Dobór łożysk tocznych - jak poprawnie dobrać łożysko?

Dobór łożysk tocznych - jak poprawnie dobrać łożysko?

Dobór łożysk tocznych może sprawiać problemy, szczególnie jeśli nie posiadamy wystarczającej wiedzy na ten temat. Dlatego warto ją uzupełnić lub skorzystać z pomocy specjalistów.

Proces dopasowania łożyska tocznego do danej aplikacji jest złożony. Dziś przedstawiamy kilka najważniejszych parametrów, na które koniecznie trzeba zwrócić uwagę przed zakupem. Jeśli którykolwiek z nich sprawi Ci problemy, zawsze możesz skorzystać z pomocy specjalistów. Dzięki temu będziesz miał pewność, że ostatecznie otrzymasz najlepsze rozwiązanie dla swojej aplikacji.

Dobór łożysk tocznych od A do Z

Odpowiedni dobór łożysk tocznych jest bardzo ważny z kilku powodów. Po pierwsze, jeśli łożysko nie jest dopasowane do danej aplikacji, nie zagwarantuje wymaganych osiągów danej maszyny czy urządzenia. Po drugie – jego żywotność będzie znacznie krótsza od założeń producenta. Łożysko szybciej się zużyje lub ulegnie awarii. Po trzecie – źle dobrany mechanizm generuje większe koszty eksploatacyjne, przez potrzebę wymiany tej części czy wyższego poziomu zużycia energii. Dlatego podczas zakupów warto poświęcić kwestii wyboru nieco więcej czasu, by mieć gwarancję najlepszego rozwiązania.

Jak zatem wybrać odpowiednie łożysko? Czynników, na które musisz zwrócić uwagę, jest wiele. Nie ma możliwości, by określić, który parametr jest najważniejszy, a który mniej ważny. Wszystkie powinny być traktowane na tym samym poziomie. Na tę listę składa się między innymi parametr związany z warunkami pracy, eksploatacji, ze stabilnością wymiarową, wymaganiami, jakie stawia konstrukcja w kwestii dokładności, klasa luzu, pasowanie na wale oraz pasowanie w oprawie, środek smarny oraz sposób smarowania, uszczelnienia, sposób montażu i demontażu, a także sama obsługa.

Warunki pracy łożysk

Na samym początku trzeba dokładnie określić, w jakich warunkach łożysko będzie pracowało i wziąć je pod uwagę, przy dokonywania wyboru. To znaczy, jeśli mechanizm ma być narażony na wysokie temperatury, warto wybrać modele, które są na nie odporne. W tym kroku pod uwagę należy wziąć pod lupę kwestię obciążenia, wspomnianej temperatury, prędkość, a także środek poślizgowy, czyli smar. Każda konstrukcja stawia łożyskom pewne wymagania, których nie można ignorować. Wymagania te najczęściej dotyczą:

  • trwałość łożyska tocznego
  • poziom prędkości i trwałości na przyspieszenia
  • poziom generowanego hałasu
  • dokładność ustawienia wału zarówno promieniowego, jak i osiowego
  • poziom generowanych drgań
  • radzenie sobie z ekstremalnie niskimi lub wysokimi temperaturami

W podpunkcie okraszonym mianem warunków pracy, pod uwagę warto wziąć także tak zwane warunki wstępne. A mianowicie ile przestrzeni dostępnej jest w kierunku osiowym czy promieniowym, średnica wału oraz środek smarny. Zarówno średnica wału, jak i środek smarny są zależne od pewnych czynników. W przypadku pierwszej kwestii zależność ta związana jest z wymaganiami stawianymi parametrowi, jakim jest wytrzymałość wału. Natomiast wybór optymalnego środka smarnego zależny jest od innych części całego układu.

Podsumowując pierwszy krok, na samym początku musimy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

Typ łożyska, w tym:

  • prędkość
  • obciążenie
  • sztywność
  • niewspółosiowość
  • wibracje
  • hałas
  • tarcie
  • przestrzeń
  • łatwość montażu

Precyzja

  • zużycie
  • prędkość
  • tarcie

Luz

  • prędkość
  • napięcie wstępne
  • wymiarowa stabilność
  • pasowanie

Obróbka cieplna oraz materiałowa

  • robocza temperatura
  • obciążenie
  • smar
  • powłoki
  • środowisko
  • zanieczyszczenia
  • korozja

Typ łożyska

Typ łożyska związany jest z jego rodzajem. A mianowicie w tej kolejności musimy wybrać, który model będzie optymalny dla danej aplikacji. Łożyska dzieli się według różnych kryteriów, ale najpopularniejszym jest podział ze względu na elementy toczne. I tym samym mamy na przykład łożyska kulkowe, walcowe, igiełkowe, stożkowe czy baryłkowe. Każdy ten rodzaj można podzielić na modele skośne, samonastawne, jednorzędowe, dwurzędowe, dwukierunkowe, wahliwe, z koszykiem, z pierścieniami stalowymi… i tak dalej. Jest to bardzo obszerny podział, który szczegółowo omówimy w następnym artykule. Jednakże koniecznie zwróć uwagę na wszystkie właściwości, jakimi charakteryzują się konkretne modele łożysk tocznych i na tej podstawie dobierz odpowiedni rodzaj do wymagań danego układu – do przestrzeni, niewspółosiowości, prędkości czy poziomu obciążeń.

Rozmiary łożysk

Rozmiar dobierany jest na podstawie kilku czynników, dotyczących właściwie każdego elementu, z jakiego łożysko jest ostatecznie złożone. W tym przypadku ważne są elementy toczne, bieżnie, koszyk, smar i uszczelnienia, jeśli takowe występują. Pod uwagę warto więc wziąć kwestie pracy danego układu, w tym również zmęczenie, jak i odkształcenie powierzchni styku, które decydują między innymi o trwałości mechanizmu. Zły typ koszyka czy wybranie nieodpowiedniego materiału do jego wyprodukowania może negatywnie wpływać na przykład na prędkość, ograniczając jej poziom. Również i smar nie powinien podczas pracy ulegać degradacji, ponieważ ma to druzgocący wpływ na żywotność łożyska.
Aby poprawnie dobrać rozmiar łożyska, można uczynić to na dwa sposoby:

  • biorąc pod uwagę obciążenie statyczne - odkształcenie powierzchni styku (trwałe). Tę metodę wykorzystuje się, kiedy łożyska pracują z cięższych warunkach (niskie prędkości, złe warunki smarowania łożyska).
  • biorąc pod uwagę trwałość nominalną - zmęczenie powierzchni styku. Tej metody używa się w sytuacjach, gdy łożysko będzie pracowało w standardowych, normalnych warunkach.

Bywają sytuacje, w których wykorzystywane są obie metody, na przykład, gdy łożysko miałoby być narażone na okazjonalne szczytowe obciążenia.

Temperatura pracy łożyska

Na temperaturę pracy wpływ ma kilka czynników, w tym:

  • tarcie łożyska powodujące stary mocy
  • ciepło przekazywane mechanizmowi z innych części maszyny – na przykład wału czy oprawy
  • rozpraszane ciepło z łożyska

Biorąc pod uwagę te informacje, możemy łatwo wywnioskować, że próbując określić temperaturę pracy łożyska, musimy wziąć pod uwagę tarcie oraz konstrukcję całego układu.
W tym miejscu warto wspomnieć, że temperatura pracy może być także czynnikiem, od którego zależne są inne parametry – na przykład warunki smarowania.

Smarowanie łożyska

Każdemu zależy na tym, aby praca łożysk była niezawodna. Okazuje się, że najczęstszą przyczyną awarii łożysk jest nieodpowiednie smarowanie. Dlaczego w ogóle musimy używać smaru w łożyskach? Zadaniem środków poślizgowych tego rodzaju jest:

  • zmniejszenie poziomu tarcia
  • ochrona przed wystąpieniem korozji
  • dodatkowa ochrona przed zużyciem

Z reguły do smarowania łożysk używa się albo smary plastyczne albo oleje. O obu produktach pisaliśmy już we wcześniejszym artykule: Smar do łożysk tocznych – poradnik doboru, do lektury którego zachęcamy.

Uszczelnienia

Na samym końcu możemy zająć się już kwestiami związanymi z rodzajem uszczelnień. Na wybór odpowiedniego rodzaju mają wpływ następujące kryteria:

  • typ środka smarnego
  • wał: zorientowanie pionowe czy poziome
  • przestrzeń
  • ewentualne niewspółosiowości i uginanie się wału
  • współśrodkowość
  • tarcie tego uszczelnienia
  • zanieczyszczenia: czy są to zanieczyszczenia płynne, stałe
  • czynniki środowiskowe, które mają wpływ na łożysko

Aktualnie na rynku dostępne są uszczelnienia statyczne, bezstykowe i stykowe. Na wybór odpowiedniego rodzaju ma wpływ także środek smarny, na który się zdecydowaliśmy. I tym samym, jeśli wybrałeś smar plastyczny, dobrym rozwiązaniem będzie uszczelnienie bezstykowe, montowane na zewnętrznej stronie łożyska. Uszczelnienie to tworzy małą szczelinę pomiędzy oprawą a wałem, którą wykorzystuje się do uzupełniania wnętrza smarem. Oprócz smaru wpływ ma także sam fakt, jakie jest ostateczne przeznaczenie uszczelnienia i oczywiście warunki pracy, na które składa się między innymi informacja dotycząca prędkości czy temperatury pracy.

Temat związany z uszczelnieniami jest bardzo obszerny i z tej właśnie przyczyny niebawem powstanie odrębny, dokładny artykuł.

Odpowiedz