Zrozumienie napięcia wstępnego łożyska

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

Kompletny zestaw do diagnostyki i wyważania drgań firmy Vibromera, w tym cztery czujniki drgań z kablami, moduł interfejsu sygnału, tachometr laserowy ze stojakiem magnetycznym, waga cyfrowa, kabel USB i futerał transportowy. System jest przeznaczony do wyważania wirnika polowego i monitorowania stanu urządzeń przemysłowych.

Urządzenia

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

Części

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

Definicja: Czym jest napięcie wstępne łożyska?

Napięcie wstępne łożyska (nazywane również obciążeniem wstępnym lub obciążeniem początkowym) to kontrolowane obciążenie ściskające celowo przyłożone do łożyska w celu wyeliminowania drgań wewnętrznych luz i tworzą niewielki kolizja między elementami tocznymi a bieżniami. Napięcie wstępne zapewnia ciągły kontakt wszystkich elementów tocznych z bieżniami w każdych warunkach pracy, eliminując niewielki luz wewnętrzny, który w przeciwnym razie występowałby. Dzięki temu powstaje sztywniejszy, bardziej precyzyjny układ łożyskowy z lepszym rozkładem obciążeń i odpornością na drgania.

Napięcie wstępne jest niezbędne w zastosowaniach wymagających dużej sztywności, precyzyjnego pozycjonowania wału lub pracy z obciążeniami zmiennymi lub oscylacyjnymi. Jest to standardowa praktyka we wrzecionach obrabiarek, instrumentach precyzyjnych i maszynach szybkoobrotowych, gdzie niestabilność zapobieganie jest kluczowe.

Cel i korzyści

1. Zwiększona sztywność

Podstawowa zaleta wstępnego ładowania:

Eliminuje luz umożliwiający ugięcie pod obciążeniem
Wszystkie elementy toczne stykają się ze sobą, rozkładając obciążenie na wszystkie elementy
Sztywność łożyska może wzrosnąć 2-5 razy w porównaniu do łożyska nieobciążonego wstępnie
Zmniejsza ugięcie wału i poprawia sztywność układu

2. Większa dokładność i precyzja

Eliminuje bicie wału z luzu łożyskowego
Zapewnia precyzyjne i powtarzalne pozycjonowanie wału
Krytyczne dla maszyn precyzyjnych (obrabiarki, przyrządy pomiarowe)
Zmniejsza wibracja od uderzeń związanych z odprawą

3. Zapobieganie poślizgom

Zapewnia, że elementy toczne będą się rzeczywiście toczyć, a nie ślizgać
Szczególnie ważne przy małych obciążeniach lub dużych prędkościach
Poślizg powoduje szybkie zużycie łożysk i uszkodzenie powierzchni
Wstępne napięcie utrzymuje odpowiednią siłę styku dla czystego toczenia

4. Redukcja hałasu

Eliminuje grzechotanie wynikające z luzu wewnętrznego
Zapewnia cichszą i płynniejszą pracę
Ważne w przypadku zastosowań w pobliżu personelu lub wrażliwego sprzętu

5. Poprawa stabilności

W dynamika wirnika:

Zwiększona sztywność łożyska podnosi prędkości krytyczne
Ulepsza tłumienie cechy
Zapobiega niestabilnościom wywołanym przez łożyska
Zmniejsza podatność na drgania zewnętrzne

Rodzaje wstępnego ładowania

1. Stałe (sztywne) napięcie wstępne

Stałe napięcie wstępne niezależnie od temperatury i prędkości:

Metoda: Podkładki dystansowe, podkładki lub nakrętki zabezpieczające ustawione w określonej pozycji
Charakterystyka: Wysoka sztywność, precyzyjna kontrola
Ograniczenia: Może wzrastać wraz z temperaturą, ryzyko przeciążenia
Zastosowania: Wrzeciona obrabiarek, urządzenia precyzyjne

2. Wstępne naprężenie sprężyny (elastycznej)

Wstępne napięcie utrzymywane przez sprężyny, umożliwiające kompensację termiczną:

Metoda: Sprężyny faliste, podkładki Belleville lub sprężyny śrubowe
Charakterystyka: Odporność na wzrost temperatury bez przeciążania
Zalety: Bardziej wyrozumiały wobec zmian temperatury
Zastosowania: Zastosowania ze zmienną temperaturą, wymagania dotyczące precyzji są mniej krytyczne

Metody wstępnego ładowania

Wstępne napięcie osiowe (najczęściej spotykane)

Montaż twarzą w twarz lub tyłem do siebie

Dwa łożyska skośne zamontowane naprzeciwko siebie
Siła osiowa przyłożona do łożysk dociskająca je do siebie
Eliminuje luz osiowy w obu kierunkach
Standard dla obrabiarek i zastosowań wymagających wysokiej precyzji

Regulowane napięcie wstępne

Nakrętka zabezpieczająca lub gwintowany element ustalający regulowany w celu ustawienia napięcia wstępnego
Pomiar momentu obrotowego, siły osiowej lub wzrostu temperatury łożyska
Możliwość regulacji podczas montażu lub konserwacji

Wstępne napięcie promieniowe

Wciskanie się bieżni i wału/obudowy powoduje ściskanie promieniowe
Elementy toczne ściskane promieniowo między bieżniami
Rzadziej spotykane niż wstępne napięcie osiowe
Stosowany w niektórych łożyskach uszczelnionych i zastosowaniach specjalnych

Wybór wielkości wstępnego ładowania

Lekkie wstępne obciążenie

Siła: 1-5% dynamicznego obciążenia łożyska
Korzyści: Poprawiona sztywność przy minimalnym wzroście tarcia
Zastosowania: Ogólna precyzja maszyn

Średnie napięcie wstępne

Siła: 5-10% oceny dynamicznej
Korzyści: Wysoka sztywność, dobra dokładność
Zastosowania: Wrzeciona obrabiarek, napędy precyzyjne

Duże obciążenie wstępne

Siła: 10-20% oceny dynamicznej
Korzyści: Maksymalna sztywność i stabilność
Ograniczenia: Wysokie tarcie, generowanie ciepła, skrócona żywotność
Zastosowania: Zastosowania o ultraprecyzyjnej konstrukcji, wymagania niskiej prędkości i dużej sztywności

Wady i uwagi

Zwiększone tarcie i ciepło

Wstępne napięcie zwiększa obciążenia stykowe i tarcie
Wzrost temperatury roboczej (zwykle o 5–20°C powyżej temperatury bez obciążenia)
Wyższe temperatury przyspieszają degradację środka smarnego
Może wymagać lepszego chłodzenia lub smarowania

Zmniejszona żywotność łożysk

Wstępne obciążenie zwiększa obciążenia robocze
Obliczenia żywotności łożyska muszą uwzględniać wpływ napięcia wstępnego
Nadmierne obciążenie wstępne może drastycznie skrócić żywotność
Kompromis: sztywność/precyzja kontra żywotność

Czułość termiczna

Stałe napięcie wstępne wzrasta wraz ze wzrostem temperatury (różnicowe rozszerzanie)
Może prowadzić do przeciążenia, jeśli nie zostanie wzięty pod uwagę wzrost temperatury
Wstępne napięcie sprężyny dostosowuje się do zmian temperatury
Projekt musi uwzględniać zakres temperatur pracy

Aplikacje

Gdzie wstępne ładowanie jest niezbędne

Wrzeciona obrabiarek: Szlifowanie, frezowanie, toczenie wrzecion wymagające precyzji i sztywności
Sprzęt dużej prędkości: Zapobiega poślizgom i niestabilności
Instrumenty precyzyjne: Sprzęt pomiarowy, systemy optyczne
Obciążenia oscylacyjne: Zastosowania z odwracaniem obciążenia lub zmiennymi obciążeniami
Obciążenia momentowe: Łożyska poddane momentom przechylania

Gdzie wstępne ładowanie nie jest zalecane

Zastosowania w wysokich temperaturach (ryzyko przeciążenia termicznego)
Bardzo duża prędkość (problemy z tarciem i ciepłem)
Duże obciążenia udarowe
W przypadku długiej żywotności łożyska priorytet ma znaczenie nad sztywnością
Ogólne zastosowania przemysłowe, w których precyzja nie jest krytyczna

Napięcie wstępne łożyska to potężne narzędzie do poprawy wydajności układu łożyskowego, zapewniające większą sztywność, lepszą dokładność oraz zapobiegające poślizgom i niestabilności. Należy je jednak starannie określić i zastosować, uwzględniając kompromisy związane ze zwiększonym tarciem, wydzielaniem ciepła i potencjalnym skróceniem żywotności, aby uzyskać optymalną wydajność dla każdego konkretnego zastosowania.

← Powrót do indeksu głównego

Czym jest napięcie wstępne łożyska? Sztywność i precyzja

Opublikowane przez admin w dniu październik 31, 2025 październik 31, 2025