machine-onderdelen - lagertechnologie – mechanismen
Axiale inbouwruimte
Radiale inbouwruimte Axiale krachten Radiale krachten Scheefstelling
Toerental Axiale
verplaatsbaarheid
Eénrijig groefkogellager Tweerijig zich instellend kogellager Hoekcontactkogellager (éénrijig) Kegellager Cilinderlager Naaldlager Tweerijig tonlager Axiaal kogellager of kogeltaatslager Axiaal cilinderlager of cilindertaatslager Axiaal naaldlager of naaldtaatslager Axiaal tonlager of tontaatslager Carb lager
Lager technologie en belastingen 2
Vak: Natuur & Techniek
Universiteit: Fontys
- Ontdek meer van:Natuur & TechniekFontys34 Documenten
- Meer van:Natuur & TechniekFontys34 Documenten
