Kegellagers

Kegellagers concentreren de combinatiebelastingen in een centrale rotatieas. Zij maken de gelijktijdige inwerking van radiale en axiale belastingen op de lagersamenstelling mogelijk. Het axiale draagvermogen van een kegellager neemt toe naarmate de contacthoek van het loopvlak toeneemt - hun conische vorm resulteert in minder algemene spanning op de tussenliggende onderdelen. Kegellagers worden gebruikt op motorassen, assen, propellers, en ontelbare andere toepassingen.

Inhoudsopgave

• Onderdelen van kegellagers
• Welke soorten belastingen kunnen kegelrollagers aan?
• Eenrijige, axiale of meerrijige kegellagers
• Selectiecriteria
• Gebruikelijke toepassingen
• Levenscycli van apparatuur verlengen
• Voor- en nadelen
• FAQs

Onderdelen van kegellagers

Een kegellager bestaat uit een binnen- en buitenring waarin de wentellichamen zijn ondergebracht. De rollen lopen taps toe tot conische vormen. De corresponderende loopbanen waarmee de rollen in aanraking komen, zijn onder een hoek geplaatst om zich aan de conische vorm te passen. De rollen zelf worden bijeengehouden in een kooi die in de binnenste en buitenste ringen past. Figuur 2 toont de belangrijkste onderdelen die de rollen bijeenhouden.

Welke soorten belastingen kunnen kegelrollagers aan?

De conische vorm van kegellagers minimaliseert de spanning veroorzaakt door een combinatie van radiale en axiale belastingen. Radiale en axiale belastingen combineren zich vaak om verschillende belastingen op een lagersamenstelling teweeg te brengen. Het vermogen om hoekbelastingen en wisselende hoekbelastingen op te vangen - maakt kegellagers onmisbaar voor diverse technische ontwerpen en industrieën. De conische vorm concentreert in wezen de radiale en axiale belastingen tot één enkele belasting die gemakkelijker kan worden opgevangen. Welke hoekbelastingen kunnen worden opgevangen, hangt af van de precieze hoek van het kegellager. Door twee of zelfs meer kegellagers te configureren, kunnen zij een groot aantal krachten opvangen.

Een steilere hellingshoek van het rollager verhoogt de stuwkracht/axiale belasting die het kan verwerken, terwijl een ondiepe hoek de radiale belastbaarheid verhoogt. Naarmate de radiale belasting toeneemt, ondervindt het lager meer spanning tegen de zijkanten van de loopbanen van het lager. Een ondiepere hoek minimaliseert de spanning en vermindert de druk op de rollen. De verhoogde axiale belasting draagt bij tot de spanning die op de bovenkant van de rollen wordt uitgeoefend. Een steilere hoek verdeelt de druk meer naar het midden van het lager en minder op de rollen zelf.

Eenrijige, axiale of meerrijige kegellagers

Afhankelijk van het type en de hoek van de belastingen die op het kegellager zullen inwerken, moet u het kegellager met een geschikte hoek vinden. Voor meervoudige ladingen zijn er verschillende soorten assemblagemogelijkheden.

Eenrijig kegellager

Een eenrijig kegellager is geschikt voor de meest eenvoudige toepassingen (b.v. hoekkrachten op een vast punt en met slechts geringe schommelingen). Om de juiste te vinden, moet u bepalen of het eindgebruik van het kegellager meer radiale of axiale belastingen zal hebben. Er zijn alleen axiale kegellagers die kogeltaatslagers genoemd worden en die lijken op platte ringen of schijven waar de rollen loodrecht op de as van het lager staan. Wanneer meerdere lagers nodig zijn, kan het voordelig zijn om twee of meer eenrijige kegellagers te gebruiken in plaats van meerrijige lagers in een enkele behuizing. Een voorbeeld hiervan is als het ene lager afzonderlijk van het andere moet worden onderhouden, afgesteld of vervangen. Een ander voorbeeld is wanneer er flexibiliteit in het ontwerp moet zijn en afzonderlijke eenrijige kegellagers moeten worden toegevoegd of afgetrokken, wat onmogelijk is met een meerrijig kegellager.

Meerrijige kegellagers zijn van nature veiliger omdat ze in dezelfde behuizing werken. Die behuizing is prominenter en biedt een groter oppervlak om verbinding te maken met de apparatuur waarmee hij in verbinding staat, wat voor meer stabiliteit en een langere levensduur zorgt.

Meerrijige kegellagers

Als een kegellager verschillende hoeken van axiale stuwkracht moet weerstaan, kan men meerdere rijen rollen (meestal twee of vier) in één eenheid integreren. Deze rollenrijen kunnen zowel naast elkaar als uit elkaar geplaatst zijn. Deze lagers worden geïdentificeerd aan de hand van de wijze waarop de meerdere rijen ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd en omvatten:

• Tandem: Aangrenzende rolrijen zijn georiënteerd met dezelfde draagrichting in hetzelfde lager.
• Double-cup: De apexen (of "verdwijnpunten") die door de twee naast elkaar liggende rolbevestigingen worden gevormd, zijn naar elkaar toe gericht binnen een enkel, dubbel gegroefd buitenloopvlak, Figuur 3 rechts.
• Dubbele kegel:de rollen zijn zo naast elkaar geplaatst dat de "apex" van elke rol naar buiten en van elkaar af is gericht.
• Gespreid gemonteerd: Elk paar eenrijige lagers, gescheiden door een ring of een bredere kooi, in dezelfde samenstelling. De eenrijige lagers kunnen volgens elk principe georiënteerd worden, het belangrijkste verschil is dat ze op afstand van elkaar liggen en niet vlak naast elkaar. Een voorbeeld hiervan is te zien in figuur 4.

Selectiecriteria

Kegellagers zijn de meest gebruikelijke oplossing wanneer men te maken krijgt met gecombineerde krachten, vooral wanneer deze veranderen.

• niet-combinerende ladingen: Kogellagers en andere eenvoudiger alternatieven hebben over het algemeen minder wrijving en zijn waarschijnlijk voldoende voor niet-specialistische doeleinden waarbij geen sprake is van combinerende ladingen of een behoefte aan contact met een groot oppervlak.
• Combinerende ladingen: Een combinatie van axiale en radiale belastingen vereist bijna altijd een kegellager.
• Bepalen van het draagvermogen: De contacthoek bepaalt de belastbaarheid, dus het is van essentieel belang te bepalen welke belastingshoeken een lager aankan. Voor zware toepassingen zijn meerrijige kegellagers noodzakelijk voor combinatiebelastingen. Met lichtere krachten, is één vaak genoeg.
• Het bepalen van contacthoeken: De contacthoek tussen een onderdeel en het lager bepaalt de hoek van de buitenring. Grotere contacthoeken vertalen zich in hogere axiale belastingscapaciteiten en vice versa. Bij de keuze van het juiste kegellager is deze hoek vaak uitgedrukt met de coëfficiënt 'e'; hogere waarden duiden zowel op grotere contacthoeken als op een grotere axiale belastbaarheid.

Ondiepe, gematigde en scherpe contacthoeken

Over het algemeen is een hoek van 10° tot 19° zeer gebruikelijk voor toepassingen met zware radiale belasting. Voor alles minder dan 10° moet u overwegen of een kogel- of tontaatslager nodig is en onderzoeken of er al dan niet veel radiale kracht is. Naarmate de axiale belastingen toenemen (en de radiale belastingen afnemen), vormen 20° en 24° een goed evenwicht. Deze hoek is ondiep genoeg om radiale belastingen nog steeds geen extreme druk op de lagers te laten uitoefenen, maar steil genoeg om axiale belastingen beter te kunnen opvangen. Voor grote axiale belastingen zijn hoeken tussen 25° en 29° noodzakelijk, en dit is het punt waarop radiale belastingen meer slijtage zullen veroorzaken en de levensduur van het onderdeel zullen verkorten. Toch is het meer dan voldoende om een hoge mix van radiale en axiale gecombineerde belastingen tegelijk te verwerken.

Hoekcontactkogellagers kunnen even doeltreffend zijn bij het opvangen van diverse belastingen. Lees onze technische gids over hoekcontactkogellagers voor meer informatie.

Gebruikelijke toepassingen

Een kegellager is geschikt wanneer een lager combinatiebelastingen moet opvangen. Een van de meest voorkomende toepassingen is het handhaven van het axiale evenwicht, dat wordt bereikt met meerdere kegelrollagers langs een as of as. De conische lagers zullen de belastingen gelijkmatig verdelen wanneer ze goed zijn uitgelijnd, waardoor de slijtage van de onderdelen tot een minimum wordt beperkt. Met een groter oppervlak kunnen kegellagers wrijving en warmte van combinatiebelastingen efficiënter verdelen dan niet-kegellagers (die alleen efficiënter zijn dan kegellagers bij de meest rechtlijnige niet-combinatiekrachten). Deze verminderde wrijving verhoogt de rotatiesnelheid van de tussenliggende onderdelen en maakt kegellagers ideaal voor gebruik in:

• Mechanische onderdelen
• Motoren
• Versnellingsbakken (vooral die met rechte tandwielen)
• Wielen & assen
• Turbines & propellers

Deze apparatuur moet veel verschillende hoeken combineren en gebruiken om motoren, aandrijfassen en andere roterende onderdelen aan te drijven.

Levenscycli van apparatuur verlengen

In hogesnelheidstoepassingen zullen standaardlagers veel sneller stuk gaan en de onderdelen waarmee ze in verbinding staan, beschadigen. Vergeleken met hun niet-tapse tegenhangers combineren kegellagers minder wrijving met een hoog oppervlaktecontact met extreem snel draaiende onderdelen. Het resultaat is een zeer efficiënte overdracht van gecombineerde krachten en verplaatsingskrachten naar één enkele rotatieas. Deze efficiëntie vertaalt zich in veel minder trillingen, waardoor schade aan delicate instrumenten in de hele machine wordt voorkomen en er minder kracht van buitenaf hoeft te worden gedempt.

Voor- en nadelen

De voordelen van kegellagers

• Hoge betrouwbaarheid: Kegellagers zijn bij correct gebruik zeer betrouwbaar. Auto's kunnen honderdduizenden kilometers rijden zonder defecten aan kegellagers, die weinig tot geen onderhoud vergen.
• Gecombineerde en gevarieerde ladingen: Kegellagers hebben door hun geometrie duidelijke voordelen ten opzichte van taats-, cilinder- en naaldlagers bij de behandeling van gecombineerde en wisselende belastingen.
• Draaglast: Kegellagers kunnen axiale en radiale ladingen ondersteunen.
• Minimale belasting: Het is zeer onwaarschijnlijk dat de rollen glijden of "slippen" wanneer ze geladen of onbelast zijn; waarbij andere rollager-types minimale belastingvereisten hebben - een constante hoeveelheid druk die moet worden gehandhaafd - om te voorkomen dat de rollen glijden binnen hun loopbanen.

De nadelen van kegelrollagers

• Snelheid: Omdat de rollen een groot contactoppervlak hebben - een voordeel in sommige opzichten (zoals het gelijkmatig verdelen van de belasting) - evenaren zij niet het snelheidspotentieel van tontaatslagers, die minder inwendige wrijving hebben en minder warmte genereren.
• Warmte: Vergeleken met niet-conische rollen genereren kegellagers minder warmte omdat er minder materiaal is, en de lagerkooi met rollen is minder omvangrijk.
• Dynamische scheefstand: Tontaatslagers verdragen dynamische uitlijnfouten beter dan kegellagers, omdat deze ontworpen zijn voor bepaalde hoeken en slecht reageren op hellingen die buiten hun ontwerpdoel vallen. Sferische lagers kunnen tijdelijke verschuivingen opvangen zonder de eenheid zwaar te belasten, omdat de kogels onafhankelijk zweven in hun kooi. Met taps toelopende rollen zal elke druk die op één rol wordt uitgeoefend, zich grondig over de hele assemblage verspreiden.

FAQs

Hoe lang gaat een kegellager mee?

Wanneer kegellagers op de juiste wijze worden gekozen, gemonteerd, afgedicht en gesmeerd, gaan ze zeer lang mee, met minimaal onderhoud. Het zijn vaak de laatste onderdelen van een machine die onderhoud nodig hebben.

Hoe kan je een kegellager het best afstellen?

Als de kooi te los zit, kan hij verbuigen, waardoor de loopvlakken beschadigd raken. Als het te strak zit, is er een constante wrijving die kleine metaalsplinters veroorzaakt. Elimineer de 'speling' en draai terug tot hij vrij ronddraait.

Wanneer moet ik een kegellager vervangen?

Metaal schilfering wijst erop dat het kegellager zo snel mogelijk moet worden vervangen. Stethoscopen kunnen helpen bij het opsporen van knarsende of piepende geluiden die kunnen wijzen op aanzienlijke slijtage.