Mitä ovat kuulalaakerit?

Kuulalaakerit, jotka tunnetaan myös kitkalaakereina, ovat pieniä metallisia tai keraamisia palloja, joita käytetään vähentämään akselien ja akselien välistä kitkaa useissa sovelluksissa. Niitä käytetään usein sarjana liikkuvan osan painon absorboimiseksi tai yksittäisissä häkeissä akselikokoonpanojen kitkan vähentämiseksi. Useimmat valmistetaan täyttämään erittäin tiukat pyöreysstandardit, koska kaikki muodonmuutokset voivat aiheuttaa liikkuvien osien epäonnistumisen odottamatta.

Kuulalaakereiden käsite voidaan jäljittää aina Rooman valtakuntaan asti, mutta monet lähteet luottavat Leonardo da Vinciin ensimmäisten käytännön mallien kanssa. Kuitenkin vasta vuonna 1791 Walesin vaununvalmistaja ja keksijä nimeltä Philip Vaughan patentoi ensimmäisen niitä käyttävän akselikokoonpanon. Aiemmat vaunun akselit kuluvat lopulta kitkan vaikutuksesta, mutta Vaughanin kuulalaakereiden käyttö eliminoi vetoakselin ja akselin välisen suoran kosketuksen.

Tehdasinsinöörit löysivät muita sovelluksia valmistusalueelta, kun niitä käytettiin varovasti vetoakseleissa. Yksittäisiä osia voidaan siirtää helposti näillä laakereilla varustettujen rampien yli. Moottorikäyttöisistä koneista tuli tehokkaampia, koska ne vähensivät osien välistä kitkaa. Toisin kuin muuntyyppiset laakerit, kuulalaakerit mahdollistavat sekä pyörivän että aksiaalisen liikkeen, mikä lisäsi koneen suunnittelun monipuolisuutta.

Yksi yleisimmistä esimerkeistä toiminnassa olevista kuulalaakereista on rullaluistin. Neljä pyörää on kiinnitetty kahteen akseliin tavaratilan pohjassa. Näiden pyörien tarkempi tarkastelu paljastaa kokoelman pieniä metallipalloja, jotka ympäröivät akselia. Kun luistelija asettaa täyden painonsa pyörille, jokainen pallo imee kuorman väliaikaisesti. Kun luistelija työntyy eteenpäin, he rullaavat akselin ympäri kulkevassa radassa. Koska kuulalaakerit ovat täysin pyöreitä ja sileitä, niiden välille syntyy hyvin vähän kitkaa. Niiden avulla luistelija voi liikkua suorassa linjassa ilman vastusta.

Kuulalaakereiden valmistus on yllättävän samanlaista kuin taikinapallojen muodostaminen. Metallilangan syöttö, joka on suunnilleen halkaisijaltaan kuin laakerit, asetetaan koneeseen, jossa on kaksi puolipallon muotoista levyä. Kun kaksi puoliskoa yhdistetään voimakkaasti yhteen, muodostuu karkea metallipallo. Ongelmana on, että joitakin muita metallisiruja, joita kutsutaan vilkkuviksi, on edelleen jäljellä. Pallot asetetaan sitten toiseen koneeseen, joka poistaa vilkkumisen täydellisen pyöreyden luomiseksi.

Tämä toinen kone koostuu kahdesta uralevystä, joista toisessa on lovi kuulalaakereiden vastaanottamiseksi. Kun tämä kone täyttyy keskeneräisillä palloilla, ylempi uritettu levy alkaa kiertyä eri suuntiin liikkumattoman pohjalevyn päälle. Tämä toimenpide on samanlainen kuin kokki, joka käyttää käsillään taikinapalloja. Ensimmäinen ajokerta tämän koneen läpi poistaa väliseinän ja auttaa laakereita tulemaan melko tasaisiksi.
Toinen ajo saman koneen läpi lisää seokseen voiteluainetta ja hioma -aineita. Kuulalaakerit hiotaan hioma -aineiden vaikutuksesta tarkkaan kokoon. Kun pallot ovat saavuttaneet hyväksyttävän koon ja yhtenäisyyden, kolmannessa erässä käytetään kiillotusainetta, joka antaa niille kitkaa vähentävän kiillon. Kaikille laakereille tehdään viimeinen tarkastus epäpuhtauksien varalta ennen kuin ne hyväksytään käytettäväksi muissa sovelluksissa.