Welke factoren beperken gewoonlijk de maximale snelheid van PU-groefkogellagers?

Professionele beperkende factoren van de beperkende snelheid van PU-diepgroefkogellagers

PU (polyurethaan) diepgroefkogellagers worden veel gebruikt in specifieke toepassingen vanwege hun uitstekende trillings- en geluidsreducerende eigenschappen en slijtvastheid. In vergelijking met traditionele volledig stalen lagers is hun snelheidslimiet echter doorgaans onderworpen aan strengere beperkingen vanwege de eigenschappen van de PU-buitenlaag. Uit professionele analyse blijkt dat de snelheidslimiet van PU-groefkogellagers voornamelijk wordt bepaald door de volgende vier factoren.

Thermodynamische beperkingen van PU-materialen

De belangrijkste beperkende factor van PU-groefkogellagers ligt in de gevoeligheid van het polyurethaanmateriaal voor hitte en temperatuur.

1. Wrijvingswarmteopwekking en temperatuuraccumulatie

Wanneer een lager op hoge snelheid werkt, wordt er warmte gegenereerd door wrijving tussen de rolelementen en loopbanen, evenals door de elastische vervorming en het herstel van de PU-buitenlaag. Bij PU-groefkogellagers is de PU-buitenlaag een slechte warmtegeleider en is de warmteafvoerefficiëntie veel lager dan die van een metalen buitenring.

Warmteaccumulatie-effect: De gegenereerde warmte kan moeilijk snel worden afgevoerd, waardoor de algehele bedrijfstemperatuur van het lager scherp stijgt.

Temperatuurverzachting: De mechanische eigenschappen van PU-materialen (vooral thermoplastisch polyurethaan (TPU)) zijn zeer temperatuurgevoelig. Zodra de glasovergangstemperatuur of de specifieke warmteafbuigtemperatuur (doorgaans veel lager dan die van staal) wordt overschreden, zullen de hardheid, de elastische modulus en het draagvermogen van de PU-buitenlaag snel afnemen.

Permanente vervorming: Hoge temperaturen versnellen ook de thermische veroudering en permanente vervorming van het PU-materiaal, wat leidt tot een verminderde nauwkeurigheid van het buitenste ringprofiel, waardoor trillingen en wrijving verder worden verergerd, waardoor een vicieuze cirkel ontstaat die uiteindelijk leidt tot lagerfalen en de werking op hoge snelheid beperkt.

2. Zelfklevende hittebestendigheid

Ook de hechtsterkte tussen de PU-buitenlaag en de binnenste stalen lagerring is temperatuurgevoelig. Hoge temperaturen kunnen leiden tot lijmfalen, loslaten of loslaten van de PU. Zodra de PU-buitenlaag loskomt van de stalen ring, verliest het lager zijn werkingsvermogen volledig. Daarom wordt de maximale bedrijfstemperatuur van de lijm een ​​van de knelpunten die de maximale snelheid van het lager beperken.

Dynamische spanning en elastische eigenschappen

Hoewel de elastische eigenschappen van PU-materialen trillingsdempende voordelen bieden, worden ze onder hoge dynamische belasting een belangrijke snelheidsbegrenzer.

1. Elastische hysterese en energieverlies

De PU-buitenlaag ondergaat elastische vervorming onder belasting. Tijdens continu walsen met hoge snelheid vindt deze elastische vervorming en herstel bij hoge frequenties plaats. Polyurethaan vertoont een aanzienlijk hysterese-effect, wat betekent dat er energie verloren gaat tijdens het vervormings- en herstelproces, dat allemaal wordt omgezet in warmte.

Warmtevermenigvuldiging: Naarmate de snelheid toeneemt, neemt de vervormingsfrequentie toe, wat leidt tot een niet-lineaire toename van het energieverlies en de warmteontwikkeling. Dit is een andere belangrijke bron van interne warmteophoping, waardoor de maximumsnelheid rechtstreeks wordt beperkt.

2. Centrifugaalkracht en vervorming

Bij middelgrote en grote PU-diepgroefkogellagers neemt de middelpuntvliedende kracht op de PU-buitenlaag aanzienlijk toe bij extreem hoge snelheden. Hoewel de dichtheid van PU-materiaal lager is dan die van staal, kunnen hoge centrifugaalkrachten radiale uitzetting of kruip in de buitenring veroorzaken.

Problemen met de dimensionele stabiliteit: Deze vervorming kan de precieze pasvorm tussen het lager en het montagegat verstoren, wat resulteert in een onstabiele werking van het lager, verhoogde trillingen en zelfs het mogelijk losraken van het lager van de montagezitting, waardoor de veilige snelheid vanuit mechanisch ontwerpperspectief wordt beperkt.

Ontwerp en smering van interne stalen lagers

De maximale snelheid van een PU-groefkogellager wordt ook beperkt door het ontwerp en het onderhoud van het interne stalen lager.

1. Interne speling en kooi

PU-diepgroefkogellagers zijn doorgaans gebaseerd op standaard diepgroefkogellagerontwerpen. De interne radiale speling en het kooitype hebben rechtstreeks invloed op de maximale snelheid.

Selectie van speling: Tijdens bedrijf op hoge snelheid stijgen de lagertemperaturen, waardoor de stalen binnenring en de rolelementen uitzetten, wat resulteert in een verminderde speling. Een onjuiste speling (bijvoorbeeld een te kleine C2-speling) kan bij hoge temperaturen vastlopen veroorzaken. Daarom moet een spelinggraad worden gekozen die geschikt is voor hoge snelheden.

Kooimateriaal: De maximale snelheden van stalen en plastic (zoals nylon) kooien verschillen. Nylon kooien hebben de neiging om zachter te worden en te vervormen bij hoge temperaturen, waardoor de maximale snelheid van het lager verder wordt beperkt.

2. Smeermiddel en smeermethode

Het maximale toerental van een PU-groefkogellager wordt ook beperkt door de smeringscondities.

Levensduur vet: Vet in voorgesmeerde lagers oxideert en ontleedt snel bij hoge temperaturen, waardoor de levensduur van het vet wordt verkort, wat leidt tot smeringsstoringen en een sterke toename van de wrijving. Daarom moet de snelheid strikt worden gecontroleerd binnen het maximale bedrijfstemperatuurbereik van het vet.

Externe belastingen en bedrijfsomstandigheden

Externe omstandigheden hebben een uitgebreide impact op de maximale snelheid van PU-lagers.

1. Radiale en axiale belastingen

De equivalente dynamische belasting die door het lager wordt gedragen, is een sleutelfactor bij het bepalen van de toegestane snelheid.

Hoge belastingslimiet: Hogere belastingen verhogen de contactspanning tussen de rolelementen en loopbanen, waardoor de elastische vervorming van de PU-buitenlaag toeneemt en meer warmte ontstaat. Om snelle vermoeidheid of beschadiging van de PU-buitenlaag door overmatige belasting te voorkomen, moet de maximale snelheid dienovereenkomstig worden verlaagd.

2. Omgeving voor warmteafvoer

De omgevingstemperatuur en de warmteafvoeromstandigheden van een lager hebben rechtstreeks invloed op het stabiele werkingsbereik. Bij hoge omgevingstemperaturen neemt de temperatuurstijgingsmarge van het lager af en moet de snelheid worden verlaagd om oververhitting en defecten te voorkomen. Een goed ontwerp voor warmteafvoer (zoals omringende metalen constructies of geforceerde luchtkoeling) kan de toegestane snelheid tot op zekere hoogte verhogen.