Különbségek a golyóscsapágyak és a szemcsapágyak között – melyik típusú csapágy felel meg Önnek?
A golyóscsapágyak és a szemcsapágyak két alapvető típusú csapágyak, amelyeket számos mechanikus rendszerben használnak a gépészetben. A csapágyak fő feladata az alkatrészek meghatározott mozgásának lehetővé tétele, és ezáltal a súrlódás csökkentése, amennyire csak lehetséges. Bár mindkét csapágytípusnak közös célja van, alapvető különbségek vannak köztük a kialakítás, a funkcionalitás és az alkalmazás terén. A jelen blogcikk ismerteti a golyóscsapágyak és a szemcsapágyak közötti legfontosabb különbségeket.
Golyóscsapágyak a görgőscsapágyak egyik típusa
A görgőscsapágyak a leggyakoribb csapágytípusok közé tartoznak. Gördülő elemeket használnak a csapágyfelületek közötti erők kiegyenlítésére. A gördülő elemek egy belső és egy külső gyűrű között helyezkednek el. A görgőscsapágyakat gyakran használják tengelyek megtámasztására, mivel kialakításuktól függően axiális és radiális terheléseket is elbírnak, lehetővé téve a felszerelt tengely forgását.
A golyóscsapágyak a görgőscsapágyak egyik részhalmazát alkotják, és a lehető legkisebb súrlódással támogatják a forgó mozgásokat. Belső és külső gyűrűkből állnak, amelyek között golyók vannak, melyek gördülő testként működnek. Ez a kialakítás jelentősen csökkenti a gép vagy rendszer mozgó alkatrészei közötti súrlódást. Működés közben a beágyazott golyók eloszlatják a terhelést, ami lehetővé teszi a sima és hatékony forgást.
A golyóscsapágyak típusai
Hornyolt golyóscsapágyak
A hornyolt golyóscsapágyak széles körben használt golyóscsapágyak, amelyeket a golyókhoz való süllyesztett futópályák jellemeznek. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy mind a radiális, mind az alacsony axiális terhelést elnyeljék. Egyszerű kialakításuknak és hatékonyságuknak köszönhetően széles körben használják őket számos ipari és mechanikai alkalmazásnál. Nagy teherbíró képesség és tartósság jellemzi őket.
Önbeálló golyóscsapágyak
Az önbeálló golyóscsapágyak hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a barázdált golyóscsapágyak, de belső gyűrűjük van két sor golyóval, amelyek hornyokban vannak vezetve. A külső gyűrű futópályája üreges golyó alakú. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy az önbeálló golyóscsapágy beállítsa a belső és a külső gyűrű közötti kisebb eltéréseket. Az így létrejövő szögletes mobilitás felhasználható a ferde pozíciók vagy az igazítási hibák kiegyenlítésére.
Ferde hatásvonalú golyóscsapágyak
A ferde hatásvonalú golyóscsapágyak speciális célú golyóscsapágyak, amelyek – a hornyolt golyóscsapágyakkal ellentétben – oldalirányban nem szimmetrikusak. A külső gyűrű és a belső gyűrű ellentétes egyoldalú vállakkal van ellátva, ami ferde erőprofilt tesz lehetővé.
A radiális terheléseken kívül így nagyobb axiális terhelést is képesek elviselni, mint például a hornyolt golyóscsapágyak. Az egysoros ferde hatásvonalú golyóscsapágyak tengelyirányban csak az egyik oldalról terhelhetők, a kétsorosak pedig mindkét irányból elnyelik a terhelést.
Axiális golyóscsapágy
Az axiális golyóscsapágyakra jellemző a különösen nagy terhelés tengely irányában való elviselése. Különösen alkalmasak olyan alkalmazásokban, amelyek csak axiális erőknek vannak kitéve. Az axiális csapágy kialakításától függően képes elnyelni az egyoldali axiális erőket (egyoldali axiális csapágy), a változó axiális erőket (kétoldali axiális csapágy), valamint az axiális és mérsékelt radiális erőket (axiális golyóscsapágy). Az axiális golyóscsapágyak tengelyalátétekből, burkolatalátétekből és golyókészletekből állnak.
Szemcsapágyak
A szemcsapágyak olyan csapágyak, amelyek nem igényelnek gördülő elemeket, például golyókat. Az egyik leggyakoribb alkalmazásuk az alacsony fordulatszámú vagy nem teljes körmozgású tengelyek irányítása és biztonságos pozicionálása. A tengely forgómozgását nem a testek gördülése teszi lehetővé, hanem a tengely felületének a sima csapágy érintkezési felületén történő csúsztatása. A lapkalemezek csúszó lineáris mozgásokra szolgálnak.
A felületek közötti súrlódás minimalizálása érdekében önkenést vagy külső kenőanyag-ellátást biztosító szemcsapágyakat használnak. A használt kenőanyagok megkönnyíthetik a két felület közötti mozgást, és minimalizálhatják a súrlódást.
A szemcsapágyak típusai
Szemcsapágyperselyek
A szemcsapágyperselyek vagy csúszóperselyek olyan csapágyak, amelyek lehetővé teszik az alacsony súrlódású és rezgéscsillapító mozgást a két összetevő között. Ezek biztosítják a lineáris vagy forgó mozgást az összetevők között.
A szemcsapágyperselyek kialakításuk alapján peremes szemcsapágyperselyekre és perem nélküli szemcsapágyperselyekre oszthatók, mely utóbbiakat hengeres szemcsapágyperselynek is neveznek. A mechanikus ütköző miatt a peremes szemcsapágypersely elnyeli a mérsékelt axiális erőket.
A szemcsapágyperselyek kenésük alapján is megkülönböztethetők.
- Az egyszerű szemcsapágyak karbantartás-hatékonyak, és vagy nincsenek megkenve, vagy zsírral vannak megkenve.
- A hidrosztatikus csapágypont állandó kenés mellett felszívódik. A csapágypont kenése mindaddig folyamatos, amíg szivattyú biztosítja a keringtetést. A hidrosztatikus csapágyakat gondosan ellenőrizni kell, és költségesek. Az előnyök: alacsony súrlódás és alacsony csapágykopás, még különböző terhelések esetén is.
- A hidrodinamikai csapágyak csak bizonyos forgási sebesség mellett érik el a kenési állapotot, mivel a kenőanyagot hidrodinamikai hatások osztják el. Mivel ezek a hatások hidrosztatikus állapotban nem érvényesülnek, a csapágy kis sebességnél a száraz súrlódás és a vegyes súrlódású átmenetek hatására csúszik.
Nyomóalátétek
A nyomóalátétek vagy szemcsapágyalátétek tárcsa alakú csapágyak, amelyek axiális tengelycsapágyként működnek. A szemcsapágyalátétek az alkalmazástól függően az egyik oldalon vannak behelyezve vagy rögzítve.
Különböző csapágyelrendezések
Rögzített/lebegő csapágy
A rögzített/lebegő csapágyelrendezés általában két csapágyból áll. A rögzített csapágyak radiális és axiális irányban rögzítik a tengelyt, vagyis mindkét oldalon el kell bírniuk a radiális és axiális erőket. Ezzel szemben a lebegő csapágyak csak a radiális erőket képesek elnyelni, hogy kiegyenlítsék az axiális mozgást vagy hőtágulás, gyártási tűrések stb. miatt fellépő elmozdulást.
Támasztó csapágyelrendezés
A támasztó csapágyelrendezés két csapágyból is áll, amelyek mindegyike radiális erőt nyel el. A rögzített/lebegő csapággyal ellentétben ezek a csapágyelrendezések csak egy irányban képesek elnyelni az axiális erőket. A támasztócsapágyaknak két változatát különböztetjük meg: a beállított csapágyakat és a lebegő csapágyakat.
A beállított csapágyelrendezéseknél a két csapágy egymással szemben helyezkedik el – mondhatnánk, hogy egymás tükörképeként. A tengelyt tengelyirányban az egyik csapágy rögzíti az egyik irányban, az ellentétes irányban pedig a második csapágy. Ezt a csapágyelrendezést gyakran használják a tengely előfeszítés alatti és pontos forgásirányban történő irányítására. Ferde hatásvonalú csapágyakat vagy kúpos görgőscsapágyakat gyakran használnak beállított csapágyakhoz. A csapágyak elrendezésétől függően a felhasznált anyagok hőtágulása a csapágyak előfeszítésének megváltozásához vezet, ami jelentősen megterhelheti és tönkreteheti őket.
A lebegő csapágy sok tekintetben hasonlít a beállított csapágyhoz. A lebegő csapágy azonban lehetővé tesz egy bizonyos axiális játékot, azaz a tengely egy bizonyos távolságon keresztül axiálisan mozoghat vagy lebeghet. Lebegő csapágyakat akkor használnak, ha nincs szoros axiális vezető. Lebegő csapágyakhoz alkalmas csapágytípusok a mély hornyú golyóscsapágyak és a gömb alakú golyóscsapágyak.
A szem- és golyóscsapágyak kiválasztásának feltételei
A két csapágytípus közötti alapvető különbség a szerkezetükben és működésükben rejlik. Amikor az alábbi típusú csapágyak közül választ, vagy ellenük dönt, érdemes figyelembe venni a következő megkülönböztető jellemzőket:
- Súrlódás és hatékonyság: A golyóscsapágyak gördülő elemeket, általában golyókat használnak, amelyek a belső és a külső gyűrűk között forognak, így lehetővé teszik az alacsony súrlódású mozgást. Mivel a golyók elnyelik a terhelés nagy részét, a golyóscsapágyak súrlódása általában alacsony, ami a nyomaték hatékony átviteléhez vezet, és nagyobb sebességet tesz lehetővé. A szemcsapágyak a két felület közötti közvetlen súrlódás elvét alkalmazzák. Itt a tengely és a szemcsapágy között általában kenőanyagból készült csúszó réteg jön létre. Mivel a mozgás olyan felületen történik, ahol a kenőanyag csúszóközeg, a szemcsapágyak súrlódása általában nagyobb, mint a golyóscsapágyaké.
- Igénybevétel- és ütésérzékenység: A szemcsapágyak előnyösek alacsonyabb forgási sebességekkel és nagy radiális erőkkel rendelkező alkalmazásoknál, a golyóscsapágyak azonban nagyobb forgási sebességre alkalmasak. Mivel a golyóscsapágyak súrlódási nyomatéka általában alacsonyabb, mint a szemcsapágyaké, kevesebb hő termelődik, így nincs szükség további hűtésre. Az ütési terhelés tekintetében a szemcsapágyak előnyösek, mivel az anyagterhelés nagyobb a golyóscsapágyaknál, mivel a görgős testek és a golyóscsapágyak kisebb csapágyfelülete érzékenyebb az ütési terhelésekre. Még a nyugalmi rezgések is könnyen károsíthatják a golyóscsapágyakat, és a golyóscsapágyak alacsony rezgésű csillapítását számos rezgés, zaj és ingadozás kíséri. A szemcsapágyak viszont képesek a rezgések csillapítására.
- Élettartam és karbantartás: A szemcsapágyak élettartama viszonylag hosszú, a golyóscsapágyakat pedig általában csak korlátozott élettartamra tervezik. A golyóscsapágyakhoz képest a szemcsapágyak kevesebb karbantartást igényelnek, mivel a kopás még a legnagyobb terhelésnél is meglehetősen alacsony. Ezenkívül ellenállóbbak a golyóscsapágyaknál a szennyeződésekkel szemben, ezért alkalmasabbak a mostoha körülmények közötti használatra. A golyóscsapágyakat ehhez a használathoz gondosan le kell zárni, hogy megelőzzük a por és a szennyeződés bejutását. A golyóscsapágyak ugyanakkor kisebb erőfeszítéssel építhetők be a szerelvényekbe, mivel nemzetközileg szabványosított alkatrészek. A golyóscsapágyak általában alkalmasabbak a szemcsapágyaknál, különösen nagy forgási sebességnél, a szemcsapágyak pedig alkalmasabbak a forgó mozgásoknál.
- Telepítés és költségek: A golyóscsapágyak viszonylag nagy szerelési helyet igényelnek, a szemcsapágyak pedig egy darabból állnak, és kompaktak, így minimális helyet igényelnek. Összeszerelni is könnyebb őket. A másik különbség a költségtényező. A szemcsapágyak a golyóscsapágyaknál valamivel olcsóbb változatok, mivel a golyóscsapágyak magasabb tervezési költségekkel járnak, beleértve magát a csapágyat, valamint a házakat, szerelési felületeket és rögzítőelemeket.
Alkalmazási példa
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni erről az alkalmazásról.
Az alkalmazási példa az áramköri lapok üveg szállítószalagja. A görgők csapágyának megvalósítása golyóscsapágyakkal történik. A csapágy megtervezéséhez szükséges összetevők megtalálhatók a MISUMI üzletben:
