Ložisko (od "pod hrotem " ) - sestava , která je součástí podpěry nebo dorazu a podpírá hřídel , nápravu nebo jinou pohyblivou konstrukci s danou tuhostí . Fixuje polohu v prostoru, zajišťuje rotaci , odvalování s nejmenším odporem, vnímá a přenáší zatížení z pohyblivé jednotky na ostatní části konstrukce [1] .
Podpěra s axiálním ložiskem se nazývá axiální ložisko .
Základní parametry ložisek: [2]
Síly zatěžující ložisko se dělí na:
Podle principu činnosti lze všechna ložiska rozdělit do několika typů:
Mezi kluzná ložiska patří také:
Hlavní typy, které se používají ve strojírenství, jsou valivá ložiska a kluzná ložiska .
Valivá ložiska se skládají ze dvou kroužků, valivých těles (různých tvarů) a klece (některé typy ložisek mohou být bez klece), které oddělují valivá tělesa od sebe, drží je ve stejné vzdálenosti a usměrňují jejich pohyb. Na vnějším povrchu vnitřního kroužku a vnitřním povrchu vnějšího kroužku (na koncových plochách kroužků axiálních valivých ložisek) jsou vytvořeny drážky - valivé dráhy, po kterých se odvalují valivá tělesa při provozu ložiska.
Existují také volná ložiska, skládající se z klece a do ní vložených kuliček (viz obrázek níže), která lze vytáhnout.
Existují valivá ložiska vyrobená bez klece. Taková ložiska mají větší počet valivých těles a vyšší únosnost. Mezní otáčky ložisek s plným počtem jsou však mnohem nižší kvůli zvýšené odolnosti vůči kroutícímu momentu.
U valivých ložisek dochází převážně k valivému tření (mezi klecí a valivými tělesy dochází pouze k malým ztrátám kluzným třením), proto se oproti kluzným ložiskům snižují ztráty energie třením a snižuje se opotřebení. Uzavřená valivá ložiska (s ochrannými kryty) prakticky nevyžadují údržbu (změny mazání), otevřená jsou citlivá na vnikání cizích těles, což může vést k rychlé destrukci ložiska.
Klasifikace valivých ložisek se provádí na základě následujících vlastností:
Radiální válečkové ložisko
Axiální kuličkové ložisko
Axiální válečkové ložisko
Kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem
Kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem se čtyřbodovým stykem
Valivé ložisko s kosoúhlým stykem (kuželové)
Samonaklápěcí dvouřadé kuličkové ložisko s hlubokou drážkou
Samonaklápěcí radiální válečkové ložisko
Samonaklápěcí válečkové ložisko s kosoúhlým stykem
Samonaklápěcí dvouřadé radiální válečkové ložisko ( sférické )
samonaklápěcí ložisko
Jehlová válečková klec
kuličkový šroub
Balónky
Ložisko je v podstatě planetový mechanismus , ve kterém je unášečem separátor, funkce centrálních koleček plní vnitřní a vnější kroužky a valivá tělesa nahrazují satelity.
Frekvence otáčení klece nebo frekvence otáčení kuličky kolem osy ložiska:
n C = n jeden 2 ( jeden − D ω d m ) , {\displaystyle n_{c}={\frac {n_{1}}{2}}\left(1-{\frac {D_{\omega }}{d_{m}}}\right),} kde je rychlost otáčení vnitřního kroužku kuličkového ložiska, - průměr koule,- průměr kružnice procházející osami všech valivých těles (kuliček nebo válečků).
Frekvence otáčení koule vzhledem k separátoru:
Frekvence otáčení klece při otáčení vnějšího kroužku:
kde je rychlost otáčení vnějšího kroužku kuličkového ložiska.Pro ložisko s kosoúhlým stykem:
Z výše uvedených vztahů vyplývá, že při otáčení vnitřního kroužku se separátor otáčí stejným směrem. Frekvence otáčení klece závisí na průměru kuliček konstantně : roste se zmenšováním a klesá se zvětšováním
V tomto ohledu je rozdíl ve velikosti kuliček v sadě ložisek příčinou zvýšeného opotřebení a selhání separátoru a ložiska jako celku.
Když se valivá tělesa otáčejí kolem osy ložiska, je každé z nich ovlivňováno odstředivou silou , která navíc zatěžuje oběžnou dráhu vnějšího kroužku :
kde je hmotnost valivého tělesa, je úhlová rychlost separátoru.Odstředivé síly způsobují přetěžování ložiska při provozu se zvýšenými otáčkami , zvýšený vývin tepla (přehřívání ložiska) a zrychlené opotřebení klece. To vše snižuje životnost ložiska.
V axiálním ložisku působí na kuličky kromě odstředivých sil také gyroskopický moment v důsledku změny směru osy rotace kuliček v prostoru.
Gyroskopický moment bude působit na kuličky a v rotujícím kuličkovém ložisku s kosoúhlým stykem působením axiálního zatížení:
kde je polární moment setrvačnosti hmoty koule; je hustota materiálu kuličky; je úhlová rychlost otáčení koule kolem osy hřídele (úhlová rychlost separátoru); je úhlová rychlost otáčení koule kolem své osy.Působením gyroskopického momentu každá kulička obdrží další rotaci kolem osy kolmé k rovině tvořené vektory úhlové rychlosti kuličky a separátoru. Takové otáčení je doprovázeno opotřebením valivých ploch a aby se zabránilo otáčení, mělo by být ložisko zatíženo takovou axiální silou, aby byla splněna podmínka:
kde je moment třecích sil od axiálního zatížení na styčných plochách kuliček s kroužky.Sovětské a ruské značení ložisek se skládá ze symbolu a je standardizováno v souladu s GOST 3189-89 a symbolem výrobce.
Hlavní označení ložiska se skládá ze sedmi číslic hlavního označení (s nulovými hodnotami těchto znaků lze snížit na 2 znaky) a doplňkového označení, které je umístěno vlevo a vpravo od hlavního. V tomto případě je doplňkové označení umístěné vlevo od hlavního vždy odděleno pomlčkou (-) a doplňkové označení umístěné vpravo vždy začíná písmenem. Čtení značek hlavního a doplňkového označení se provádí zprava doleva.
Kluzné ložisko - podpěra nebo vedení mechanismu nebo stroje, ve kterém dochází ke tření při klouzání protilehlých ploch. Radiální kluzné ložisko je pouzdro s válcovým otvorem, do kterého je vložen pracovní prvek - vložka, nebo pouzdro z valivého materiálu a mazací zařízení. Mezi hřídelí a otvorem ložiskového pouzdra je mezera vyplněná mazivem, která umožňuje hřídeli volně se otáčet. Výpočet vůle ložiska pracujícího v režimu oddělení třecích ploch mazací vrstvou vychází z hydrodynamické teorie mazání .
Při výpočtu se zjišťují: minimální tloušťka mazací vrstvy (měřeno v mikronech ), tlak v mazací vrstvě, teplota a spotřeba maziv . V závislosti na konstrukci, obvodové rychlosti čepu , provozních podmínkách může být kluzné tření suché , mezní , kapalinové a plynové dynamické . Avšak i ložiska s kapalinovým třením procházejí při rozběhu fází mezního tření.
Mazání je jednou z hlavních podmínek spolehlivého provozu ložiska a zajišťuje nízké tření, oddělení pohyblivých částí, odvod tepla a ochranu před škodlivými vlivy prostředí.
Mazání může být:
Nejlepší výkonové vlastnosti vykazují porézní samomazná ložiska vyrobená práškovou metalurgií . Porézní samomazné ložisko napuštěné olejem se během provozu zahřívá a uvolňuje mazivo z pórů na pracovní kluznou plochu, v klidu se ochlazuje a absorbuje mazivo zpět do pórů.
Materiály valivých ložisek jsou vyrobeny z tvrdých slitin ( karbid wolframu nebo karbid chrómu práškovou metalurgií nebo vysokorychlostním stříkáním plamenem ), babbits a bronzy , polymerní materiály , keramika , tvrdé dřevo ( železné dřevo ).
FV faktorPV-faktor je hlavní charakteristika (kritérium) pro hodnocení výkonu kluzného ložiska. Je součinem měrného zatížení P (MPa) a obvodové rychlosti V (m/s). Stanovuje se pro každý valivý materiál experimentálně při testování nebo za provozu. Mnoho údajů o dodržování optimálního FV faktoru je uvedeno v referenčních knihách
Klasifikace je založena na analýze provozních režimů ložisek podle Gersey-Striebeckova diagramu .
Podíl kluzných ložisek:
Níže je uvedena tabulka skupin a tříd kluzných ložisek (příklady označení: I-1, II-5) .
Skupina | Třída | Způsob mazání | Typ tření | Přibližný koeficient tření | Účel | Oblast použití |
---|---|---|---|---|---|---|
I (nedokonalé mazání) | ||||||
jeden | Malé množství, dodávka přerušovaná | Hranice | 0,1…0,3 | Nízké kluzné rychlosti a nízké měrné tlaky |
Opěrné válečky dopravníků , pojezdová kola mostových jeřábů | |
2 | Obvykle kontinuální | polotekutý | 0,02…0,1 | Krátkodobý provoz s konstantním nebo proměnným směrem otáčení hřídele, nízkými otáčkami a vysokým měrným zatížením |
| |
3 | Olejová lázeň nebo kroužky | 0,001…0,02 | Mírně se měnící velikost a směr námahy, velká a střední zátěž |
| ||
Pod tlakem | variabilní zátěž |
| ||||
II | ||||||
čtyři | Kroužky, kombinované nebo pod tlakem | kapalina | 0,0005…0,005 | Nízké obvodové rychlosti hřídelů, zvláště obtížné provozní podmínky se zatížením, které je proměnlivé ve velikosti a směru |
| |
5 | Pod tlakem | 0,005…0,05 | Lehce zatížená ložiska s vysokou kluznou rychlostí |
|