Budowa i rodzaje łożysk

tocznych

Jacek Szypuła, gr. 2.1

Budowa łożyska tocznego

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 (rys 3.1). Pierścień
zewnętrzny osadzony jest w oprawie, a wewnętrzny na wale
maszyny.
Zadaniem koszyka jest oddzielenie elementów tocznych w celu
uniknięcia ich wzajemnego tarcia, równomierne ich rozmieszczenie
na obwodzie łożyska oraz ewentualne prowadzenie.

Klasyfikacja łożysk

 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.

Klasyfikacja i nazewnictwo łożysk tocznych wynika z

klasyfikacji według następujących kryteriów:

Klasyfikacja ze wzg. na kąt działania

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. 3.3a). W
łożyskach wałeczkowych mieści się on między prostą prostopadła do
tworzącej bieżni zewnętrznej a płaszczyzną prostopadła do osi
łożyska (rys. 3.3b i c).

Klasyfikacja ze wzg. na kształt

części tocznych

Łożyska ze względu na kształt części tocznych można podzielić na:
- kulkowe
- wałeczkowe:

• walcowe,

• igiełkowe,

• stożkowe,

• baryłkowe i inne.

Klasyfikacja ze wzg. na możliwość

wychylenia się pierścieni

Łożyska ze względu na możliwość wzajemnego wychylenia się
pierścieni (rys. 3.7) można podzielić na:

- zwykłe

- wahliwe

- samonastawne

Trwałość, nośność, obciążenie..

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 C

0

.

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.

Trwałość, nośność, obciążenie..

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, nośność, obciążenie..

Zdolność do przenoszenia obciążeń przez łożysko znajdujące się w
spoczynku (tzn. nieruchome lub wykonujące bardzo powolne
obroty pełne lub niepełne) jest nazwana nośnością statyczną
łożyska. Obciążenie zastępcze spoczynkowe (ściśle poprzeczne
dla łożysk poprzecznych, a ścisłe wzdłużne dla łożysk wzdłużnych)
jest to obciążenie, w wyniku którego całkowicie odkształcenie
trwałe w najbardziej obciążonym miejscu styku bieżni i części
tocznej będzie takie samo jak w rzeczywistych warunkach
obciążenia. Zastępcze obciążenie statyczne oblicza się za
pomocą:

gdzie:
P

0

 [N] - zastępcze obciążenie

spoczynkowe,
X

0

, Y

0

 - współczynniki obciążenia

spoczynkowego poprzecznego i
wzdłużnego.

• O jakości pracy i niezawodności łożysk tocznych

decydują w dużej mierze materiały, z których
wykonuje się elementy łożysk. Przy wyborze
materiału na pierścienie łożyskowe i elementy
toczne do najczęściej stosowanych kryteriów
należą twardość decydująca o zdolności do
przenoszenia obciążeń, wytrzymałość
zmęczeniowa w warunkach styku powierzchni
tocznych, w warunkach wysokiej czystości lub
silnego zanieczyszczenia środka smarowego oraz
stabilizacja wymiarowa elementów łożysk.
W przypadku koszyka kryteria te obejmują tarcie,
odkształcenia, siły bezwładności, a w niektórych
przypadkach oddziaływanie chemiczne
określonych środków smarowych,
rozpuszczalników chłodziw i czynników
chłodniczych. Na względne znaczenie tych
czynników mogą wpływać inne parametry
robocze takie jak korozja, podwyższona
temperatura, obciążenia udarowe lub kombinacje
tych i innych warunków.

• Pierścienie i części toczne łożysk są wykonywane ze

specjalnej stali chromowej ŁH15 lub ŁH15SG (wg PN-75/H-
84041) charakteryzującej się wysoką czystością. Dla
specjalnych zastosowań, gdzie jest wymagana duża
niezawodność pracy łożysk, pierścienie i części toczne
wykonuje się ze stali pochodzącej z wytopu próżniowego
lub z elektrożużlowego o jeszcze wyższych parametrach
czystości. Gatunki stali stosowane do produkcji łożysk w
Polsce mają swoje odpowiedniki wśród gatunków
stosowanych powszechnie w całym świecie.Pierścienie i
części toczne są poddawane specjalnej obróbce cieplnej,
zapewniającej uzyskanie twardości w granicach 59-65 HRC
oraz zapewniającej stabilizację wymiarów w granicach do
120*C. Na specjalne zamówienie łożyska mogą być
przystosowane do pracy w wyższych temperaturach.
Koszyki blaszane są wykonywane zwykle z blachy lub taśmy
stalowej nieutwardzonej lub mosiężnej. Jest to najbardziej
rozpowszechniony rodzaj koszyków. W łożyskach większych
wymiarów oraz łożyskach pracujących w specjalnych
warunkach, są stosowane często koszyki masywne
mosiężne. Przy wysokich prędkościach obrotowych stosuje
się również koszyki masywne lekkie z tworzyw sztucznych
(poliamid, tekstolit itp.).