Karakteristik struktural bantalan rol tirus memberikan keunggulan teknis yang unik: bantalan ini memiliki kapasitas beban radial tinggi yang sebanding dengan bantalan rol silinder, dan dapat menahan beban radial dan aksial seperti bantalan bola dalam alur; Roller dapat mencapai penggulungan murni, dengan koefisien gesekan rendah, cocok untuk kondisi pengoperasian kecepatan tinggi. Oleh karena itu, bantalan rol tirus banyak digunakan di bidang-bidang seperti mobil, peralatan mesin, metalurgi, penerbangan, kereta api, mesin teknik, mesin pertanian, dll., dan merupakan jenis bantalan gelinding terbesar kedua setelah bantalan bola dalam alur. Namun, kompleksitas geometri, mekanika, dan kinematika pada bantalan rol tirus juga membuat pembuatannya menjadi sulit. Keakuratan pemesinan bagian-bagian utama seperti cincin, terutama roller tirus, harus dikontrol secara ketat, jika tidak maka akan sangat mempengaruhi realisasi penggunaan fungsional dan kinerjanya.
1 Status standarisasi rol tirus
Rol tirus adalah yang paling sulit diproses dalam elemen bantalan gelinding (Gambar 1), dan bentuk geometrisnya lebih kompleks dibandingkan dengan bola, rol silinder, dan rol jarum; Persyaratan keakuratannya lebih tinggi daripada rol bola. Oleh karena itu, rol tirus adalah produk perwakilan paling umum dalam elemen penggulung, terutama rol.
Karena kesulitan dalam menyatukan parameter desain struktural internal bantalan rol tirus di antara perusahaan yang berbeda, tingkat standarisasi rol tirus relatif rendah. Berbeda dengan roller silinder dan roller jarum yang sudah memiliki standar spesifikasi ukuran internasional dan nasional, sulit untuk mengatur produksi massal. Pada saat yang sama, setiap jenis roller memerlukan sejumlah besar investasi berbiaya tinggi dalam tenaga kerja, kartu, jumlah, dan cetakan, yang sangat menghambat kemajuan teknologinya.
Tiongkok saat ini merupakan satu-satunya negara di dunia yang secara khusus merumuskan standar industri untuk tapered roller (Jepang hanya mencantumkan konten sederhana sebagai referensi dalam lampiran JIS B1506:20{{12} }5 Rol Bantalan Bergulir). Namun, dalam standar industri JB/T 10235-2001 "Kondisi Teknis untuk Rol Kerucut Bantalan Bergulir", hanya toleransi yang sesuai, persyaratan teknis, dan konten lainnya yang ditentukan, dan parameter spesifikasi dimensi Dw × Lw × 2 tidak ditentukan melibatkan φ, Seperti terlihat pada Gambar 2. Diantaranya, tingkat toleransi roller tirus dibagi menjadi 4 level yaitu 0, I, II, dan III, dengan peringkat akurasi dari tinggi hingga rendah. Sebagai prinsip pencocokan umum, roller toleransi level 0 cocok untuk bantalan toleransi level 2, roller level I cocok untuk bantalan level 4, roller level II cocok untuk bantalan level 5 dan 6, dan roller level III terutama digunakan untuk level 0 bantalan. Rol presisi tinggi terutama digunakan untuk bantalan di beberapa bidang seperti peralatan mesin dan kereta api berkecepatan tinggi, seperti bantalan spindel mesin bor koordinat yang memerlukan nilai 2.
Gambar 2 Parameter dimensi utama roller tirus
Meskipun tidak ada standar nasional atau industri yang ditetapkan di luar negeri, banyak perusahaan bantalan terkenal dan produsen roller profesional telah menetapkan standar internal. Beberapa standar perusahaan memiliki pengaruh yang sangat luas, tidak hanya memainkan peran regulasi yang baik dalam teknologi dan produksi roller tirus, namun juga mendorong komersialisasi roller tirus di kalangan perusahaan dan bahkan secara internasional. Diantaranya, bantalan rol tirus Inggris yang dipimpin oleh Timken di Amerika Serikat telah menentukan spesifikasi ukuran rol tirus. Satu spesifikasi ukuran roller dapat dipertukarkan dan digunakan untuk beberapa model bantalan untuk mencapai produksi massal sebanyak mungkin.
2 Menguji item untuk rol tirus
Kesulitan dalam pemesinan rol tirus juga tercermin dalam kenyataan bahwa item yang perlu dikontrol dan diperiksa adalah item yang paling umum di antara elemen rolling.
Item pengujian untuk ukuran dan kesalahan posisi produk roller tirus di industri bantalan China umumnya mencakup 7 item: diameter, variasi diameter, panjang, sudut kerucut, kebulatan, runout ujung besar roller ke permukaan kerucut, bentuk kontur permukaan roller, serta kekasaran permukaan, penampilan (retak, dll.), kualitas perlakuan panas (seperti kekerasan), sisa magnet, dll. Tetapi beberapa perusahaan bantalan asing memiliki lebih banyak proyek pengujian terkait. Mengambil contoh Perusahaan A di luar negeri, perusahaan ini telah menguji lebih dari 20 item untuk mengetahui kesalahan ukuran dan posisi roller tirus yang sudah jadi; Diagram skema proyek deteksi kesalahan bentuk dan posisi roller tirus oleh perusahaan asing B ditunjukkan pada Gambar 3. Hanya untuk proyek waviness, 8 indikator diuji pada permukaan gelinding dan permukaan dasar bola, dibagi menjadi frekuensi rendah dan frekuensi tinggi , radial dan melingkar.
Gambar 3: Item Inspeksi Kesalahan Bentuk dan Posisi Conical Roller oleh Perusahaan Asing B
3 Persyaratan karakteristik untuk permukaan kerja rol tirus
Dalam perancangan dan pengolahan rol tirus, perhatian terpenting adalah persyaratan karakteristik permukaan kerjanya, yaitu konveksitas rol dan permukaan dasar berbentuk bola.
3.1 Konveksitas rol
Dari metode perhitungan parameter kinerja dasar "beban dinamis pengenal dasar dan umur pengenal" bantalan, kondisi yang berlaku adalah "distribusi tegangan pada kontak antara roller dan raceway harus seragam". Untuk memastikan kondisi ini, selain jalur dalam dan luar yang dapat dimodifikasi menjadi cembung, praktik yang paling umum adalah membuat permukaan roller yang cembung. Terutama bila tonjolan yang dibutuhkan kecil, raceway dapat dikerjakan sesuai garis lurus. Untuk mengurangi proses dan menghemat biaya, hanya tonjolan yang dikerjakan pada roller.
Bentuk roller cembung yang umum digunakan meliputi busur penuh, garis koreksi busur, dan kurva logaritmik. Perbandingan distribusi tegangan kontak yang dibentuknya pada beban ringan dan berat dengan roller garis lurus (mengambil contoh roller silinder) ditunjukkan pada Gambar 4. Terlihat bahwa roller cembung kurva logaritmik memiliki distribusi tegangan kontak paling ideal .
Karena konveksitas roller pada dasarnya adalah ukuran yang diambil untuk meningkatkan distribusi tegangan kontak antara roller dan raceway, yaitu untuk meningkatkan kapasitas beban bantalan, tidak selalu terjadi apakah roller harus memiliki konveksitas saat bantalan diterapkan pada kondisi beban yang lebih rendah atau persyaratan penggunaan lainnya yang lebih penting. Pemilihan bentuk konveksitas juga harus didasarkan pada kebutuhan penggunaan yang berbeda, terutama kemungkinan implementasi proses.
(1) Untuk aplikasi seperti beban ringan, pengoperasian stabil, dan kebisingan rendah, disarankan untuk menggunakan roller lurus lurus.
(2) Karena kenyataan bahwa dalam pemesinan konveksitas roller, bentuk konveksitas busur penuh adalah yang paling mudah untuk dipastikan (garis koreksi busur sulit mencapai transisi yang mulus pada perpotongan segmen busur dan lurus; kurva logaritmik juga sulit untuk mencapai tak terhingga pada permukaan ujung), banyak perusahaan asing terkenal menggunakan konveksitas busur penuh untuk roller (termasuk kerucut dan silinder) dalam aplikasi umum.
Gambar 4 Bentuk Konveksitas Roller dan Distribusi Tegangan Kontak
Bentuk cembung dari garis koreksi busur adalah pilihan "jenis koreksi" yang berada di antara bentuk cembung dari busur penuh dan kurva logaritmik, dengan penerapan yang lebih luas. Untuk pemilihan segmen lurus, umumnya 50% hingga 70% dari panjang efektif roller. Misalnya, sebuah perusahaan Jepang membagi roller konveksitas garis koreksi busur menjadi dua jenis: tipe standar (segmen lurus menyumbang 60%) dan tipe yang ditingkatkan (segmen lurus menyumbang 50%). Diantaranya, roller yang ditingkatkan lebih menguntungkan dalam beradaptasi dengan beban eksentrik.
Garis koreksi busur dan konveksitas kurva logaritmik secara teoritis lebih unggul daripada garis lurus dan konveksitas busur penuh, namun lebih sulit untuk diproses. Jika kesalahan bentuk pemesinan sebenarnya terlalu besar, titik distribusi tegangan kontak tunggal akan dihasilkan pada titik kesalahan, yang akan menjadi titik lemah yang menyebabkan terjadinya kelelahan, keausan, dan fenomena kegagalan lainnya. Rol cembung dari garis koreksi busur perusahaan domestik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, gagal mencapai transisi yang mulus pada perpotongan busur dan bagian lurus, sehingga mengakibatkan kegagalan pengelupasan lelah. Cembungnya kurva yang diukur dari kurva logaritmik roller tirus perusahaan asing terkenal ditunjukkan pada Gambar 6, yang menunjukkan bahwa roller tersebut telah mencapai tingkat pemrosesan yang tinggi.
Gambar 5 Contoh kegagalan kelelahan roller cembung dengan garis koreksi busur
Gambar 6 Pengukuran Kecembungan Kurva Logaritma Roller Kerucut Perusahaan Asing Terkenal
Menurut analisis gaya karakteristik struktural bantalan rol tirus, bentuk kontak antara roller dan jalur balap ditunjukkan pada Gambar 7. Karena tegangan kontak pada ujung kecil roller sedikit lebih tinggi dibandingkan pada ujung besar, bentuk cembung harus asimetris, yaitu kecembungan pada ujung yang kecil harus lebih besar daripada kecembungan pada ujung yang besar. Dalam produksi sebenarnya, untuk kenyamanan, pemrosesan simetris sering digunakan. Baik itu untuk busur penuh, garis koreksi busur, atau konveksitas kurva logaritmik, metode bergerak sedikit ke arah ujung yang lebih besar dengan pusat panjang efektif roller sebagai titik asal koordinat dapat diterapkan untuk mencapai ukuran konveksitas yang berbeda di kedua ujungnya. rollernya.
Gambar 7 Bentuk Kontak Roller Kerucut
(6) Metode pemesinan konveksitas. Roller biasa umumnya menggunakan penggilingan sebagai pemesinan akhir, sedangkan roller presisi tinggi harus menggunakan pemesinan ultra presisi sebagai pemesinan akhir (jika konveksitasnya kecil, seperti di bawah 0,005 mm, pemesinan ultra presisi langsung dapat digunakan ; jika konveksitasnya besar, dapat "diratakan terlebih dahulu lalu dilampaui").
(7) Setelah roller diproses dengan konveksitas, kesalahan kebulatan pada bagian konveksitas umumnya memburuk. Jika digunakan untuk bantalan dengan kebisingan rendah, kesalahan kebulatan pada bagian cembung roller harus dikontrol.
3.2 Permukaan dasar bola rol
Ketika bantalan rol tirus beroperasi, keadaan gaya rol tirus ditunjukkan pada Gambar 8, yaitu, permukaan ujung rol yang besar secara alami akan bersandar pada tepi cincin bagian dalam yang besar karena pengaruh jalur balap dan bantalan rol tirus. sudut kerucut roller. Oleh karena itu, permukaan ujung roller yang besar juga merupakan permukaan kerja penting lainnya dari roller tirus. Bentuk gerakan antara permukaan ujung besar roller dan tepi besar cincin bagian dalam adalah geser. Untuk memastikan pelumasan yang efektif dalam kondisi gerakan yang relatif tidak menguntungkan, tepi besar cincin bagian dalam biasanya dirancang sebagai permukaan bulat, miring, atau sedikit cembung. Setelah penelitian eksperimental dan perbandingan pada berbagai jenis permukaan seperti permukaan bola, miring, dan kerucut, permukaan bola pada dasarnya adalah pilihan terbaik untuk permukaan ujung roller yang besar. Oleh karena itu, permukaan ujung besar dari rol tirus biasanya disebut sebagai "permukaan dasar bulat".
Gambar 8 Keadaan paksa roller tirus
Jari-jari alas bola umumnya dianggap {{0}},95 (atau 0,96) dari panjang puncak kerucut. Pada titik ini, bentuk titik kontak adalah elips, yang membantu membentuk lapisan oli pelumas dinamis fluida elastis dan memiliki tegangan kontak lebih rendah serta kemampuan anti miring yang lebih baik. Beberapa perusahaan asing, untuk beradaptasi dengan kondisi penggunaan yang berbeda, memiliki rentang nilai yang lebih luas untuk radius alas bola, dan bahkan dapat mengambil 0,75-0,96 dari panjang puncak kerucut.
Pengolahan akhir permukaan dasar bola adalah penggilingan, sehingga kekasaran permukaan sulit mencapai tingkat ultra presisi seperti diameter permukaan. Menggunakan roda gerinda resin kombinasi untuk penggilingan tembus, kekasaran permukaan Ra dapat mencapai {{0}}.125 μ Di bawah m, tingkat terbaik dapat mencapai 0,08 μ Tentang m.
4 Masalah dan solusi roller tirus di Tiongkok
Karena peralatan dan teknologi pemrosesan yang relatif terbelakang, sebagian besar perusahaan di Tiongkok masih mengandalkan mesin tunggal atau jalur produksi sederhana. Ada banyak proses dan banyak tautan yang sebagian besar dioperasikan secara manual, mengakibatkan perbedaan besar dalam akurasi pemrosesan dan stabilitas kualitas produk yang buruk. Oleh karena itu, mereka selalu berada pada level yang relatif rendah. Hanya roller Kelas III yang dapat diproduksi secara massal; Sebagian dari mereka dapat memproduksi roller Kelas II; Rol kelas I dan kelas 0 pada dasarnya tidak dapat berproduksi secara stabil. Permasalahan utama yang ada antara lain: variasi diameter dan kekasaran permukaan permukaan kerucut, kesalahan sudut kerucut, variasi panjang, kesalahan kebulatan, bentuk konveksitas (kesesuaian konveksitas kurva logaritmik, kelancaran peralihan kecembungan garis koreksi busur), runout permukaan dasar bola dan permukaan kekasaran, ukuran permukaan yang tidak berfungsi dan kesalahan posisi, dll. Mengambil contoh kekasaran permukaan, kesalahan kebulatan, dan kesalahan sudut kerucut pada permukaan kerucut melingkar, tingkat lanjutan di luar negeri adalah Ra0.06-0. 16, masing-masing m. 0.8 μ M (bahkan hingga 0.3) μ Tentang m), ± 1 μ m. Di Cina, Ra umumnya antara {{10}}.1 dan 0,25, 1,5, ± 2 μM. Dengan kemajuan teknologi dalam beberapa tahun terakhir, terdapat peningkatan yang signifikan dalam variasi diameter, kekasaran permukaan permukaan kerucut, dan runout permukaan dasar bola. Namun, masih terdapat kesenjangan yang signifikan pada bentuk konveksitas, kekasaran permukaan dasar bola, kesalahan sudut kerucut, dan kualitas permukaan tidak berfungsi.
Untuk mengatasi masalah terkait ukuran dan kesalahan posisi yang disebutkan di atas, pertama-tama harus digunakan peralatan pemrosesan yang canggih, dan saat ini terdapat tren perkembangan yang menjanjikan.
(1) Beberapa perusahaan telah memperkenalkan peralatan pemrosesan dengan tingkat mahir internasional, seperti pengenalan mesin pos dingin klik ganda berkecepatan tinggi dari Perusahaan Sakamura di Jepang untuk poros ubin; Wazhi dan Luoyang LYC telah memperkenalkan mesin gerinda diameter luar dan dasar bola dari perusahaan Jerman Modler. Pengenalan perangkat ini tidak hanya menghadirkan teknologi canggih, namun juga sangat mengubah konsep tradisional pembuatan roller tirus.
(2) Puyang Beiying telah mengembangkan lini produksi penggilingan rol kerucut otomatis paling canggih di Tiongkok, yang mewujudkan fungsi seperti bongkar muat otomatis, pengangkutan, pengukuran, kompensasi, dll., yang pada dasarnya menghilangkan operasi manual, mencapai akurasi pemrosesan Kelas Saya meratakan roller, dan menghindari goresan pada permukaan roller; Mesin gerinda tanpa pusat rol tirus presisi yang dikembangkan oleh Xinxiang Risheng dapat memenuhi persyaratan roller Kelas II dengan akurasi pemesinan.
(3) Mesin pemoles yang dikembangkan oleh Dalian Longzheng dapat mengurangi kekasaran permukaan roller sebanyak 1-2 tingkat dan secara signifikan meningkatkan kualitas penampilan dengan melakukan perawatan pemolesan setelah penggilingan roller atau presisi ultra. Mesin pemolesnya tidak hanya digunakan di perusahaan bearing dalam negeri, tetapi juga telah dibeli dan digunakan oleh perusahaan bearing asing seperti Timken dan Schaeffler.
Selain itu, sebagai respons terhadap masa pakai yang singkat dari bantalan rol tirus, dan kegagalan rol tirus merupakan faktor utama, selain menggunakan rol cembung, terutama rol cembung kurva logaritmik, bahan baku berkualitas tinggi (seperti vakum dengan kemurnian tinggi baja degassed atau baja peleburan elektroslag), bahan cerah perak dingin berkualitas tinggi (seperti bahan yang dikupas, bahan yang dipoles), dan teknologi perlakuan panas canggih (seperti atmosfer pelindung atau atmosfer yang dapat dikontrol) harus dipilih. Ini adalah prasyarat paling penting untuk menghindari kegagalan dini roller tirus dan mempengaruhi masa pakai bantalan rol tirus.
5 Pembuatan roller presisi tinggi
Rol tirus presisi tinggi umumnya merupakan rol berukuran kecil. Mengambil diameter rol Dw Kurang dari atau sama dengan 25 mm sebagai contoh, untuk memproduksi roller kelas 0 dan I presisi tinggi, peralatan pemrosesan, teknologi proses, dan konsep lanjutan berikut umumnya harus digunakan.
(1) Pembentukan kasar mengadopsi mesin pos dingin klik ganda berkecepatan tinggi, dengan bahan berwarna perak cerah, pembentukan tertutup, sabuk cincin lebih sedikit, cadangan kecil, dan dapat memastikan persyaratan toleransi dimensi dan posisi permukaan yang tidak berfungsi seperti lubang cekung pada permukaan dasar bola, permukaan ujung kecil (tidak digerinda), talang, dll. yang tidak akan diproses di masa mendatang.
(2) Proses penggilingan menggunakan peralatan mesin CNC, dengan siklus pemesinan 2-3, dan penempaan sekunder konvensional, perlakuan dingin, penempaan tambahan, perlakuan penuaan, dan tindakan lain dilakukan untuk meningkatkan struktur dan stabilitas dimensi rol.
(3) Permukaan kerucut rol harus mengadopsi presisi ultra sebagai proses pemesinan akhir untuk mencapai tingkat kekasaran permukaan rendah yang diperlukan dan meningkatkan kondisi kualitas seperti kebulatan, gelombang, dan lapisan kerusakan penggilingan.
(4) Permukaan ujung kecil roller diproses dengan cara digiling. Untuk memastikan kelancaran gerakan bantalan rol tirus presisi tinggi dan mencegah rol miring, tepi pelindung kecil pada cincin bagian dalam juga digiling untuk mengontrol variasi dimensi jalur balap cincin bagian dalam. Variasi panjang roller yang sesuai juga harus benar-benar diwajibkan, sehingga permukaan ujung kecil yang dibentuk oleh penempaan dingin juga harus digiling.
(5) Metode pengukuran terutama mengandalkan pengukuran presisi instrumen. Untuk item dan parameter kesalahan dimensi dan posisi utama, pengukuran presisi instrumen (termasuk pengukuran online) diadopsi; Untuk permukaan yang tidak berfungsi seperti rongga dan chamfer, pengukuran kualitatif tradisional seperti templat juga harus dialihkan ke pengukuran kuantitatif seperti proyektor koordinat dan profiler permukaan. Misalnya, untuk roller presisi yang digunakan di medan berkecepatan tinggi, jika chamfer tidak konsisten atau koaksialitas alurnya tidak baik, roller akan mengalami fluktuasi gaya sentrifugal yang hebat selama gerakan karena ketidakseimbangan massa, yang menyebabkan fenomena seperti: kemiringan rol.
(6) Pemeriksaan retakan harus dikendalikan dengan menggunakan berbagai metode. Karena bahan mentah roller dan proses selanjutnya seperti kawat baja penarikan dingin, pembentukan pos dingin, dan penggilingan cenderung menimbulkan retakan dan cacat lainnya, ini adalah masalah kualitas yang paling umum dalam pemrosesan roller. Oleh karena itu, berbagai metode pemeriksaan seperti pencucian asam, arus eddy, dan bubuk magnet harus digunakan untuk memastikan roller tidak mengalami cacat serius seperti retak.
(7) Penyortiran rol harus memprioritaskan penggunaan "pengelompokan segmen kartu" online untuk menjaga konsistensi dalam ukuran dan keakuratan posisi kumpulan rol sebanyak mungkin, untuk memenuhi persyaratan "perakitan acak" bantalan rol tirus.
(8) Lingkungan pemrosesan dan pengujian harus diukur di laboratorium. Proses pemesinan presisi dan lingkungan pengujian harus memenuhi persyaratan "ruang pengukuran", dengan kondisi seperti suhu konstan, kelembapan, kebersihan, dan isolasi getaran, untuk meminimalkan dampak faktor lingkungan pada peralatan mesin, benda kerja, dan peralatan pengujian. , untuk memastikan stabilitas relatif dan konsistensi pemesinan dan akurasi pengukuran.
6. Kesimpulan
Rol kerucut adalah produk representatif dengan kesulitan pemesinan tertinggi di antara elemen bantalan bergulir. Untuk memproduksi roller tirus berkualitas tinggi, terutama roller tirus presisi tinggi, peralatan permesinan adalah prioritas utama. Banyak teknologi proses yang canggih hanya dapat dicapai dengan mengandalkan peralatan permesinan yang canggih. Pada saat yang sama, diperlukan pemahaman mendalam tentang karakteristik teknis roller tirus, memiliki ide dan konsep teknis tingkat lanjut, untuk memperjelas arah kemajuan teknologi roller tirus pada tingkat yang lebih tinggi. Dengan diperkenalkannya peralatan pemrosesan dari luar negeri serta penelitian dan pengembangan independen, diyakini bahwa kualitas produk dan tingkat teknis roller tirus Tiongkok pasti akan mencapai terobosan signifikan dalam waktu dekat.
2024 3 AprilPekan WBMRekomendasi Produk:
Gulungan akhir yang super:
Kami memiliki 30 tahun dalam merancang dan memproduksi pengalaman dalam elemen bantalan bergulir dan industri perkakas dengan ISO9001 dan IATF16949. Perkakas untuk mesin pos dingin, mesin bubut, penggiling akan diproduksi sesuai dengan kebutuhan Anda.
