AKADEMIA TECHNICZNO ROLNICZA
WYDZIAŁ MECHANICZNY
LABORATORIUM PODSTAW EKSPLOATACJI MASZYN
Kierunek : Mechanika i budowa maszyn Studium : Dzienne magisterskie	Grupa OiUT	Rok studiów czwarty	Semestr VII	Rok akademicki 98 / 99
Ćwiczenie nr 7. Temat : Badanie diagnostyczne łożysk tocznych . Skład grupy: Rafał Borowski Mirosław Kłonowski Andrzej Niemczyk Adrian Bruczyński Rafał Cemka

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie sposobów diagnostycznych badań stanu łożysk tocznych oraz zasad wykorzystania uzyskanej diagnozy do sterowania ich eksploatacją.

2. Część teoretyczna.

Łożysko toczne zbudowane jest z dwóch pierścieni: zewnętrznego i wewnętrznego, między którymi znajdują się elementy toczne umieszczone w odpowiednio ukształtowanym koszyku. W łożyskach, w których brak jest koszyka lub jednego z pierścieni, ich funkcję spełnia element maszyny współpracujący z łożyskiem. Elementem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania łożyska tocznego jest substancja smarująca.

O jakości łożysk tocznych decydują cechy ich poszczególnych elementów. Jakość ich jest wyznaczana poprzez:

• przyjęte rozwiązania konstrukcyjne

• przyjętej technologii wykonania

• własności mechaniczne i fizykochemiczne stosowanych tworzyw konstrukcyjnych

• dokładności wykonania elementów

Pary cierne tworzą wszystkie możliwe skojarzenia elementów łożysk, w których występują procesy tarcia i zużycia. W łożysku tocznym można wyróżnić następujące pary cierne:

• element toczny - bieżnia

• element toczny - koszyk

• pierścień łożyska - koszyk

• pierścień łożyska - uszczelka

Substancją smarującą w łożyskach tocznych jest olej, smar plastyczny albo smar stały zmniejszający wartość oporów ruchu względnego elementów par ciernych. Atmosferę tarcia stanowi bezpośrednie otoczenie elementów pary ciernej np. :powietrze, próżnia, gazy, pary, zanieczyszczenia. Następstwem działania czynników otoczenia są zmiany stanu łożysk tocznych objawiające się intensywnym zużyciem zmęczeniowym powierzchni ich elementów oraz utratą zdolności funkcjonalnej na skutek powiększenia luzów, oporów tarcia, drgań i hałaśliwości pracy w wyniku zmian relacji wymiarów i kształtu elementów - wywołanych deformacją plastyczną, zużyciem ściernym i innymi zjawiskami fizykochemicznymi.

Techniczne procesy niszczenia łożysk tocznych:

• niszczenie cierne powierzchni (zużycie ścierne, adhezyjne, poprzez utlenianie oraz intensywne zużycie ścierne i adhezyjne będące często zatarcie elementów łożysk)

• zużycie zmęczeniowe warstw wierzchnich (mikropęknięcia, wykruszenia cząstek materiału, łuszczenie się bieżni w przypadku braku smaru)

• makroodkształcenia plastyczne i pękanie objętościowe wynikające z oddziaływania statycznych lub dynamicznych obciążeń przekraczających wartość nośności spoczynkowej i ruchowej łożyska

• zużycie korozyjne (procesy chemiczne i elektrochemiczne)

• zużycie cierno - korozyjne polegające na powstaniu mijscowych ubytku materiału bieżni łożysk poddanych drganiom lub okresowo - zwrotnym przemieszczeniom pierścieni względem siebie

Ocena zdatności funkcjonalnej łożyska wiąże się ściśle ze stanem technicznym określanym poprzez wartości istotnych cech.

• defekt koszyka

• defekty od błędu kształtu bieżni

• defekty związane z nadmierną chropowatością

3. Opis stanowiska badawczego.

Urządzenie badawcze służy do obciążenia badanych łożysk siłą wzdłużną i nadania im prędkości obrotowej.

1 - badane łożysko (30205), 2 - obudowa łożysk, 3 - tuleje dociskowe, 4 - sprężyny talerzowe, 5 - wałek napędowy, 6, 7 - nakrętki zaciskowe, 8 - czujnik zegarowy, 9 - wałek napędowy, 10 - koła pasowe, 11 - zatrzask, 12 - sprężyny, 13 - wskazówka dynamometru, 14 - tarcza podziałowa, 15 - zbiornik oleju, 16 - termometr elektroniczny

4. Metoda badań.

Badane łożyska 30205 (1) zamocowane są w obudowie (2). Łożyska są osadzone na przesuwnej tulei dociskowej (3), które połączone są z wałem napędowym (5). Obciążenie łożysk odbywa się za pomocą sprężyn talerzowych (4). Temperatura pracy łożyska mierzona jest termometrem stykowym umieszczonym na pierścieniu zewnętrznym badanego łożyska. Wartość momentu dynamicznego odczytywana jest na tarczy (14) poprzez położenie wskazówki (13) umieszczonej na obudowie łożysk.

5. Wyniki badań.

Obciążenie wzdłużne Fw [N]	Czas [ min.]	Moment tarcia spoczynkowego [Nm]	Moment tarcia dynamicznego [Nm]	Temperatura °C	Teoretyczny moment tarcia [Nm]
1500	2	0,41	0,37	28	0,0495
			4			0,34	30
			6			0,32	32
			8			0,31	33
			10			0,3	34
			12			0,29	35

Prędkość obrotowa silnika - n_s=1420 obr/min

Prędkość zastosowana przy badaniach - n_b= 0,6n_s= 852 obr/min

Obciążenie 1500N odpowiada ugięciu 0,36 mm sprężyn talerzowych

Dane łożyska:

D = 52 mm

d = 25 mm

C = 31600 N (nośność dynamiczna)

C_o = 35500 N (nośność statyczna)

m = 0,15 kg

e = 0,37

Y = 1,6

Teoretyczny moment tarcia.

M = 0,5⋅ μ ⋅ P ⋅ d

P = Y⋅F_w = 1,6⋅ 1500N = 2400 N

μ= 0,0015 - 0,0018

M = 0,5 ⋅ 0,00165 ⋅ 2400 ⋅ 0,025 = 0,0495 Nm

Trwałość łożyska w mln obrotów:

Trwałość godzinowa łożyska:

Wykres M_d(temp)

Wykres temperatury od czasu.

6. Wnioski.

Na ćwiczeniu zapoznaliśmy się ze sposobem badania łożysk tocznych. W przeprowadzonych badaniach zauważyliśmy moment tarcia dynamicznego wraz ze wzrostem temperatury oleju maleje. Spowodowane to jest zmniejszeniem lepkości zastosowanego oleju - lepkość oleju wraz ze wzrostem temperatury maleje. Przy temperaturze oleju (obudowy łożyska) 35°C moment dynamiczny ustalił się i wynosił 0,29 Nm.

Moment tarcia obliczony i moment tarcia otrzymany podczas badań znacznie się różnią, spowodowane to może być stanem technicznym łożysk. W naszym przypadku informowało to by nas o dość znacznym zużyciu łożysk - znacznie większy jest moment mierzony od momentu obliczonego.

Zwiększenie temperatury oleju w czasie jest wynikiem chłodzącego działania oleju w łożysku tocznym - brak oleju spowoduje zatarcie łożyska

---