Proč je tepelná roztažnost důležitá pro ložiska?

Když se hřídel během provozu zahřeje, axiálně se roztahuje. Pokud jsou obě ložiska axiálně ukotvena (lokalizující uložení), roztahování vytváří vnitřní předpětí, které zvyšuje tření a teplotu. Správné uspořádání axiálního/neaxiálního uložení umožňuje tepelný nárůst bez poškození ložisek.

Co je to uspořádání s axiálním/neaxiálním uložením ložisek?

V uspořádání s axiálním/neaxiálním uložením je jedno ložisko axiálně upevněno (axiální uložení/lokalizující) pro polohování hřídele, zatímco druhé ložisko se může volně axiálně posouvat (neaxiální uložení) pro vyrovnání tepelné roztažnosti. Toto je nejběžnější uspořádání.

Jakou hodnotu CTE mám zadat?

Použijte střední lineární CTE pro přesnou třídu materiálu v daném teplotním intervalu. CTE se mění se složením a teplotou; obecné hodnoty pro rodinu materiálů jsou pouze hrubé příklady.

Jaké je typické tepelné rozšíření?

Ocelová hřídel o délce 1 metru se při nárůstu teploty o 50 °C roztáhne přibližně o 0,6 mm. To se může zdát malé, ale pokud jsou obě ložiska axiálně fixována, může to generovat obrovské síly.

Určuje rozdílová axiální dilatace uložení nebo vůli ložiska?

Ne. Nárůst axiální vzdálenosti pomáhá stanovit kapacitu axiálního posunutí. Radiální uložení a vnitřní vůle ložiska vyžadují místní průměry, teploty kroužku/sedla, materiálové vlastnosti a přesné uspořádání ložiska.

Bezplatný inženýrský nástroj #054

Kalkulačka tepelné roztažnosti ložiska

Vypočítejte samostatné rovnoměrné osové tepelné změny hřídele a tělesa a jejich znaménkový rozdíl. Zadejte skutečné délky, střední hodnoty CTE a změny teploty.

δ = L × α × ΔTOhřev/chlazení se znaménkemBez automatické volby ložiska

Výsledky

Axiální roztažnost hřídele δ_shaft

Axiální roztažnost pouzdra δ_housing

Diferenciální roztažnost

Vzorec pro tepelnou roztažnost

L — účinné počáteční rozpětí (mm)
α — střední lineární CTE v uvedeném intervalu (μm/(m·K), číselně ×10⁻⁶/K)
ΔT — změna teploty se znaménkem vůči referenčnímu stavu (rozdíl v K nebo °C)

Vstup CTE

CTE závisí na jakosti materiálu a teplotě. Střední hodnotu pro skutečný interval určete z ověřených údajů o materiálu, nikoli volbou obecného označení skupiny materiálů.

Uspořádání s pevným ložiskem / volným ložiskem

ℹ️ Uspořádání s pevným a volným uložením může vyrovnat axiální posunutí vyvolané rozdílnou tepelnou roztažností hřídele a tělesa, avšak potřebný zdvih a typ ložiska je nutné zvolit podle celkového zatížení uspořádání, uložení, tolerancí a údajů výrobce.

Volné uložení musí umožnit relativní axiální změnu, takže délky, teploty a hodnoty CTE se mohou lišit.

Použijte průměrný lineární CTE pro konkrétní jakost materiálu v daném skutečném teplotním intervalu; CTE se mění s teplotou a složením.

Ano. Záporné ΔT představuje ochlazování a způsobuje smrštění.

Ne. Uvádí pouze axiální prodloužení se znaménkem. Výběr uspořádání vyžaduje údaje o zatíženích, uloženích, tolerancích, dostupném posuvu a údaje výrobce.

Ne. Pro určení radiálního uložení a vnitřní vůle jsou potřebné místní průměry, teploty kroužků/úložných ploch a přesná geometrie ložiska.

Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.