Lagers
Lagers
Opgave 1
Een kabelschijf (katrol) wordt ingezet om een kracht T van richting te laten veranderen, in dit geval over een hoek van \text{90} \degree. In de kabelschijf zijn twee diepgroefkogellagers (type 6206) met standaard speling en geen afdichting gemonteerd, symmetrisch om het midden. We gaan er van uit dat de lagers in axiale richting correct geborgd zijn, de ene “locating” en de andere “non-locating”.
1a
Welke passing is nodig tussen de as en de binnenring van de lagers, en tussen de buitenring van het lager en de kabelschijf? Selecteer het juiste antwoord
a) De binnenring met een vaste passing en de buitenring met losse passing.
b) De binnenring met een losse passing en de buitenring met vaste passing.
c) Zowel de binnenring als de buitenring met een vaste passing.
d) Zowel de binnenring als de buitenring met een losse passing.
1b
Men wil de werking van de kabelschijf kunnen garanderen voor een levensduur van 5000 uren bij een gemiddeld toerental van 3 omwentelingen per seconde, met een betrouwbaarheid van 90%. Wat is de maximale kracht die is toegestaan om dit niveau van betrouwbaarheid te kunnen waarmaken, uitgaande van een constante kracht?
Opgave 2
Een motor wordt gebruikt om een riem aan te drijven. Hierdoor werken er de volgende lasten op de riemschijf: Een axiale kracht F_{as} = \text{22N} en een radiale kracht F_{riem} = \text{100N}. De motor bevat 2 lagers van het type 628. De afstand tussen de lagers is l_1 en de afstand tussen het bovenste lager en de last op de riemschijf is l_2 = \frac{l_1}{2}.
2a
Welke passing is nodig tussen de as en de binnenring van de lagers, en tussen de buitenring van de lagers en de motor? Selecteer het juiste antwoord
a) De binnenring met een vaste passing en de buitenring met losse passing.
b) De binnenring met een losse passing en de buitenring met vaste passing.
c) Zowel de binnenring als de buitenring met een vaste passing.
d) Zowel de binnenring als de buitenring met een losse passing.
2b
Bereken de radiale last (horizontaal in de figuur) voor beide lagers. Ga ervan uit dat het bovenste lager locating is en dus alle axiale last opvangt. Maak hierbij gebruik van statisch evenwicht.
2c
Bepaal de dynamische equivalente lagerbelasting, P, voor het bovenste lager.
2d
Bepaal de nominale levensduur, L_10, in omwentelingen van het bovenste lager.
Opgave 3
Om het wrijvingsverlies in de schaarkrik te beperken worden drie ringen toegepast in het draagvlak van de spindel (figuur rechts).
3a
Het wrijvingsverlieskoppel wordt dan M_{WD} = \mu \cdot F_i \cdot \frac{d_k}{2} \cdot \frac{1}{n}.. Wat is de waarde van n bij het toepassen van 3 ringen?
a) n=1/4
b) n=1/3
c) n=1
d) n=3
e) n=4
3b
Om het wrijvingsverlies in de schaarkrik verder te beperken worden de ringen vervangen door een kogellager type 626. Het lager wordt daarbij geklemd tussen twee ringen. Een van de ringen ligt aan tegen de binnenring van het lager, de andere ring aan de andere kant van het lager ligt aan tegen de buitenring van het lager. De schaarkrik wordt zeer incidenteel gebruikt.
Wat is de maximale axiale belasting op dit kogellager volgens ISO als dit een lagertype nummer 626 is?
3c
Welke passing is nodig tussen de binnenring van dit lager en de spindel om fretting corrosie te voorkomen?
a) Losse passing
b) Vaste passing
c) Overgangspassing
3d
Welk lagertype zou meer geschikt zijn in deze toepassing waarbij een minimale wrijving vereist is? Geef alleen de naam van dit type lager geen beschrijving.
Opgave 4
Een schaarkrik wordt via een tandriemoverbrenging aangedreven door een DC motor. De motoras is gelagerd met twee kogellagers. De schaarkrik wordt zeer incidenteel gebruikt.
4a
Wat is de maximale radiale belasting op elk van de kogellagers van de motor als dit kogellagers zijn met type nummer 626?
4b
Welke passing is nodig tussen de binnenring van de lagers en de as en tussen de buitenring van de lagers en het motorhuis? Selecteer het juiste antwoord.
a) De binnenring met een vaste passing en de buitenring met losse passing.
b) De binnenring met een losse passing en de buitenring met een vaste passing.
c) Zowel de binnenring als de buitenring met een vaste passing.
d) Zowel de binnenring als de buitenring met een losse passing.
4c
Om het axiaal verschuiven van de as in de motor te voorkomen wordt één of worden beide lagers vormgesloten (locating) ingebouwd. Welk(e) lager(s) zou(den) uit kosten efficiente overwegingen vormgesloten moeten worden ingebouwd?
a) Het lager aan de uitgaande as.
b) Het lager in de motor.
c) Beide lagers
d) Geen van beide lagers want de perspassing op de binnenring en buitenring voorkomt het verschuiven.
e) Maakt niet uit, 1 van beide lagers.
Opgave 5
De as waarop een vliegwiel is gemonteerd wordt via een flexibele askoppeling verbonden met de aandrijfas van de motor. De krachten op de lagers van de as van het vliegwiel zijn voornamelijk een gevolg van de zwaartekracht van het vliegwiel. De as zal als gevolg van deze belasting elastisch doorbuigen.
5a
Welke passing is nodig op de binnenring en de buitenring van de lagers ? Selecteer het juiste antwoord.
a) Op de binnenring van lager 1 is een perspassing vereist.
b) Op de buitenring van lager 1 is een perspassing vereist.
c) Op zowel de binnenring als de buitenring van lager 1 is een perspassingen vereist.
d) Te weinig informatie om deze vraag te beantwoorden.
5b
Welke bewering is niet waar?
a) Een radiaal cilinderlager kan niet als locating bearing (vast lager) worden ingebouwd.
b) Minimaal 1 van de 4 lagers zal als locating bearing (vast lager) moeten worden ingebouwd.
c) Bij een perspassing op de binnenring en de buitenring moet een lager worden ingekocht met een grotere inwendige speling (C3) dan die van standaard kogellagers (CN).
d) Een locating bearing (vast lager) kan worden gerealiseerd door een perspassing te kiezen op zowel de binnenring als de buitenring van een diepgroefkogellager.
5c
Voor de as van het vliegwiel worden zogenaamde hoekcontactkogellagers toegepast.
Welke configuratie is de zogenaamde “X”-opstelling?
a) Configuratie A is een zogenaamde “X” opstelling
b) Configuratie B is een zogenaamde “X” opstelling
c) Configuratie C is een zogenaamde “X” opstelling
5d
Welke configuratie A, B of C is het meest gunstig voor de lagerlevensduur in deze toepassing waarbij de motor met vliegwiel opgesteld is met een liggende as?
a) Configuratie A
b) Configuratie B
c) Configuratie C
5e
Motiveer waarom je een bepaalde configuratie A, B of C als meest gunstig hebt gekozen. Hou het kort, je hoeft niet te motiveren waarom je de andere mogelijkheden niet hebt gekozen.
Opgave 6
Het vliegwiel wordt rechtstreeks op de aandrijfas van de motor gemonteerd. De motoras staat verticaal. De krachten op de lagers zijn een gevolg van een onbalanskracht vanuit het vliegwiel (centrifugaalkracht) en de zwaartekracht van als gevolg van de massa van het vliegwiel.
6a
Welke passing is nodig tussen de binnenring van de lagers en de as en tussen de buitenring van de lagers en het motorhuis? Selecteer het juiste antwoord.
a) De binnenring met een vaste passing en de buitenring met losse passing.
b) De binnenring met een losse passing en de buitenring met een vaste passing.
c) Zowel de binnenring als de buitenring met een vaste passing.
d) Zowel de binnenring als de buitenring met een losse passing.
6b
Om het axiaal verschuiven van de as in de motor te voorkomen wordt één of worden beide lagers vormgesloten (locating) ingebouwd. Welk(e) lager(s) zou(den) vormgesloten moeten worden ingebouwd?
a) Bovenste lager
b) Onderste lager
c) Beide lagers
d) Geen van beide lagers want de perspassing op de binnenring en buitenring voorkomt het verschuiven.
6c
Vanwege de grote axiale kracht wordt overwogen zogenaamde hoekcontactkogellagers toe te passen.
Welke configuratie is de zogenaamde “X”-opstelling ofwel face-to-face configuratie?
a) Configuratie A is een zogenaamde “X” opstelling
b) Configuratie B is een zogenaamde “X”-opstelling
c) Configuratie C is een zogenaamde “X”-opstelling
6d
De motor met het vliegwiel is toegepast met een verticale aspositie. Welke configuratie A, B of C is dan het meest gunstig als de contactkrachten in het lager tussen de kogels en de ringen, als gevolg van een onbalans van het vliegwiel, zoveel mogelijk moet worden beperkt?
a) Configuratie A
b) Configuratie B
c) Configuratie C
Opgave 7
Een motor wordt met de as in verticale positie toegepast. De krachten op de lagers zijn een gevolg van een riemschijf die op de uitgaande as van de motor is gemonteerd.
Welke passing is nodig tussen de binnenring van de lagers en de as en tussen de buitenring van de lagers en het motorhuis? Selecteer het juiste antwoord.
a) Tussen binnenring en as is een perspassing vereist.
b) Tussen de buitenring en het motorhuis is een perspassing vereist.
c) Zowel tussen de binnenring en de as als tussen de buitenring en het motorhuis zijn perspassingen vereist.
Opgave 8
Een elektromotor is voorzien van groefkogellagers type 6000. Tijdens transport is de motor gevallen. Veronderstel dat een van de lagers van de motor bij het vallen een radiale kracht heeft ondervonden van F_r = \text{300 N} en een axiale kracht van F_a = \text{200 N}.
8a
Bereken de equivalente lagerbelasting als gevolg van de botsing bij het vallen (in kN met 2 decimalen).
8b
Zal het lager als gevolg van de val overbelast raken? Verklaar jouw antwoord.
Opgave 9
Een wiel (valhoogte h = \text{0.5m}, F_{max} = \text{20}m_a \cdot g waarbij m_a = \text{3kg}.) is voorzien van twee kogellagers. De schokbelasting op de kogellagers dient gecontroleerd te worden. Bereken het benodigde statisch draaggetal C_0 per lager (in kN met drie decimalen).
Opgave 10
De lagers in de wielen van een Klimmende Stapelaar zijn diepgroefkogellagers van het type 635. De wielen drukken niet zuiver radiaal tegen de paal waarlangs geklommen wordt. Hierdoor ontstaat naast een radiale kracht F_r ook een axiale kracht F_a op de lagers.
De wielen maken gedurende de levensduur weinig omwentelingen waardoor de statische belastbaarheid eerder tot falen zal leiden dan de dynamische belastbaarheid van de lagers.
Ga uit van een belasting op het hoogst belaste lager in de wielen van F_r = \text{0.3kN} en F_a = \sqrt2\cdot F_r
10a
Bereken de equivalente lagerbelasting op dit lager (in kN met 2 decimalen).
10b
Wat is de naam van het faalmechanisme dat hier gecontroleerd wordt. Beschrijf eventueel het faalmechanisme met enkele woorden.
Opgave 11
De wielen van de Klimmende Stapelaar worden aangedreven met een DC motor. De uitgaande as van de DC motor wordt belast door de tandkrachten van tandwielen. De motor is gemonteerd in de KS, de belasting op de motoras roteert niet ten opzichte van de buitenring van de kogellagers in de motor. Welke passingen zijn nodig op de binnenring en de buitenring om kruip te voorkomen.
a) Binnenring vaste passing, buitenring losse passing.
b) Binnenring losse passing, buitenring vaste passing.
c) Beide ringen met vaste passing.
d) Beide ringen met losse passing.
Opgave 12
Voor het hierboven afgebeelde wiel wordt overwogen om glijlagers in te bouwen. Welk type glijlager heeft de voorkeur wanneer geen onderhoud gewenst is en het lager regelmatig belast wordt met hoge schokbelastingen?
a) Polyamide glijlager
b) Sinterlager
c) Massief bronzen bus
Opgave 13
De niet aangedreven wielen van een Klimmende Stapelaar zijn voorzien van kogellagers. De wielen zijn tijdens het klimmen tegen de paal gedrukt. Hierbij roteert de buitenring van het kogellager. De binnenring is op een niet roterende as gemonteerd. Welke passingen zijn nodig op de binnenring en de buitenring om kruip te voorkomen.
a) Beide ringen met losse passing
b) Binnenring vaste passing, buitenring losse passing
c) Binnenring losse passing, buitenring vaste passing
d) Beide ringen met vaste passing
Opgave 14
De lagers in de elektromotor van een Klimmende Stapelaar zijn diepgroefkogellagers van het type 6203. Het toerental tijdens het klimmen bedraagt n = \text{2000 omw/min}. De radiale belasting op het hoogst belaste lager bedraagt F_r =\text{1 kN}.
14a
Bereken de L_{10h} levensduur van dit lager (geef het antwoord in uren zonder decimalen).
14b
Bereken de faalkans F van dit lager voor een levensduur van 10 000 hr (antwoord in % met 1 decimaal).
Opgave 15
De diepgroefkogellagers van een elektromotor, waarmee een wasmachinetrommel wordt aangedreven, zijn belast door een snaaroverbrenging naar de trommel. Welke passing is de beste keuze voor de lagers van de elektromotor?
a) Binnenring vaste passing, buitenring losse passing
b) Binnenring losse passing, buitenring vaste passing
c) Beide ringen met vaste passing
d) Beide ringen met losse passing
Opgave 16
De lagers in de elektromotor van de wasmachine zijn diepgroefkogellagers van het type 6203. Het toerental bedraagt \text{2800} \frac{omw}{min}. De radiale belasting op het hoogst belaste lager als gevolg van de riemkracht bedraagt F = \text{1 kN}. De belasting op het andere lager is slechts \text{0.5 kN}. #### 16a
Bereken de L_{10h} levensduur van beide lagers
16b
Bereken de faalkans [%] van beide lagers afzonderlijk voor een levensduur van \text{10 000h}
16c
Bereken de faalkans van de motor voor een levensduur van \text{10 000h}
Opgave 17
De wielen van een karretje worden rechtstreeks op de as van een elektromotor gemonteerd. De lagers zijn diepgroefkogellagers van het type 625. De lagerafstand a = 1.5b.
17a
Laat door berekening zien bij welke schokbelasting F het lager overbelast zou worden.
17b
Wat is de naam van het hier optredende faalmechanisme? (Dit antwoord geven met één goed gekozen term).
17c
Welk type lager heeft een hogere stootbestendigheid, een diepgroefkogellager of een kunststof glijlager? (motiveer het antwoord).
Opgave 18
De wielassen in opgave 2 zijn voorzien van groefkogellagers type 6000. Veronderstel dat een van de wiellagers van het karretje bij de botsing een radiale kracht op het voorwiel zal ondervinden van F_r = \text{300N} en een axiale kracht van F_a = Fcos(\phi) waarin \phi =20 \degree.
18a
Bereken de equivalente lagerbelasting
18b
Zal het lager bij deze belasting overbelast raken? Wat zou dan het faalmechanisme zijn?
Opgave 19
19a
Een van de ontwerpers van de Marktlander stelt voor om een zeer stijf en sterk ontwerp te maken. De marktlander zal bij het landen een grote schokbelasting ervaren, maar moet sterk genoeg ontworpen worden om heel te blijven. Welk type lager zou je in dit geval het best kunnen toepassen? Motiveer jouw keuze. a) diepgroefkogellager b) massief bronzen lager c) polyamide glijlager d) sinterbronzen lager
19b
Na heroverwegingen wordt besloten voor een concept met verende assen. Als er voor de ophanging van de assen hoekcontactkogellagers worden gekozen, welke configuratie is in deze toepassing dan de beste keuze?
a) face-to-face
b) back-to-back
Opgave 20
Voor een elektromotor in de aandrijving worden diepgroefkogellagers toegepast van het type 608 met C=\text{3.45 kN}, C_0=\text{1.37 kN}, f_0=12.
De radiale belasting per lager F_r edraagt 500 N, de axiale belasting F_a=\text{200 N}. De as draait met 1400 omw./min.
20a
Bereken de equivalente belasting P op het lager
20b
Bereken de L_{1h} levensduur van dit lager
Opgave 21
Op de as van een elektromotor is een tandriemschijf gemonteerd. Welke passing is de beste keuze voor lager 1 en lager 2?
21a
Lager 1 Binnenring vast of los?
a) Vast
b) Los
21b
Lager 1 Buitenring vast of los?
a) Vast
b) Los
21c
Lager 2 Binnenring vast of los?
a) Vast
b) Los
21d
Lager 2 Buitenring vast of los?
a) Vast
b) Los