W celu zapewnienia prawidłowej pracy elementów maszyn poruszających się ruchem obrotowym (osi, wałów oraz części maszyn na nich osadzonych) powinno być zachowane stałe położenie osi obrotu wałów względem nieruchomej podstawy (np. korpusu obrabiarki). Zadanie to spełniają łożyska, a ustalenie położenia osi i wałów względem korpusów maszyn i urządzeń nazywa się łożyskowaniem.

Łożyska są obciążone siłami wynikającymi z ciężaru wałów i osadzonych na nich elementów (kół zębatych i pasowych, sprzęgieł itp.) oraz siłami pochodzącymi od obciążenia wałów i osi. Łożyska wywierają na wał reakcje równe, co do wartości siłom obciążającym łożysko i przeciwnie zwrócone.

Aby łożyska spełniały podane zadania, tzn. zapewniały ruch obrotowy wału i utrzymanie stałego położenia jego osi obrotu oraz przenosiły obciążenia, powinny się one charakteryzować małymi oporami ruchu, stabilną pracą, niezawodnością działania oraz odpornością na zużycie, czyli trwałością. Powinny tez spełniać określone wymagania technologiczno-konstrukcyjne.

Łożyska generalnie można podzielić na ślizgowe (rys. 1) i toczne (rys.2). W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki lub bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska, zatem w czasie pracy występuje tarcie ślizgowe

bez rowka smarnego       z rowkiem smarnym
Rys. 1 Przykłady łożysk ślizgowych
W łożyskach tocznych powierzchnie czopa i gniazda są rozdzielone częściami tocznymi, które umożliwiają ruch obrotowy czopa bez poślizgu względem oprawy dzięki przetaczaniu się. Wówczas zamiast tarcia ślizgowego występuje tarcie toczne.
Łożysko kulkowe      Łożysko wałkowe
Rys. 2 Przykłady łożysk tocznych

Budowa i podział łożysk tocznych .

Praca łożyska tocznego charakteryzuje się tym, że wskutek toczenia się elementów tocznych względem pierścieni między powierzchniami tych pierścieni a kulkami (lub wałeczkami ) występuje tarcie toczne.

Łożysko toczne składa się z pierścieni – zewnętrznego i wewnętrznego , elementów tocznych oraz koszyczka. Powierzchnia pierścieni, na których toczą się elementy toczne , są nazywane bieżniami .Budowę łożyska, w którym elementami tocznymi są kulki.

Istnieją również nieliczne odmiany łożysk walcowych i igiełkowych bez koszyczka lub bez pierścienia wewnętrznego. Na specjalne zamówienie są także wykonywane łożyska walcowe bez pierścienia zewnętrznego . Ze względu na prawie punktowy lub liniowy styk elementów tocznych z bieżniami, w czasie pracy łożyska występują bardzo duże naciski jednostkowe , a pod ich wpływem znaczne naprężenia tzw. styków. Wymaga to wykonania pierścieni i elementów tocznych ze stali o specjalnych właściwościach ,głownie o dużej twardości i odporne na ścieranie .W Polsce stosuje się na łożyska stale ŁH15 i ŁH15SG,OBEJMUJE norma PN-74/H-84041 .

W łożyskach tocznych między współpracującymi powierzchniami czopa i łożyska są umieszczone elementy toczne (np. kulki ) i wówczas zamiast tarcia ślizgowego występuje tarcie toczne

Łożyska toczne są najczęściej stosowane:

• gdy zależy nam na uzyskaniu bardzo małych oporów w czasie pracy , a zwłaszcza podczas rozruchu ,

• przy zmiennych prędkościach obrotowych wału (ponieważ współczynnik tarcia łożysk tocznych w bardzo małym stopniu zależy od prędkości obrotowej)

• przy częstym zatrzymaniu i uruchamianiu maszyny (gdyż w takich warunkach pracy łożyska ślizgowe zbyt szybko ulegają zużyciu)

• gdy wymagana jest duża niezawodność pracy i duża trwałość łożyska ,

• gdy ze względu na wymiary korpusu maszyny konieczne jest stosowanie łożysk o

• małych wymiarach wzdłużnych .

Łożyska toczne dzieli się – podobnie jak łożyska ślizgowe na poprzeczne i wzdłużne, zdolne do przenoszenia obciążeń prostopadłych do osi obrotu wału lub działających wzdłuż jego osi obrotu . W rzeczywistości większość łożysk poprzecznych może przenosić także dość duże obciążenia wzdłużne

W zależności od kształtu elementów tocznych rozróżnia łożyska kulkowe i walcowe. Wałeczki mogą być kształtu walcowego ,stożkowego lub baryłkowego .

Wałeczki walcowe o średnicy d < 5mm i stosunku długości do średnicy większym od 2,5 nazywa się igiełkami .

Smarowanie i uszczelnianie. W łożyskach tocznych smar spełnia następujące zadania :

- zmniejsza zużycie powierzchni bieżni i elementów tocznych

• odprowadza ciepło

• chroni łożysko przed zanieczyszczeniami i wilgocią

Łożyska toczne wymagają na ogół niewielkich ilości smaru , zwłaszcza że jego nadmiar zwiększa opory tarcia . W łożyskach pracujących w temp. Do +70^oC stosuje się smary plastyczne ; w temp. wyższej od 80^oC lepsze wyniki osiąga się przy stosowaniu olejów mineralnych . Dobór odpowiedniego smaru i systemu smarowania zależy od rodzaju łożyska i jego warunków pracy .

 

Połączenia rozłączne można rozłączać i łączyć ponownie bez uszkodzenia części złączonych i łączników. Najczęściej spotykane połączenia rozłączne to:

• gwintowe (uzyskiwane za pomocą łączników - śrub, nakrętek i wkrętów),

• kołkowe i sworzniowe (odpowiednio - za pomocą kołków i sworzni),

• klinowe,

• wpustowe i wielowypustowe (wpust, wielowypust),

• sprężyste (uzyskiwane za pomocą sprężyn resorów i sprężnic),

• rurowe (m.in. gwintowe, kielichowe)

Połączenia rozłączne dzielimy na:

• spoczynkowe – w których łączone elementy pozostają nieruchome względem siebie,

• ruchowe – w których elementy mogą się względem siebie przemieszczać w pewnym zakresie

Połączenia gwintowe - połączenie rozłączne spoczynkowe, w którym elementem łączącym są gwintowane łączniki: śruba z nakrętką lub wkręt. W skład połączenia gwintowego wchodzą także elementy pomocnicze takie jak podkładki i zawleczki.

Zastosowanie gwintów o różnym zarysie.

a)     Gwint metryczny – stosowany głównie w połączeniach spoczynkowych. W wykonaniu dokładnym stosowany w mechanizmach pomiarowych.
Wada: niska sprawność

b)     Gwint Trapezowy symetryczny – stosowany w połączeniach ruchomych przenoszący duże obciążenia w obu kierunkach np. mechanizmy śrubowych obrabiarek. Duża wytrzymałość i sprawność

c)     Gwint trapezowy niesymetryczny – stosowany w połączeniach ruchomych przenoszących duże obciążenia w jednym kierunku. Dla tego kierunku powierzchnie robocze pochylone są pod kątem α = 3⁰, co skutkuje dużą wytrzymałością i sprawnością

d)     Gwint rurowy walcowy – stosowany do połączeń rurowych. Jest to gwint calowy, drobnozwojny

e)     Gwint stożkowy – stosowany do połączeń przewodów rurowych, paliwowych, olejowych. Nacina się je wzdłuż powierzchni stożka o małym pochyleniu ∆ = 1 : 16. w połączeniach normalnych gwint stożkowy wykonuje się w rurze i w złączce.

f)       Gwint okrągły – stosowany do połączeń często rozłącznych np. złączach wagonowych. Zaokrąglony zarys charakteryzuje się dużą wytrzymałością zmęczeniową

g)     Gwint prostokątny – stosowany w produkcji jednostkowej

h)     Gwinty toczne – specjalny rodzaj gwintu w którym pomiędzy śrubą a nakrętką wprowadzone są kulki poruszające się w obiegu zamkniętym. Gwinty takie odznaczają się pracą bezluzowej i wysoką sprawnością. Stosowane w śrubach pociągowych

Połączenia kołkowe – połączenie rozłączne spoczynkowe. Służy do ustalania wzajemnego położenia dwóch lub więcej elementów.

Kołek może mieć kształt stożkowy lub walcowy - gładki lub karbowany.

Połączenia sworzniowe – połączenie rozłączne ruchowe, w którym elementem pośredniczącym jest walcowy sworzeń. Połączenie sworzniowe tworzą: sworzeń, ucho i widełki. Sworzeń często zabezpiecza się przed wypadnięciem podkładkami z zawleczkami.

Połączenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do łączenia przegubów. Sworzeń może być umieszczony na wcisk w jednym elemencie przegubu, podczas gdy pasowanie z drugim elementem jest luźne. Pozwala to na obrót jednego z elementów względem osi sworznia.

Przykładem połączenia sworzniowego jest połączenie tłoka silnika spalinowego z korbowodem.

Połączenia klinowe – to połączenia rozłączne spoczynkowe. Elementem łączącym jest klin. Wyróżnia się dwa typy połączeń klinowych:

- połączenie klinowe wzdłużne - z klinami znormalizowanymi, służą głównie do osadzania piast kół na wałach. Klin umieszczony jest w gnieździe wyżłobionym w wale i piaście.

- połączenia klinowe poprzeczne - służą do łączenia cięgien, w którym jedno jest zakończone gniazdem lub tuleją złączną, a drugie drągiem.

W czasie montażu klin zostaje wbijany w połączenie. Klin przenosi swoją powierzchnią całe obciążenie złącza.

Połączenia wpustowe – połączenia rozłączne ruchowe, w których elementem pośredniczącym jest wpust. Połączenie wpustowe służy do łączenia piast z wałami. Wpust umieszczony jest w rowku wału, piasta posiada odpowiednie nacięcie. Wpust umieszczany jest w rowku z pasowaniem ciasnym, połączenie wpust-piasta jest luźne. Połączenie wpustowe w przeciwieństwie do klinowego nie zabezpiecza piasty przed przesuwaniem się wzdłuż wału. Piasta musi mieć dodatkowe zabezpieczenie. Gdy nie występują siły osiowe (w

większości przypadków), wystarczy zabezpieczenie pierścieniem oporowym, w przeciwnym razie stosuje się inne rozwiązania (np. nakrętkę lub tuleję dystansową).

Połączenia wielowypustowe - połączenie rozłączne ruchowe bez elementów pośredniczących. Używane do osadzania piast na wałach. Połączenie wielowypustowe nie posiada wady połączenia wpustowego, polegającej na osłabiającym działaniu rowka wpustowego. Z tego powodu stosowane jest w bardziej odpowiedzialnych zastosowaniach. W połączeniu wielowypustowym na wałku nacięte są rowki, a piasta jest ukształtowana tak, by do nich pasowała. Połączenie wielowypustowe jest trudniejsze do wykonania niż wpustowe.

Połączenia sprężyste - połączenie rozłączne ruchowe, w którym łącznikiem jest element sprężysty. Stosuje się je ze względu na możliwość wzajemnych przesunięć części maszyn oraz równoczesne kumulowanie nadmiaru energii kinetycznej. Są najczęściej stosowane jako amortyzatory, elementy przeciążeniowe lub kompensatory przesunięć. Podstawowym parametrem części sprężystej jest sztywność łącznika.

Połączenia rurowe - przewody rurowe połączone łącznikami (złączki, kolanka, łuki, trójniki, itd.) oraz zaworami, przez które przesyłany jest czynnik roboczy (ciecze, gazy, opary). Dzielimy je na:

- gwintowe,

- kielichowe,

- kołnierzowe