Uvod u odnos između kontaktnog kuta jednorednog kutnog kontaktnog kugličnog ležaja i aksijalnog opterećenja koje nosi

Jednoredni kuglični ležaj s kutnim kontaktom je ležaj sa sofisticiranom strukturom i dobrim performansama. Naširoko se koristi u mehaničkoj opremi velike brzine, visoke preciznosti i visokog opterećenja. Jedna od njegovih karakteristika je kontaktni kut ležaja, koji izravno utječe na performanse ležaja, posebno na njegovu sposobnost podnošenja aksijalnog opterećenja. Kontaktni kut odnosi se na kut između linije kontaktne točke između klizačkih staza unutarnjeg i vanjskog prstena ležaja i čelične kuglice i radijalne ravnine ležaja. Kod jednorednih kugličnih ležajeva s kutnim kontaktom, ovaj kut je obično između 15° i 40°. Veličina kontaktnog kuta određuje sposobnost ležaja da izdrži aksijalna opterećenja, a također utječe na krutost i radnu stabilnost ležaja.

1. Što je veći kontaktni kut, veća je aksijalna nosivost ležaja. To je zato što kada se kontaktni kut povećava, kontaktna površina između čelične kuglice i klizne staze se povećava, što može raspršiti veće opterećenje na čeličnu kuglu i klizne staze. Slijedi analiza odnosa između različitih kontaktnih kutova i nosivosti aksijalnog opterećenja.
Kontaktni kut od 15°: Jednoredni kuglični ležajevi s kutnim kontaktom s kontaktnim kutom od 15° uglavnom se koriste u scenarijima koji zahtijevaju rad pri velikim brzinama i mala aksijalna opterećenja. Manji kontaktni kutovi omogućuju ležajevima da zadrže niže trenje i porast temperature pri velikim brzinama, što ih čini prikladnima za aplikacije velikih brzina kao što su vretena alatnih strojeva i motori velike brzine. Međutim, zbog malog kontaktnog kuta, ležaj može izdržati samo manja aksijalna opterećenja. Ako je aksijalno opterećenje preveliko, može uzrokovati prekomjerno trošenje kontaktne površine između kuglice i klizne staze, skraćujući životni vijek ležaja.
Kontaktni kut od 25°: Ležajevi s kontaktnim kutom od 25° uobičajeni su srednji izbor koji može izdržati određena aksijalna opterećenja i raditi pri većim brzinama. Može podnijeti veća aksijalna opterećenja bolje od ležajeva s kontaktnim kutom od 15°, a istovremeno održava bolju radnu stabilnost. Za neke primjene koje zahtijevaju ravnotežu između aksijalnih opterećenja i rada velike brzine, kao što su automobilski prijenosni sustavi ili opća industrijska oprema, ležajevi s kontaktnim kutom od 25° prikladan su izbor.
Kontaktni kut od 40°: Jednoredni kuglični ležajevi s kutnim kontaktom s kontaktnim kutom od 40° mogu izdržati veća aksijalna opterećenja i prikladni su za one prilike koje zahtijevaju veće aksijalno opterećenje. Na primjer, ležajevi s kontaktnim kutom od 40° često se koriste u teškim strojevima i opremi, vjetroturbinama i alatnim strojevima s velikim opterećenjem. Ovu vrstu ležaja karakterizira veća krutost i veća otpornost na deformacije, ali zbog velikog kontaktnog kuta, koeficijent trenja također se povećava pri velikim brzinama, što može dovesti do bržeg porasta temperature, što utječe na učinkovitost. Stoga se ležajevi s kontaktnim kutom od 40° obično koriste u radnim okruženjima s nižim brzinama, ali moraju izdržati veća aksijalna opterećenja.

2. Kod podnošenja radijalnih opterećenja kontaktni kut također igra važnu ulogu. Manji kontaktni kut pogoduje podnošenju većih radijalnih opterećenja jer omogućuje izravniji prijenos radijalne sile na unutarnje i vanjske prstenove ležaja. Međutim, što je veći kontaktni kut, to je manja sposobnost ležaja da izdrži radijalna opterećenja jer će se više sile rasporediti duž aksijalnog smjera. Prilikom odabira ležajeva, inženjeri moraju pronaći odgovarajuću ravnotežu između kontaktnog kuta i radijalnih i aksijalnih opterećenja.

3. Izbor kontaktnog kuta ležaja ovisi uglavnom o uvjetima opterećenja i zahtjevima brzine u scenariju primjene. Ako oprema treba raditi velikom brzinom i uglavnom podnijeti radijalna opterećenja, prikladnije je odabrati ležaj s manjim kontaktnim kutom, dok će u tim scenarijima primjene s velikim aksijalnim opterećenjima i relativno malim brzinama, ležajevi s većim kontaktnim kutovima imati više prednosti. Na primjer, u jedinici glavčine kotača automobila, ležaj treba podnijeti aksijalno opterećenje i radijalno opterećenje od gravitacije vozila i udarca na cestu, tako da se često odabire ležaj s kontaktnim kutom od 40°. Na vretenu preciznog alatnog stroja, zbog zahtjeva rada velike brzine i precizne obrade, obično se koristi ležaj s kontaktnim kutom od 15° ili 25°.