Podstawowe parametry łożysk

Podstawowe parametry łożysk

Podstawowe parametry łożysk są bardzo ważne, szczególnie przy dobieraniu odpowiedniego wariantu do danej aplikacji. Na które właściwości powinniśmy zwracać uwagę?

  1. Trwałość łożysk
  2. Nośność łożysk tocznych
  3. Luz wewnętrzny łożyska tocznego
  4. Tarcie w łożyskach
  5. Cichobieżność łożysk

Proces doboru łożyska do danej aplikacji jest złożony z kilku rozbudowanych kroków. Żadnego z nich nie powinniśmy pomijać, by mieć pewność, że wybraliśmy odpowiedni model. W innym przypadku narazimy się na niepotrzebne awarie i kosztowne przestoje. Dziś przedstawiamy podstawowe parametry łożysk, na które należy zwrócić uwagę już na samym początku tego procesu.

Trwałość łożysk

Trwałość łożysk to okres, w którym łożyska przez cały czas pracują poprawnie i spełniają wszystkie funkcje. Okres ten kończy się raz z jego zużyciem się i koniecznością wymiany. Łożysko niszczy się w sposób naturalny poprzez proces zwany zmęczeniem materiału lub przez ścieranie się. Jeśli łożysko zostało odpowiednio dobrane, poprawnie zamontowane i jest prawidłowo eksploatowane, ryzyko wystąpienia jakiejkolwiek awarii spada do minimum. W innym przypadku mechanizm zużyje się szybciej.

Każdy katalog łożysk podaje informacje na temat trwałości nominalnej interesującego nas łożyska. Wartość tę oznacza się symbolem L. Trwałość nominalną oblicza się za pomocą następującego wzoru:

L = (C/P)p

Przy czym:

  • L – jak już wspomnieliśmy, jest to trwałość nominalna
  • C – to dynamiczna nośność
  • P – siła obciążenia
  • p – w symbolu jako potęga; przy łożyskach kulkowych jest to wartość równa 3, natomiast przy walcowych – 10/3

Z racji tego, że trwałość łożyska zmęczeniowa może być różna, nawet dla takich samych łożysk pracujących w identycznych warunkach, należy brać pod uwagę granicę, a nie średnią trwałościową. W tym przypadku interesować nas powinna ilość obrotów lub godzin.

Nośność łożysk tocznych

Wyróżniamy dwa typy nośności:

  • Nośność ruchowa, inaczej dynamiczna, którą oznacza się symbolem C
  • Nośność spoczynkowa inaczej statyczna, którą oznacza się symbolem C0

Nośność ruchowa/dynamiczna

Nośność, którą wyraża się za pomocą jednostki siły. Określa obciążenie łożyska tocznego, biorąc pod uwagę zarówno kierunek, jak i wartość. Wysoka nośność łożyska dynamiczna najlepiej sprawdza się w maszynach i urządzeniach, które muszą być niezawodne, szczególnie przy ciągłej pracy. Przy łożyskach wzdłużnych kierunek nośności dynamicznej jest ściśle osiowy, dla poprzecznych – ściśle poprzeczny.

Nośność spoczynkowa/statyczna

Nośność spoczynkowa odnosi się do obciążenia mechanizmu, który jest w danym momencie w spoczynku lub powoli się obraca, wykonując maksymalnie 10 obrotów w ciągu minuty. Nośność statyczna powinna być większa od obliczeniowej. Standardowo dla łożyska wzdłużnego kierunek obciążenia jest osiowy, dla poprzecznego ściśle promieniowy.

Luz wewnętrzny łożyska tocznego

Luz wewnętrzny ma duży wpływ między innymi na pracę łożyska, w tym na szumy, trwałość zmęczeniową, wibracje czy nawet wytwarzane ciepło. Dlatego ten parametr jest bardzo ważny i nie należy go ignorować podczas dobierania łożyska do aplikacji.

Luz wewnętrzny to inaczej luz, który składa się z występujących luzów między pierścieniami a elementami tocznymi. Istnieje luz osiowy i promieniowy. Definiuje się je jako wielkość, o jaką może przesunąć się pierścień względem tego drugiego w kierunku promieniowym lub osiowym – zależy od tego, czy mamy do czynienia z luzem promieniowym, czy osiowym. Parametr ten oznacza się symbolem C i dodatkowo odpowiednią cyfrą. Przyjęło się, że przy luzie normalnym (CN) symbol ten jest pomijany. Wyróżniamy następujące luzy wewnętrzne:

  • C1 – mniejszy niż C2
  • C2 – mniejszy niż normalny CN
  • CN – luz normalny. Jeśli łożysko ma luz wewnętrzny normalny, symbolika zostaje pomijana w zapisie
  • C3 – większy niż normalny
  • C4 – większy niż C3
  • C5 – większy niż C4

Tarcie w łożyskach

Tarcie to nic innego jak suma ślizgania, tarcia toczenia i tarcia smarowania. Z tego właśnie powodu na tarcie wpływ ma wielkość mechanizmu, prędkość oraz parametry smaru. Wzór na moment tarcia, który orientacyjnie można samodzielnie obliczyć to:

M = µ * P * d/2

Przy czym:

  • M – oznacza w łożysku moment tarcia [N + mm]
  • µ – umowny współczynnik tarcia
  • P – obciążenie łożyska [N]
  • d – to średnica otworu danego łożyska, wyrażana w mm

Przyjęło się, że łożysko, które pracuje w standardowych warunkach, które przyjmuje stałe obciążenie i smarowane jest popranie dobranym smarem, współczynnik tarcia wynosi około µ=0,5. Dla aplikacji, w których wymagany jest mały poziom tarcia, najlepszym rozwiązaniem będą łożyska kulkowe (szczególnie zwykłe, wahliwe oraz wzdłużne), a także walcowe.

Cichobieżność łożysk

Cichobieżność jest brana pod uwagę w momencie, gdy dana maszyna wymaga najniższego poziomu hałasu. Oczywiście, łożysko samo w sobie – o ile jest odpowiednio dobrane do aplikacji – nie hałasuje i ginie w szumie, jaki wydaje otoczenie lub urządzenie. Ale są miejsca, gdzie ta bardzo cicha praca łożyska jest wymagana. Do tych urządzeń należą na przykład przedmioty do nagrywania dźwięków, przyrządy stosowane w szpitalach czy sprzęt domowy.

Szum generują zwykle drgania, które są skutkiem błędnie wykonanego łożyska. Dlatego, jeśli zależy nam na bardzo cichej pracy łożyska, warto sięgać po rozwiązania, które produkuje się z kontrolowanym poziomem drgań. Są to zwykle modele umownie oznaczone symbolem C6 (lub C66), umieszczanym zaraz za głównym numerem produktu. W łożyskach, w których obniżono poziom szumu, często montuje się masywne koszyki, które dodatkowo tłumią drgania i tym samym hałas.