Wiadomości wstępne o łożyskach

Łożysko jest to zespół elementów

konstrukcyjnych, którego zadaniem jest

podtrzymanie poruszających się elementów

maszyn (np.

wałów, osi

), zapewnienie im jak

najmniejszego tarcia oraz przenoszenie ich

obciążeń.

Łożyska dzieli się na dwa podstawowe

rodzaje:

• ślizgowe,

• toczne

W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa
wału ślizga się po powierzchni panewki (części
łożyska

współpracującej

z

czopem)

lub

bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska,
zatem w czasie pracy występuje tarcie ślizgowe.

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.

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 częstszym zatrzymywaniu i uruchamianiu

maszyn (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 można też podzielić ze względu na

rodzaj ruchu:

• łożyska umożliwiające wzajemny ruch obrotowy,

• łożyska wahliwe, umożliwiające ruch tylko po

ograniczonej amplitudzie kątowej,

• prowadnice, umożliwiające wzajemny przesuw

prosto lub krzywoliniowy.

Ze względu na kierunek siły obciążającej

łożysko:

• poprzeczne, przejmujące obciążenia

prostopadłe do osi łożyskowanego elementu,

• poprzeczno-wzdłużne, przejmujące obciążenia

zarówno prostopadłe jak i zgodne z kierunkiem

ruchu,

• wzdłużne, przenoszące obciążenia zgodne z

kierunkiem ruchu osi.

Łożyska toczne, ich budowa i podział

Podstawowymi elementami łożyska
tocznego są:

 części toczne,

 koszyk

 pierścienie z bieżniami.

Przykładowe koszyki łożysk

Nazwy poszczególnych rodzajów łożysk

tocznych wynikają z ich klasyfikacji według

następujących kryteriów:

• nominalnego kąta działania a (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.
W łożyskach wałeczkowych mieści się on między
prostą prostopadła do tworzącej bieżni zewnętrznej
a płaszczyzną prostopadła do osi łożyska.

a

b

c

Kąt działania łożyska

Łożyska ze względu na wartość

nominalnego kąta działania (rys. 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.

promieniowe

(poprzeczne)

osiowe

(wzdłużne)

skośne

Rodzaje łożysk ze względu na wartość nominalnego kąta działania łożyska

Łożyska ze względu na kształt części

tocznych można podzielić na:

• kulkowe,

• wałeczkowe:

◦ walcowe,

◦ igiełkowe,

◦ stożkowe,

◦ baryłkowe i inne.

kulka

wałeczek walcowy

igiełka

wałeczek stożkowy

baryłka

Rodzaje części tocznych

kulkowe walcowe

igiełkowe stożkowe baryłkowe

Rodzaje łożysk tocznych ze względu na kształt części tocznych

Łożyska ze względu na możliwość

wzajemnego wychylenia się pierścieni można

podzielić na:

zwykłe,

wahliwe,

samonastawne.

zwykłe

wahliwe

samonastawne

Łożyska ze względu na ilość rzędów części

tocznych można podzielić na:

jednorzędowe,

dwurzędowe,

wielorzędowe.

jednorzędowe

dwurzędowe

wielorzędowe

Łożyska promieniowe kulkowe

Jednorzędowe promieniowe łożysko kulkowe
zwane kulkowym łożyskiem zwykłym jest ze
względu na swoje wielorakie zastosowanie i
korzystna cenę najczęściej stosowanym rodzajem
łożyska tocznego.
Łożyska kulkowe zwykłe jednorzędowe przejmują
siły promieniowe i osiowe, mogą być również
użytkowanie

przy

dużych

prędkościach

obrotowych.
Łożyska te uszczelnione nie wymagają dozoru i
umożliwiają proste rozwiązania konstrukcyjne.
Zdolność do wychyleń kątowych łożyska
kulkowego zwykle jest stosunkowo nieznaczna.

Z

2Z

RS

2RS

N

NR

ZNR

Odmiany konstrukcyjne łożysk kulkowych zwykłych

Łożysko kulkowe skośne jednorzędowe

Łożyska

kulkowe

skośne

jednorzędowe

są

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.
Łożyska kulkowe skośne nie są rozłączne. Ich
przydatność do wychyleń kątowych jest bardzo
nieznaczna.

tandem

X

O

Sposoby zestawienia łożyska skośnego w parach

Łożysko kulkowe skośne dwurzędowe

Łożysko kulkowe skośne dwurzędowe odpowiada
pod względem budowy parze łożysk kulkowych
skośnych jednorzędowych w układnie O.
Łożysko może przejmować duże obciążenia
promieniowe oraz obciążenia osiowe w obu
kierunkach. Jest ono szczególnie przydatne dla
łożyskowań, od których wymagane jest sztywne
prowadzenie w kierunku osiowym.
Zdolność do wychyleń kątowych tak jak w
przypadku skośnych jednorzędowych też jest
bardzo nieznaczna.

Łożysko kulkowe o styku czteropunktowym

Łożyska kulkowe o styku czteropunktowym
należą

do

łożysk

kulkowych

skośnych

jednorzędowych, przejmują one duże obciążenia
osiowe w obu kierunkach i nieznaczne siły
promieniowe,
Aby uzyskać nieznaczne tarcie, szczególnie przy
dużych prędkościach obrotowych wymagane jest
minimalne obciążenie osiowe.
Pierścień wewnętrzny łożyska jest dzielony z
tego powodu daje się umieścić duża liczbę kulek.
Pierścień zewnętrzny z wieńcem kulek i połówki
pierścieni mogą być oddzielnie zabudowane.
Wychylenie

kątowe

łożyska

jest

bardzo

nieznaczne.

Łożysko kulkowe wahliwe

Łożysko

kulkowe

wahliwe

jest

łożyskiem

dwurzędowym z kulistą bieżnia na pierścieniu
zewnętrznym.
Dzięki temu łożysko ma możliwość wychylenia
kątowego

i

może

wyrównywać

odchyłki

współosiowości, ugięcia wałów i odkształcenia
oprawy.
Łożyska te są nierozłączne.

Łożysko walcowe

jednorzędowe

Łożysko walcowe jednorzędowe

Łożyska mające bieżnię pomocniczą na obu

pierścieniach typu NJ mogą ustalać wał w jednym
kierunku, natomiast z dodatkowymi pierścieniami

NUP lub NH w obu kierunkach.

Łożyska odmiany RNU bez pierścienia

wewnętrznego przeznaczone są do współpracy z

bieżnia wykonaną na wale i stosowane w

przypadkach, gdy wymagany jest duży przekrój

wału przy małej średnicy zewnętrznej łożyska oraz

gdy konieczne jest zmniejszenie prędkości

obwodowej.

NJ

NH

(NJ+HJ)

NUP

NU

N

RNU

Odmiany konstrukcyjne łożysk walcowych

Łożysko walcowe dwurzędowe

Łożysko walcowe dwurzędowe

Podobne właściwości jak łożyska walcowe

jednorzędowe mają łożyska walcowe dwurzędowe
i wielorzędowe. Dzięki małej średnicy zewnętrznej

przy bardzo dużej nośności oraz wyjątkowej

sztywności stosowane są one do łożyskowań

wrzecion obrabiarek do metali oraz walców

walcarek.

Łożysko igiełkowe

Łożysko igiełkowe

Łożyskami igiełkowymi są łożyska walcowe z

bardzo cienkimi pierścieniami i dużą liczbą

stosunkowo długich wałeczków, często

zaokrąglonymi czołami, o średnicy nie

przekraczającej 5 [mm]. Wałeczki takie zwane są

igiełkami.

Łożyska igiełkowe wykonywane są w bardzo

licznych odmianach wymiarowych i

konstrukcyjnych.

NA

RBNA

RNA

NA69

Odmiany konstrukcyjne łożysk igiełkowych.

NA - pełne, RBNA - cienkościenne,

RNA - bez pierścienia wewnętrznego,

NA69 - dwurzędowe

Łożysko stożkowe

Łożysko stożkowe

Zależność przenoszenia obciążeń osiowych od kąta

działania

a

b

Łożyska stożkowe. a - dwurzędowe, b - czterorzędowe

Łożyska osiowe

Łożysko kulkowe wzdłużne

a

b

Łożyska wzdłużne. a - kulkowe jednokierunkowe,

b - kulkowe jednokierunkowe samonastawne

a

b

Łożyska wzdłużne.

a - kulkowe dwukierunkowe,

b kulkowe dwukierunkowe samonastawne

Łożysko kulkowe skośne wzdłużne

Łożysko kulkowe skośne wzdłużne

Normalizacja i główne wymiary łożysk tocznych

Przykłady budowy numeru łożyska

Rodzaj łożyska

Symbol
rodzaju

Rodzaj + grupa wymiarowa

Łożyska promieniowe :

kulkowe zwykłe

6, 16

6119, 618, 160, 60, 62, 63, 64

kulkowe dwurzędowe

4

kulkowe wahliwe

1, 2

10, 12, 13, 22, 23

kulkowe do iskrowników

E, Bo, L,
M

kulkowe skośne jednorzędowe

7

kulkowe skośne dwurzędowe

3

32, 33

kulkowe skośne jednorz.
dwukierunkowe

- z dzielonym pierścieniem
zewnętrznym

Q

- z dzielonym pierścieniem
wewnętrznym

QJ

jednorzędowe walcowe

N

dwurzędowe walcowe

NN

NN 49 NN 30

wielorzędowe walcowe

NN

NN 60 NN 69 NN 70

Igiełkowe

NA

Stożkowe

3

320, 302, 322, 303, 323, 313

baryłkowe dwurzędowe

2

222, 223, 240, 239, 230, 231, 241

baryłkowe jednorzędowe

2

202, 203

Łożyska osiowe :

Kulkowe

-Jednokierunkowe

5

511, 512, 513, 514

Rodzaj łożyska

Symbol
rodzaju

Rodzaj + grupa wymiarowa

Odmiany konstrukcyjne łożysk

Symbol

Konstrukcja wewnętrzna :

uszczelka gumowa z jednej strony

RS

uszczelki gumowe z obu stron

2RS

blaszka ochronna z jednej strony

Z

blaszki ochronne z obu stron

ZZ, 2Z

otwór stożkowy, zbieżność 1:12

K

otwór stożkowy, zbieżność 1:30

K 30

rowek osadczy na pierścieniu zewnętrznym

N

rowek osadczy na pierścieniu zewnętrznym i pierścień sprężynujący

NR

blaszka ochronna z jednej strony i rowek osadczy z drugiej strony łożyska

ZN

jak wyżej, jednak z pierścieniem osadczym sprężynującym

ZNR

dwa kanałki ustalające na pierścieniu zewnętrznym

N 2

rowek smarowniczy i 3 otwory w pierścieniu zewnętrznym

W 33

łożysko z pełną liczbą części tocznych bez koszyka

V

Elementy łożyska (przedrostek przed numerem łożyska) :

swobodny pierścień wewnętrzny lub zewnętrzny

L

łożysko bez pierścienia wewnętrznego lub zewnętrznego

R

Symbole odmian konstrukcyjnych

Koszyk:

tłoczony z blachy stalowej niehartowanej

J

tłoczony z blachy mosiężnej

Y

masywny mosiężny

M

masywny stalowy lub ze specjalnego żeliwa

F

masywny z lekkiego metalu

L

masywny z tekstolitu

T

masywny z tworzywa sztucznego

TN

Odmiany konstrukcyjne łożysk

Symbol

Symbole odmian konstrukcyjnych

Wymiary główne

Przestrzeń zajmowaną przez łożysko określają wymiary główne w
[mm]. Wymiarami tymi są:
d - średnica otworu w pierścieniu montowanym na wale,
D - średnica zewnętrzna pierścienia montowanego w oprawie,
B lub T - szerokość łożyska poprzecznego lub skośnego,
H - wysokość łożyska wzdłużnego,
Rs - promień zaokrąglenia pierścienia zewnętrznego.

Trwałość, nośność i obciążenie zastępcze łożysk tocznych

Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi zdolność

łożyska do trwałego przenoszenia obciążeń przy określonej

prędkości obrotowej są nośność dynamiczna C oraz trwałość L,

a przy bardzo małych prędkościach obrotowych nośność

statyczna Co.

Trwałość łożyska jest to okres pracy w godzinach lub

milionach obrotów, do momentu kiedy w 90% badanych łożysk

pojawią się pierwsze oznaki zmęczenia materiału powierzchni

tocznych.

Nośność dynamiczna jest to wyrażona w jednostkach siły

wartość obciążenia łożyska, przy której jego trwałość równa się 1

milionowi obrotów.

Zależność między trwałością łożyska, jego

nośnością dynamiczną i obciążeniem

zewnętrznym jest określona ogólnym wzorem:

(
1
1
.
1
)

gdzie:
C [N] - nośność dynamiczna (ruchowa) łożyska,
L [mln obr] - trwałość łożyska wyrażona w milionach obrotów,
P [N] - zastępcze obciążenie ruchowe (dynamiczne) łożyska,
p - wykładnik potęgowy dla łożysk:
- kulkowych p = 3,
- wałeczkowych i igiełkowych p = 10/3.

Trwałość może być także wyrażona w godzinach:

gdzie: n . prędkość obrotowa łożyska [min-1]

W katalogu łożysk szukamy łożyska o takiej nośności dynamicznej,
które przy obciążeniu P
zapewni żądaną trwałość i prędkość obrotową a jego nośność
statyczna jest większa od obciążenia.