Aké existujú druhy ložísk a aký je medzi nimi rozdiel?
Najbežnejším typom je valivé ložisko, ktoré tvorí zvyčajne vnútorný a vonkajší krúžok, medzi ktorým sa odvaľujú hladké kovové guľôčky alebo valčeky (poprípade aj iné elementy), uložené v tzv. klietke. Cez tieto valivé telieska sa prenáša príslušné zaťaženie, a tým dochádza k voľnému otáčaniu či posuvu zodpovedajúcich strojných súčastí.
Čo je to ložisko?
Ložisko je základná strojná súčasť všetkých strojov a zariadení, ktorá umožňuje zníženie trenia pri vzájomnom otáčavom alebo posuvnom pohybe strojných dielov. Jeho história siaha až k vynálezu kolesa pred viac ako 7 000 rokmi, kde bolo ako prvé použité klzné ložisko. Ďalšie zmienky o ňom sú z obdobia antiky.
Pri kontakte kovu s kovom dochádza k veľkému treniu, vďaka ktorému sa zvyšuje opotrebovanie kovu, pretože dochádza k jeho pomalému obrusovaniu. Ložiská obmedzujú trenie tým, že umožňujú, aby sa oba povrchy vzájomne odvaľovali, čím sa znižuje miera vznikajúceho trenia.
Základné rozdelenie ložísk
Podľa konštrukcie a princípu
- Klzné ložiská – ložiská zvyčajne namontované v telese („domčeku“), sú buď nedelené (puzdrá) alebo vhodne tvarované delené (panvy). Čap hriadeľa je v kontakte priamo s puzdrom, resp. panvou.
- Valivé ložiská – sú tvorené dvoma krúžkami, valivými telieskami a klietkou, ktorá zachytáva valivé segmenty. Rotačný pohyb čapu voči rámu stroje je umožnený cez valivé telieska.
Podľa smeru zaťaženia
- Axiálne – väčšina zaťaženia pôsobí v smere osi otáčania
- Radiálne – väčšina zaťaženia pôsobí kolmo na os otáčania
- Kombinované (radiálno-axiálne) - zaťaženie pôsobí v oboch osiach
Podľa druhu pohybu
- Rotačné
- Lineárne (neotáča sa, ale zabezpečuje priamočiary posuvný pohyb)
Ložiská podľa konštrukcie a princípu
Klzné ložiská
Medzi náboj a čap klzného ložiska je vložené mäkké puzdro (mosadz, plast, bronz atď.) alebo odlievaná panva. Počas pracovnej činnosti daného zariadenia (rotácia hriadeľa) dochádza v stykových plochách medzi čapom a puzdrom k vzniku šmykového trenia, ktoré sa znižuje mazaním. Taktiež dochádza k opotrebovaniu puzdra, (je z mäkšieho materiálu a lacnejšie ako čap a teleso), takže sa ľahko nahradí novým. Tým sa predlžuje životnost zariadenia.
- jednoduchá montáž a oprava
- jednoduchšie a lacnejšie
- použiteľné pre väčšie zaťaženie
- znášajú občasné preťaženia a razy
- umožňujú presné uloženie hriadeľov
- vyžadujú dlhší zábeh
- väčšia spotreba maziva, nebezpečenstvo zadretia pri nedostatočnom mazaní
- väčšia dĺžka ako pri valivých ložiskách – väčšia hmotnosť
- väčšie straty trením – menšia únosnosť pri rozbehu a dobehu
- nižšia účinnosť
Trenie v klzných ložiskách
Veľkosť vzniknutého trenia závisí od kvality povrchu a miery opotrebovania styčných plôch, ich teploty, druhu materiálu styčných plôch, miery zaťaženia ložiska a kvality mazania. Trením dochádza k opotrebovaniu súčastí a strate energie (vzniká teplo) – ide o dôležitý ukazovateľ technickej úrovne výrobku.
Podľa miery mazania a veľkosti vzniknutého olejového filmu medzi styčnými plochami rozlišujeme trenie:
Suché
Plochy nie sú mazané, dochádza k vzniku vysokých teplôt a následnému zadieraniu. Radíme sem aj tuhé mazanie (grafitom). Vzniká pri rozbehu stroja – otáčky čapu sú malé a mazacia látka je vytlačená nad čap. Vplyvom hydrodynamických síl sa mazací klin ešte len začína tvoriť.
Kvapalné (tekutinové)
Dostatok maziva, klzné plochy sú úplne oddelené vrstvou maziva. Hovoríme, že čap pláva. Opotrebovanie je nepatrné.
Polosuché (medzné)
Mazanie nie je dostatočné, nedochádza k oddeleniu stykových plôch mazivom a dochádza k priamemu kontaktu povrchových nerovností. Klesá miera opotrebovania plôch. Excentricita medzi osou čapu a náboja sa zmenšuje, vplyvom hydrodynamických síl sa vytvára mazací klin.
Konštrukcia ložísk by mala byť taká, aby vždy vznikalo kvapalné trenie. Medzi čapom a panvou musí byť trvalo olejový film.
Rozdelenie klzných ložísk
Z funkčného hľadiska:
- Hydrodynamické – mazivo je medzi klzné plochy privádzané otáčkami hriadeľa. Čím sú otáčky vyššie, tým je mazanie intenzívnejšie. Nie sú potrebné prídavné zariadenia (čerpadlo, ventily, potrubie na rozvod oleja)
- Hydrostatické – mazivo je medzi klzné plochy privádzané pomocou čerpadla (najčastejšie zubovým). Pracujú pri nízkych otáčkach a vyšších zaťaženiach
- S obmedzeným mazaním – nie je potrebné veľké množstvo maziva, materiál klzných plôch má malý súčiniteľ trenia a je odporný proti zadieraniu, opotrebovaniu
- Samomazné – vyrábané práškovou metalurgiou, vo svojej štruktúre majú póry, v ktorých je uložené mazivo a to počas chodu stroja vystupuje na povrch (18 344, 18 280, spekaný bronz)
- Samomazné s tuhými mazivami – mazivo je obsiahnuté priamo v štruktúre materiálu
- Radiálne
- Axiálne
- Kombinované (radiálno-axiálne)
- Valcové
- Kužeľové
- Pätné
- Prstencové
- Guľové
- Hrebeňové
- S puzdrom
- S puzdrom a výstelkou
Valivé ložiská
Základnými stavebnými prvkami sú vnútorný a vonkajší krúžok, valivé telieska a klietka na vedenie a rovnomerné rozloženie valivých telies.
Čap sa odvaľuje pomocou týchto rotačných teliesok, čím sa nahradí šmykové trenie (pri klzných ložiskách) trením valivým. Podľa typu môžu byť ložiská ďalej opatrené krycími plechmi alebo tesneniami.
- menšie trenie – vyššia účinnosť, menšie oteplenie
- malá spotreba maziva, vysoká odolnosť proti zadretiu
- možné vyššie prevádzkové teploty
- prenos veľkých zaťažení pri rozbehu aj dobehu
- možnosť práce pri vyšších otáčkach
- jednoduchá údržba
- oveľa vyššie obstarávacie náklady
- zložitejšia montáž a demontáž
- vyššia hmotnosť
- väčšia hlučnosť pri vysokých otáčkach
Rozdelenie valivých ložísk
Podľa smeru zaťaženia:
- Radiálne
- Axiálne
- Kombinované (radiálno-axiálne)
Podľa formy styku valivého telesa s krúžkom:
- S bodovým stykom – Guľôčkové
- S čiarovým stykom – Valčekové, Súdočkové, Kuželíkové, Ihlové
Podľa tvaru valivého elementu:
- Guľôčkové
- Valčekové
- Súdočkové
- Kuželíkové
- Ihlové
Podľa počtu radov valivého telesa:
- Jednoradové
- Dvojradové
- Viacradové
Ložiská podľa tvaru valivého elementu
Guľôčkové ložiská
Guľôčkové ložiská sú najbežnejším typom ložísk a môžu zvládať tak radiálne, ako aj axiálne zaťaženie. Guľôčkové ložiská sa tiež označujú ako jednoradové ložiská s hlbokou drážkou alebo Conradove ložiská. Vnútorný krúžok je zvyčajne pripevnený na otočný hriadeľ a drážka na jeho vonkajšom priemere slúži ako kruhová obežná dráha pre guľôčky. Vonkajší krúžok je upevnený do ložiskového puzdra. Guľové valivé elementy sú umiestnené v krúžku s obežnou dráhou a pôsobiace zaťaženie sa prenáša z vonkajšieho krúžku na guľôčku a z guľôčky na vnútorný krúžok. Drážky obežných dráh majú zvyčajne polomery zakrivenia zodpovedajúce 51,5 % až 53 % priemeru guľôčky. Guľôčkové ložiská sa zvyčajne používajú v aplikáciách s relatívne malým zaťažením.
Valčekové ložiská
Valčeky alebo valcové valivé elementy sa pohybujú v obežných dráhach valcového tvaru a maú nízke trenie, veľkú radiálnu únosnosť a schopnosť znášať veľké rýchlosti. Valčekové elementy sú valivé elementy vo tvare valca, pričom miestom styku medzi valivým elementem a krúžkom s obežnou dráhou nie je bod, ale priamka. Zaťaženie sa rozkladá na väčšiu plochu, a to umožňuje valivému elementu zvládať väčšie zaťaženie. Aby sa minimalizovala jeho tendencia k stáčaniu, nie je dĺžka valčeka o veľa väčšia ako jeho priemer.
Súdočkové ložiská
Súdočkové ložiská sa zvyčajne skladajú z dvoch radov valivých elementov súdkovitého tvaru pohybujúcich sa v dvoch obežných dráhach. Jedna je na vnútornom krúžku a druhá je na súvislej guľovej ploche vybrúsenej na vnútornom priemere vonkajšieho krúžku. To umožňuje fungovanie súdočkového ložiska aj s určitou mierou nesúosovosti. Zaoblené valivé elementy majú súdočkové profily, ktoré veľmi presne zodpovedajú profilom obežných dráh, a preto sú odolné a majú veľkú únosnosť. Vo vnútri ložiskového puzdra sú umiestnené v pároch a smerujú v opačných smeroch. Je to preto, aby zachytávali zaťaženie v ľubovoľnom z oboch smerov.
Kuželíkové ložiská
Pri kuželíkových ložiskách majú krúžky aj valivé elementy tvar zrezaného kužeľa, a preto zachytávajú súčasne axiálne aj radiálne zaťaženie. Pomer týchto zaťažení závisí od vzájomného uhla osí kuželíka a ložiska. Čím väčší je tento uhol, tým väčšie môže byť axiálne zaťaženie. Styčný uhol je pri väčšine kuželíkových ložísk v rozmedzí 10 až 16 stupňov. Pre väčšiu axiálnu únosnosť sa používa styčný uhol 30 stupňov.
Ihlové ložiská
V ihlových ložiskách sa používajú predĺžené valcové valivé elementy s malými priemermi. Využívajú sa v aplikáciách s obmedzeným miestom v radiálnom smere. Pomer priemeru k dĺžke sa pri ihlách pohybuje medzi 1 : 2,5 až 1 : 10. Vzhľadom na malú veľkosť ihlových ložísk nie je možné ich presné vedenie a vzniká pri nich veľká miera trenia. Kvôli tomu sa používajú pri nízkych otáčkach a oscilačnom pohybe. Na lepšie vedenie ihiel a ich zachytenie môžu slúžiť klietky.
Mohlo by Vás tiež zaujímať
Falšované ložiská z neoverených zdrojov stále prenikajú do českých prevádzok. Problém falšovaných ložísk sa, bohužiaľ, týka všetkých významných výrobcov ložísk. Tieto ložiská môžu predstavovať veľký problém aj pre váš výrobný závod, ak ich omylom zakúpite. A to tak z hľadiska nákladov, ako aj možných prestojov pri zlyhaní strojov. Ako tieto ložiská rozoznať a ako ich nákupu predísť?
Značení valivých ložísk môže vyzerať trochu ako veda, ale nie je to také hrozné. Aj keď na prvý pohled to nemusí byť úplne jasné. Značení sa skláda z kombinácie čísiel a tiež písmen.
Poškodené ložiská vedú k prestojom a strate produktivity. Zistite, ako predchádzať poškodeniu, kým nebude príliš neskoro.