Jakie są wytyczne doboru łożysk? Na jakie podstawowe czynniki musimy zwracać uwagę? Dziś przedstawiamy najważniejsze informacje, które pomogą Ci wybrać optymalny model łożyska tocznego do Twojej aplikacji.
Aby mieć pewność, że łożysko toczne spełni Twoje zadanie, musimy przejść przez cały proces doboru komponentu. Składa się on z wielu etapów i kroków, których w żaden sposób nie powinniśmy ignorować. Pod uwagę należy wziąć zarówno warunki pracy, jak i otoczenia. Dziś przedstawiamy ogólne wytyczne doboru łożysk.
Jak dobrać łożysko?
Na rynku znajdziesz łożyska toczne różniące się między sobą konstrukcją, właściwościami i możliwościami. Ta różnorodność jest spowodowana również różnymi wymaganiami stawianymi przez maszyny i urządzenia przemysłowe. Na przykład łożysko kulkowe, które sprawdzi się w jednej aplikacji, niekoniecznie będzie dobrym rozwiązaniem dla innej. Komponenty muszą jak najlepiej spełniać swoje zadanie w określonych warunkach. Najbardziej dopasowany komponent jest gwarancją niezawodnej i bezawaryjnej pracy całej maszyny.
Z podstawowych kryteriów, które należy wziąć pod uwagę, dobierając łożyska, wyróżnia się:
- dostępną przestrzeń, ograniczenia wymiarowe,
- prędkość obrotową,
- sztywność,
- obciążenie – kierunek oraz wielkość,
- błędy współosiowości – czy jest możliwość ograniczenia,
- cichobieżność i dokładność wykonania – jakie są wymagania danej aplikacji w tej kwestii.
Przyjęło się, że na wałach, które mają małą średnicę, montuje się łożyska kulkowe w modelu standardowym. Do nieco większych wałów – właściwie do konstrukcji o dużej średnicy – poleca się z reguły łożyska stożkowe, baryłkowe i walcowe. W niektórych przypadkach oczywiście można zastosować łożysko kulkowe, jeśli takowe pasuje.
Aplikacje mogą stawiać pewne wymiarowe ograniczenia. I tym samym przy ograniczeniu przestrzeni, w której wielkością ograniczającą jest szerokość komponentu, wybiera się najczęściej wąską serię modeli kulkowych zwykłych lub łożyska walcowe w wersji jednorzędowej.
Warto również pamiętać, że niektóre aplikacje nakładają pewne ograniczenia związane z rodzajem otworu. Łożyska toczne produkuje się z otworem stożkowym lub walcowym. Ten ostatni spotyka się w każdym komponencie, jednakże wykonanie stożkowe najczęściej stosuje się przy komponentach kulkowych wahliwych, baryłkowych oraz walcowych wielorzędowych.
Kilka ważnych parametrów
Czynników, które musimy wziąć pod uwagę wybierając łożysko jest wiele. W niniejszym artykule przedstawimy jedynie kilka z nich, aby nakreślić, z jakimi zjawiskami i parametrami musimy zmierzyć się, dobierając komponenty.
Szybkość graniczna
Szybkość graniczna wiąże się z maksymalną dozwoloną szybkością obrotową, czyli wartością dopuszczalną. Jej „rozmiar” zależy od wielu czynników, a mianowicie od:
- konstrukcji wewnętrznej i rodzaju łożyska,
- materiału i konstrukcji koszyka,
- wielkości komponentu,
- obciążenia zewnętrznego,
- dokładności wykonania,
- sposobu chłodzenia i metody smarowania.
Dopuszczalnej szybkości obrotowej nie powinno się przekraczać, ponieważ będzie to miało negatywny wpływ na żywotność łożyska. Z łatwością może rozerwać się koszyk, pogorszą się warunki smarowania, a także znacząco wzrośnie temperatura.
Tarcie
Suma ślizgania, tarcia toczenia oraz smarowania daje wynik tarcia całkowitego. Moment tarcia oblicza się najczęściej według następującego wzoru:
M = u * P * d / 2
- M to moment tarcia w łożysku, podawany w Nm,
- u – umowny współczynnik tarcia, wartość dobierana na podstawie odpowiedniej tabeli, uwzględniającej takowe informacje,
- P to obciążenie łożyska, podawane w N,
- d – średnica otworu łożyska, którą podaje się w mm.
Dla aplikacji, które wymagają bardzo niskiego poziomu tarcia, poleca się łożyska kulkowe zwykłe, wahliwe oraz walcowe i modele kulkowe wzdłużne, jeśli w danym miejscu występują głównie obciążenia osiowe. Przy siłach skośnych montuje się oczywiście łożyska kulkowe w wersji skośnej. Warto o tym pamiętać, ponieważ tarcie jest małe, jeśli kąt działania obciążenia zgadza się z kątem działania danego łożyska.
Wymiary łożysk
Przy wymiarach łożysk uwzględnia się następujące wartości:
- D określa średnicę zewnętrzną łożyska,
- d – to średnica otworu,
- H jest wysokością modeli wzdłużnych,
- B/T – to wysokość łożyska poprzecznego/skośnego,
- r i r1 – współrzędne zaokrąglenia pomiędzy powierzchnią czołową, walcową/stożkową.
Dodatkowe obciążenia
Nie tylko główne siły są ważne, ponieważ podczas pracy na łożyska działają także obciążenia dodatkowe, w tym dynamiczne. Wyróżnia się dwie siły: jedna z nich wiąże się ze zmiennością oporów części napędzanej, a druga pojawia się przez geometryczne niedokładności współpracujących z łożyskami elementów. Te obciążenia mają wpływ na trwałość łożysk, dlatego trzeba je uwzględnić przy wybieraniu konkretnych rozwiązań.
Aby określić występujące obciążenia i wyznaczyć te zastępcze, należy posłużyć się wzorem:
Pd=P*fd
- P – zastępcze obciążenie – obliczone bez nadwyżek dynamicznych,
- Pd – obciążenia zastępcze,
- fd – nadwyżki dynamiczne – współczynnik ten należy wziąć z tabeli wartości współczynników nadwyżek dynamicznych.
Poza wspomnianymi wyżej czynnikami podczas doboru łożysk należy uwzględnić także cichobieżność, luzy, nośność, obciążenia zastępcze, temperaturę roboczą, trwałość i użytkowanie. Pamiętaj, że żadnego kroku nie można ignorować. W takim przypadku możemy zamontować niedopasowany komponent, który szybciej się zużyje lub ulegnie awarii. To z kolei wymaga szybkiej wymiany i wiąże się nie tylko ze stratami, ale i wysokimi kosztami eksploatacyjnymi.
