Typy i klasyfikacja łożysk ZSP Nr 2 RCKUiP w Łowiczu

Łożyska toczne Podstawowymi elementami łożyska tocznego są: części toczne, koszyk pierścienie z bieżniami.

Bieżnie przenoszące obciążenie w głównym kierunku działania łożyska nazywane są bieżniami głównymi, prowadzące zaś element toczny lub przenoszące obciążenie w kierunku innym niż główny nazywane są bieżniami pomocniczymi. Pierścień zewnętrzny osadzony jest w oprawie, a wewnętrzny na wale maszyny. Między pierścieniami znajdują się ujęte koszykiem elementy toczne. Zadaniem koszyka jest oddzielenie elementów tocznych w celu uniknięcia ich wzajemnego tarcia, równomierne ich rozmieszczenie na obwodzie łożyska oraz ewentualne prowadzenie. Innym bardzo ważnym jego zadaniem jest utrzymanie łożyska jako zwartej całości, z wyjątkiem łożysk rozłącznych, jak np. stożkowe i walcowe. Jednak nawet w tych przypadkach koszyk utrzymuje części toczne i jeden pierścień jako nierozłączny zespół.

Nazwy poszczególnych rodzajów łożysk tocznych wynikają z ich klasyfikacji według następujących kryteriów: nominalnego kąta działania (promieniowe i osiowe), kształtu części tocznych (kulkowe, walcowe, igiełkowe stożkowe, baryłkowe), możliwości wzajemnego wychylanie się pierścieni (zwykłe, wahliwe i samonastawne), uzupełniających cech konstrukcyjnych, jak np. liczby rzędów części tocznych, rozmieszczenia bieżni pomocniczych, uszczelek, blaszek ochronnych, kształtu powierzchni osadczych itp.

Nominalny kąt działania łożysk kulkowych jest zawarty między prostą łączącą punkty styku kulki z bieżniami w nieobciążonym łożysku a płaszczyzną prostopadłą do osi łożyska (rys. a). W łożyskach wałeczkowych mieści się on między prostą prostopadła do tworzącej bieżni zewnętrznej a płaszczyzną prostopadła do osi łożyska (rys. b i c).

Łożyska ze względu na wartość nominalnego kąta działania a można podzielić na: promieniowe (poprzeczne) o kącie działania 0° ≤ a < 45° osiowe (wzdłużne) o kącie działania 45° ≤ a < 90° skośne, są to łożyska promieniowe, które do poprawnej pracy wymagają osiowego podparcia pierścieni.

Łożyska ze względu na kształt części tocznych można podzielić na: kulkowe, wałeczkowe: walcowe, igiełkowe, stożkowe, baryłkowe i inne

zwykłe, wahliwe, samonastawne. Łożyska ze względu na możliwość wzajemnego wychylenia się pierścieni można podzielić na: zwykłe, wahliwe, samonastawne.

Łożyska ze względu na ilość rzędów części tocznych można podzielić na: jednorzędowe, dwurzędowe, wielorzędowe

Łożysko kulkowe zwykłe wielorakie zastosowanie i korzystna cena przejmują siły promieniowe i osiowe, mogą być również użytkowanie przy dużych prędkościach obrotowych uszczelnione nie wymagają dozoru i umożliwiają proste rozwiązania konstrukcyjne zdolność do wychyleń kątowych nieznaczna jedna z najmniejszych wartości momentu tarcia

Łożysko kulkowe skośne jednorzędowe obciążalne promieniowo i osiowo, jednak siły osiowe przenoszą tylko w jednym kierunku są one nastawialne względem drugiego łożyska, które przejmuje obciążenie osiowe o przeciwnym zwrocie pracują zazwyczaj parami Uzyskanie większej nośności dzięki znacznym wypełnieniu średnicy podziałowej częściami tocznymi

Sposoby zestawienia łożyska skośnego w parach

Łożysko kulkowe skośne dwurzędowe odpowiada pod względem budowy parze łożysk kulkowych skośnych jednorzędowych w układnie O duże obciążenia promieniowe oraz obciążenia osiowe w obu kierunkach szczególnie przydatne dla łożyskowań, od których wymagane jest sztywne prowadzenie w kierunku osiowym

Łożysko kulkowe o styku czteropunktowym przejmują one duże obciążenia osiowe w obu kierunkach i nieznaczne siły promieniowe pierścień wewnętrzny łożyska jest dzielony z tego powodu daje się umieścić dużą liczbę kulek pierścień zewnętrzny z wieńcem kulek i połówki pierścieni mogą być oddzielnie zabudowane

Łożysko kulkowe wahliwe łożysko ma możliwość wychylenia kątowego i może wyrównywać odchyłki współosiowości, ugięcia wałów i odkształcenia oprawy łożyska te są nierozłączne niższa nośność obciążenie równomiernie rozkłada się na oba rzędy kulek, zapewniając poprawną pracę łożyska bardzo wrażliwe na obciążenie wzdłużne

Łożysko do wrzecion stanowią specjalne wykonanie łożysk kulkowych skośnych jednorzędowych, od których różnią się kątem działania, tolerancjami i wykonaniem koszyka dla łożyskowań, od których wymaga się największej dokładności prowadzenia i zdolności do przenoszenia prędkości obrotowej łożyskowania szybkoobrotowych wrzecion obrabiarek

Łożysko walcowe jednorzędowe mają charakter rozłączny umożliwia małe osiowe przesunięcia wału względem oprawy w czasie pracy, wynikające np. z odkształceń cieplnych przenoszą obciążenia promieniowe jednak mogą one również obciążone ciągłym obciążeniem osiowym nie przekraczającym części obciążenia promieniowego wrażliwe na niewspółosiowość wału i oprawy mały moment tarcia oraz znacznie większą nośność od łożysk kulkowych

Łożysko walcowe dwurzędowe stosowane są one do łożyskowań wrzecion obrabiarek do metali oraz walców walcarek mała średnica zewnętrzna przy bardzo dużej nośności oraz wyjątkowej sztywności wykonane są również z otworem stożkowym, co umożliwia precyzyjne regulowanie luzu właściwości jak łożyska walcowe jednorzędowe

Łożysko igiełkowe bardzo cienkimi pierścieniami i dużą liczbą stosunkowo długich wałeczków wykonywane są w bardzo licznych odmianach wymiarowych i konstrukcyjnych mały wymiar poprzeczny przy bardzo dużej nośności, szczególnie gdy powierzchnia wału spełnia rolę wewnętrznej bieżni duża długość igiełek ogranicza dokładność ich wykonania, co powoduje wzdłuż nich nierównomierność rozkładu obciążenia łożyska igiełkowe mają największy moment tarcia

Łożysko igiełkowe Podstawowe typy łożysk igiełkowych to: pełne łożysko z obu bieżniami, łożysko z jedną bieżnią oraz złożenie igiełkowe składające się z igiełek i koszyka. W ostatnim przypadku bieżnie muszą być wykonane zarówno na wale, jak i w oprawie. NA - pełne, RBNA - cienkościenne, RNA - bez pierścienia wewnętrznego, NA69 - dwurzędowe Kombinacje łożyska igiełkowego poprzecznego. a - z łożyskiem kulkowym skośnym, b - z łożyskiem kulkowym wzdłużnym, c - z łożyskiem walcowym wzdłużnym

Łożysko stożkowe są przeznaczone do dokładnego osiowego ustalania wału oraz przenoszenia obciążeń promieniowych i osiowych dopuszczają bardzo małą niewspółosiowość wału i oprawy na ogół rozłączne

Łożysko baryłkowe jednorzędowe Łożyska baryłkowe są stosowane przy przenoszeniu największych obciążeń. Zbudowane są one tak, że baryłki toczą się po zewnętrznej bieżni kulistej, dzięki czemu łożyska te są wahliwe. Podstawową wadą łożyska jednorzędowego jest mała zdolność do przenoszenia obciążenia wzdłużnego

Łożysko baryłkowe dwurzędowe których nośność jest o około 50% większa od nośności łożysk jednorzędowych wykonane są również ze stożkowym otworem wewnętrznym i wyposażone w tuleje osadcze wciskaną i wciąganą

Łożysko toroidalne stosunkowo nowe rozwiązanie konstrukcyjne łączy w sobie właściwości trzech rodzajów łożysk: baryłkowego, walcowego oraz igiełkowego może przenosić obciążenia do 30% większe niż jakiekolwiek inne łożysko toczne przesunięcie osiowe wału do 10% szerokości łożyska nie wpływa na skrócenie jego żywotności posiada 10 razy większą zdolność przenoszenia niewspółosiowości niż łożyska stożkowe, cylindryczne lub igiełkowe oraz 100 razy większe przesunięcie osiowe niż łożyska baryłkowe jest przeniesienie środka sfery wyznaczającej powierzchnię toczną, poza środek łożyska współczynnik tarcia w tym łożysku jest o 50% do 70% niższy niż w jednorzędowym łożysku baryłkowym nie może być łożyskiem ustalającym, nie jest także zdolne do przenoszenia obciążeń osiowych Istotą łożysko toroidalne jest niewrażliwe na deformację osadzenia w postaci stożkowatego otworu

Łożysko kulkowe wzdłużne Kulkowe osiowe łożysko jednokierunkowe nie może przenosić obciążenie promieniowego prędkość obrotowa łożysk tego rodzaju jest mała łożysko dwukierunkowe nieumożliwia wahań w czasie ruchu ustala wał w obu kierunkach

Łożysko kulkowe skośne wzdłużne duża dokładność obrotu oraz o 100% większa maksymalna prędkość obrotowa zostały skonstruowane w głównej mierze z myślą o dokładnych obrabiarkach do metalu jako osiowe podparcie wrzecion

Łożysko walcowe wzdłużne duża sztywność, obciążalność i odporność na uderzenia nie są przystosowane do wychyleń kątowych zdolności samonastawiania w jednym kierunku bardzo duże obciążenia osiowe, nie przyjmują jednak obciążeń promieniowych

Łożysko baryłkowe wzdłużne łożysko wahliwe może przenosić obciążenia promieniowe przeznaczone do największych spotykanych obciążenie osiowych może pracować tylko przy smarowaniu olejem mała graniczna prędkość obrotowa

Łożyska hybrydowe (ceramiczne) Jeśli wymagane osiągi są bliskie granicom możliwości łożyska wykonanego ze stali lub jeśli potrzebna jest wyższa sztywność lub większa trwałość, alternatywnie można zastosować łożyska hybrydowe. Mimo, że łożyska toczne są nazywane łożyskami przeciwciernymi, to jednak podczas pracy mają one pewne opory tarcia. Małe tarcie we wszystkich poruszających się częściach jest kluczem do dobrej pracy wrzeciona. Hybrydowe łożysko kulkowe skośne ze stalowymi pierścieniami i ceramicznymi elementami tocznymi jest łożyskiem o wysokiej wydajności do wrzecion obrabiarek. Te łożyska polepszają osiągi pracy i dają następujące korzyści: ich trwałość jest cztery do sześciu razy większa niż standardowych precyzyjnych łożysk wrzecionowych, wrzeciono może być przyspieszane i zwalniane w szerszym zakresie niż w przypadku łożysk ze stali, pozwalają na uzyskanie bardzo wysokich prędkości i dokładności obrotu, wzrost temperatury w systemie jest niższy, mają większą sztywność, jest mniej problemów ze smarowanie i drganiami.

Łożyska liniowe (prowadnice) przeznaczone są do realizacji ruchu posuwisto-zwrotnego Ruch toczny zmniejsza współczynnik tarcia oraz eliminuje niekorzystne zjawisko wynikające z różnicy wartości statycznego i kinematycznego współczynnika tarcia przy ślizganiu, a objawiające się skokowymi przemieszczeniami przy powolnym wzajemnym przesuwie powierzchni znajdują zastosowanie w prasach i dokładnych obrabiarkach do przesuwu stołów i suportów oraz we wszelkiego rodzaju automatach wymagających częstego ruchu linowego przy małych oporach ruchu

Łożyska ślizgowe Łożyska ślizgowe na ogół stosuje się: - przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń (nawet do kilku MN- w przypadku łożysk o średnicy 1m), a także przy obciążeniach udarowych, gdy konieczne jest, aby łożyska tłumiły drgania wału, - przy dużych prędkościach obrotowych i możliwości uzyskania tarcia płynnego, - w razie konieczności stosowania łożysk (lub panwi) dzielonych, gdy wymagana jest cichobieżność łożyska, - gdy osiąganie bardzo dużej dokładności montażu (koniecznej przy łożyskach tocznych) jest utrudnione, - w drobnych konstrukcjach o bardzo małych obciążeniach (m. in. w urządzeniach mechaniki precyzyjnej).

W zależności od kierunku obciążeń, działających na łożysko Poprzeczne, przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi obrotu wału (a). Wzdłużne, obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu wału (b). Poprzeczno-wzdłużne, przeznaczone do przejmowania obciążeń zarówno prostopadłych, jak i zgodnych z kierunkiem osi obrotu.

W zależności od sposobu podawania smaru rozróżnia się łożyska: - samosmarujące, niewymagające w całym okresie swojego użytkowania wymiany i dostarczania smaru, wykonywane z materiałów porowatych nasyconych smarem, który jest wyciskany z porów w trakcie eksploatacji i wypełnia szczelinę smarną; - hydrostatyczne (aerostatyczne), w których warstwa nośna smaru (gazu) jest podawana pod ciśnieniem; - hydrodynamiczne (aerodynamiczne), w których warstwa nośna smaru (gazu) powstaje na skutek ruchu obrotowego czopa względem panwi i wzajemnego poślizgu między ich powierzchniami ślizgowymi.

Łożyska hydrodynamiczne Są to łożyska w których warstwa nośna smaru (gazu) powstaje na skutek ruchu obrotowego czopa względem panwi i wzajemnego poślizgu między ich powierzchniami ślizgowymi. Obecność warstwy smaru pomiędzy czopem i panewką oraz rozkład ciśnienia w tej warstwie jest efektem względnej prędkości powierzchni czopa i panwi, kształtu szczeliny smarnej oraz własności smaru. Stan, w jakim znajduje się smar w łożysku w istotny sposób zależy od temperatury.

Łożyska hydrostatyczne Brak możliwości stabilizacji układu w przypadku jednokomorowego łożyska hydrostatycznego (a) oraz stabilizacja ruchu w przypadku łożysk wielokomorowych (b, c).