Шарик (подшипник)
 | Примеры и перспективы в этой статье касаются главным образом Соединенных Штатов и не отражают мировую точку зрения на этот вопрос . ( Октябрь 2014 г. ) |
Шарики подшипников — это специальные сферические и гладкие шарики , которые чаще всего используются в шарикоподшипниках , но также используются в качестве компонентов в таких механизмах, как механизмы свободного хода . Сами шарики обычно называют шарикоподшипниками. [1] Это пример синекдохи . Мячи бывают разных классов . Эти классы определяются такими организациями, как Американская ассоциация производителей подшипников (ABMA), организация, которая устанавливает стандарты точности шариков подшипников. Они производятся на машинах, разработанных специально для этой работы.
В 2008 году в США было произведено 5,778 миллиарда шариков подшипников. [2]
Оценка
[ редактировать ]Шарики подшипников изготавливаются из определенной марки, которая определяет их геометрические допуски . Оценки варьируются от 2000 до 3, где чем меньше число, тем выше точность. Оценки пишутся «GXXXX», т.е. 100-я оценка будет «G100». [3] [4] Более низкие сорта также имеют меньше дефектов, таких как лыски, ямки, слабые места и порезы. Гладкость поверхности измеряется двумя способами: шероховатостью поверхности и волнистостью . [4]
Размер относится к максимально возможному расстоянию между двумя точками на поверхности мяча, измеренному двумя параллельными пластинами, соприкасающимися с поверхностью. Начальный размер — это номинальный диаметр шара , который является номинальным или теоретическим диаметром шара. Затем размер шара определяется путем измерения отклонения диаметра шара , которое представляет собой разницу между наибольшим и наименьшим измеренным диаметром. Для данной партии существует разница в диаметре партии , которая представляет собой разницу между средним диаметром самого большого шара и самого маленького шара в партии. [4]
Сферичность относится к величине отклонения от истинной сферической формы (из-за округлости). [4] Это измеряется путем вращения шарика против линейного преобразователя с измерительным усилием менее 4 граммов (0,14 унции). Полученный полярный график затем описывается наименьшим возможным кругом, и разница между этим описанным кругом и номинальным диаметром шара представляет собой вариацию. [4]
| Оценка | Диапазон размеров [дюймы] | Сферичность [в] | Изменение диаметра партии [дюймы] | Допуск номинального диаметра шарика [дюймы] | Максимальная шероховатость поверхности (Ra) [мкдюйм] |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 0.006–2 | 0.000003 | 0.000003 | ±0.00003 | 0.5 |
| 5 | 0.006–6 | 0.000005 | 0.000005 | ±0.00005 | 0.8 |
| 10 | 0.006–10 | 0.00001 | 0.00001 | ±0.0001 | 1.0 |
| 25 | 0.006–10 | 0.000025 | 0.000025 | ±0.0001 | 2.0 |
| 50 | 0.006–10 | 0.00005 | 0.00005 | ±0.0003 | 3.0 |
| 100 | 0.006–10 | 0.0001 | 0.0001 | ±0.0005 | 5.0 |
| 200 | 0.006–10 | 0.0002 | 0.0002 | ±0.001 | 8.0 |
| 1000 | 0.006–10 | 0.001 | 0.001 | ±0.005 |
| Оценка | Сферичность [мм] | Изменение диаметра партии [мм] | Допуск номинального диаметра шарика [мм] | Максимальная шероховатость поверхности (Ra) [мкм] |
|---|---|---|---|---|
| 3 | 0.00008 | 0.00008 | ±0.0008 | 0.012 |
| 5 | 0.00013 | 0.00013 | ±0.0013 | 0.02 |
| 10 | 0.00025 | 0.00025 | ±0.0013 | 0.025 |
| 25 | 0.0006 | 0.0006 | ±0.0025 | 0.051 |
| 50 | 0.0012 | 0.0012 | ±0.0051 | 0.076 |
| 100 | 0.0025 | 0.0025 | ±0.0127 | 0.127 |
| 200 | 0.005 | 0.005 | ±0.025 | 0.203 |
| 1000 | 0.025 | 0.025 | ±0.127 |
Производство
[ редактировать ]Производство шариков подшипников зависит от типа материала, из которого они изготовлены.
Металл
[ редактировать ]
Металлические шарики начинаются как проволока . Проволоку разрезают, чтобы получить гранулу объемом, примерно равным объему шарика, с желаемым внешним диаметром (НД). Затем этой грануле придают грубую сферическую форму. Затем шарики подаются в машину, которая очищает их. Машина делает это, подавая шарики между двумя тяжелыми чугунными [5] или пластины из закаленной стали , называемые решетчатыми пластинами . Одна из пластин удерживается неподвижно, а другая вращается. Верхняя пластина имеет отверстие, позволяющее шарикам входить в пластины и выходить из них. Эти пластины имеют тонкие кольцевые канавки, по которым движутся шарики. Шарики проходят через машину достаточно долго, так что каждый шарик проходит через множество из этих канавок, что гарантирует, что каждый шарик имеет одинаковый размер, даже если конкретная канавка не соответствует спецификации. . Контролируемые переменные машины — это величина приложенного давления, скорость пластин и продолжительность пребывания шариков в машине. [6]
Во время работы охлаждающая жидкость прокачивается между сверлильными пластинами, поскольку высокое давление между пластинами и трение создают значительное тепло. Высокое давление, оказываемое на шары, также вызывает холодную обработку , которая укрепляет шары. [6]
Иногда шарики затем подвергают мягкому шлифованию для повышения точности. Это делается на машине того же типа, но сверлильные пластины заменены шлифовальными камнями . [5]
Если шарики стальные, их подвергают термической обработке . После термообработки с них удаляют накипь для удаления остатков и побочных продуктов. [5]
Затем шары измельчаются . Их шлифуют на станке того же типа, что и раньше, но либо в охлаждающую жидкость вводят абразив, либо вращающуюся пластину заменяют очень твердым мелкозернистым шлифовальным кругом . На этом этапе можно получить шарики с точностью до ±0,0001 дюйма (0,0025 мм). Если шарам требуется более высокая точность, их притирают опять же на машине того же типа. Однако на этот раз сверлильные пластины изготавливаются из более мягкого материала, обычно из чугуна, давление оказывается меньше, пластина вращается медленно. Именно этот шаг придает шарикам подшипников блестящий вид и может привести к повышению уровня шариков между 10 и 48. [5] [6] [7]
Если требуется еще большая точность, обычно используются запатентованные химические и механические процессы. [5]
Проверка Фредерика шариков подшипников была одним из тематических исследований в Уинслоу Тейлора классических «Принципах научного менеджмента» .
Пластик
[ редактировать ]Пластиковые шарики подшипников изготавливаются аналогично описанному выше. [6]
Керамика
[ редактировать ]
Керамические шарики подшипников изготавливаются из спеченных материалов, которые затем шлифуются до размера и формы, как указано выше. Общие материалы включают: нитрид кремния ( Si
3 Н
4 ) и диоксид циркония ( ZrO
2 ). [8]
Материалы
[ редактировать ]Общие материалы включают углеродистую сталь , нержавеющую сталь , хромистую сталь , латунь , алюминий , карбид вольфрама , платину , золото , титан , пластик . Другие менее распространенные материалы включают медь , монель , к-монель , свинец , серебро , стекло и ниобий . [9]
| Материал | США 52100 | Нержавеющая сталь 440С | М50 | БГ-42 | РЕКС-20 | 440НД | Хейнс 25 | Si3NСи3Н4 | БеКу | 455 | C276 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Твердость [HRC] | 60 | 58 | 62 | 62 | 66 | 60 | 50 | 70 | 40 | 50 | 40 |
| Предел температуры [°F] | 300 | 300 | 400 | 400 | 600 | 300 | 1200 | 1500 | 400 | 500 | 1000 |
| Коррозионная стойкость [м 1] | 1 | 3 | 1 | 2 | 1 | 4 | 5 | 5 | 1 | 4 | 5 |
| Расходы [м 1] | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | 1 | 5 | 5 | 3 | 2 | 4 |
| Доступность [м 1] [ нужны разъяснения ] | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4 | 5 | 3 | 3 | 2 | 4 |
| Магнитный | Магнитный | Магнитный | Магнитный | Магнитный | Магнитный | Магнитный | Немагнитный | Немагнитный | Немагнитный | Магнитный | Магнитный |
| Электрическая проводимость | Проводящий | Проводящий | Проводящий | Проводящий | Проводящий | Проводящий | Проводящий | Непроводящий | Проводящий | Проводящий | Проводящий |
| Ограничение размера | Никто | Никто | Никто | Никто | Никто | Никто | 1,5 дюйма (38 мм) | Нет торсионной трубки [ нужны разъяснения ] | Никто | Никто | 5 дюймов (130 мм) |
| Относительная грузоподъемность [м 1] | 3 | 2 | 4 | 4 | 5 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 |
| Относительная усталостная долговечность [м 1] | 3 | 2 | 4 | 4 | 5 | 3 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 |
- ^ Jump up to: а б с д и Где 1 — самый низкий, а 5 — самый высокий.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ [1] Мерриам Вебстер
- ^ MA332Q — Подшипники качения , Бюро переписи населения США , 2008 г.
- ^ Определения шара — спецификация определяет три параметра: целостность поверхности , размер и сферичность . Под целостностью поверхности понимают гладкость поверхности, твердость.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Определения ABMA , заархивировано из оригинала 8 октября 2009 г. , получено 16 ноября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Производство , заархивировано из оригинала 7 мая 2009 г. , получено 2 июля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д Как им удается добиться таких идеально круглых и гладких шариков в шарикоподшипниках? , 15 ноября 2000 г. , получено 1 июля 2009 г. .
- ^ Процесс производства стандартного шара из хромированной стали класса 24 , заархивировано из оригинала 17 мая 2008 г. , получено 2 июля 2009 г.
- ^ Лей, Уилфрид; Виттманн, Клаус; Халлманн, Вилли (16 июня 2009 г.). Справочник по космической технике . Уайли. ISBN 978-0-470-69739-9 .
- ^ Материалы получены 3 июля 2009 г.
- ^ Типы материалов мяча , заархивировано из оригинала 28 февраля 2008 г. , получено 6 октября 2010 г. .