W celu zapewnienia prawid艂owej pracy element贸w maszyn poruszaj膮cych si臋 ruchem obrotowym (osi, wa艂贸w oraz cz臋艣ci maszyn na nich osadzonych) powinno by膰 zachowane sta艂e po艂o偶enie osi obrotu wa艂贸w wzgl臋dem nieruchomej podstawy (np. korpusu obrabiarki). Zadanie to spe艂niaj膮 艂o偶yska, a ustalenie po艂o偶enia osi i wa艂贸w wzgl臋dem korpus贸w maszyn i urz膮dze艅 nazywa si臋 艂o偶yskowaniem.
艁o偶yska s膮 obci膮偶one si艂ami wynikaj膮cymi z ci臋偶aru wa艂贸w i osadzonych na nich element贸w (k贸艂 z臋batych i pasowych, sprz臋gie艂 itp.) oraz si艂ami pochodz膮cymi od obci膮偶enia wa艂贸w i osi. 艁o偶yska wywieraj膮 na wa艂 reakcje r贸wne, co do warto艣ci si艂om obci膮偶aj膮cym 艂o偶ysko i przeciwnie zwr贸cone.
Aby 艂o偶yska spe艂nia艂y podane zadania, tzn. zapewnia艂y ruch obrotowy wa艂u i utrzymanie sta艂ego po艂o偶enia jego osi obrotu oraz przenosi艂y obci膮偶enia, powinny si臋 one charakteryzowa膰 ma艂ymi oporami ruchu, stabiln膮 prac膮, niezawodno艣ci膮 dzia艂ania oraz odporno艣ci膮 na zu偶ycie, czyli trwa艂o艣ci膮. Powinny tez spe艂nia膰 okre艣lone wymagania technologiczno-konstrukcyjne.
艁o偶yska generalnie mo偶na podzieli膰 na 艣lizgowe (rys. 1) i toczne (rys.2). W 艂o偶yskach 艣lizgowych powierzchnia czopa wa艂u 艣lizga si臋 po powierzchni panewki lub bezpo艣rednio po powierzchni otworu 艂o偶yska, zatem w czasie pracy wyst臋puje tarcie 艣lizgowe
聽聽聽聽聽聽 |
---|
bez rowka smarnego 聽聽聽聽聽 z rowkiem smarnym |
Rys. 1 Przyk艂ady 艂o偶ysk 艣lizgowych |
W 艂o偶yskach tocznych powierzchnie czopa i gniazda s膮 rozdzielone cz臋艣ciami tocznymi, kt贸re umo偶liwiaj膮 ruch obrotowy czopa bez po艣lizgu wzgl臋dem oprawy dzi臋ki przetaczaniu si臋. W贸wczas zamiast tarcia 艣lizgowego wyst臋puje tarcie toczne. |
聽聽聽聽聽聽聽聽 |
艁o偶ysko kulkowe 聽聽聽聽 艁o偶ysko wa艂kowe |
Rys. 2 Przyk艂ady 艂o偶ysk tocznych |
Budowa i podzia艂 艂o偶ysk tocznych .
Praca 艂o偶yska tocznego charakteryzuje si臋 tym, 偶e wskutek toczenia si臋 element贸w tocznych wzgl臋dem pier艣cieni mi臋dzy powierzchniami tych pier艣cieni a kulkami (lub wa艂eczkami ) wyst臋puje tarcie toczne.
艁o偶ysko toczne sk艂ada si臋 z pier艣cieni 鈥 zewn臋trznego i wewn臋trznego , element贸w tocznych oraz koszyczka. Powierzchnia pier艣cieni, na kt贸rych tocz膮 si臋 elementy toczne , s膮 nazywane bie偶niami .Budow臋 艂o偶yska, w kt贸rym elementami tocznymi s膮 kulki.
Istniej膮 r贸wnie偶 nieliczne odmiany 艂o偶ysk walcowych i igie艂kowych bez koszyczka lub bez pier艣cienia wewn臋trznego. Na specjalne zam贸wienie s膮 tak偶e wykonywane 艂o偶yska walcowe bez pier艣cienia zewn臋trznego . Ze wzgl臋du na prawie punktowy lub liniowy styk element贸w tocznych z bie偶niami, w czasie pracy 艂o偶yska wyst臋puj膮 bardzo du偶e naciski jednostkowe , a pod ich wp艂ywem znaczne napr臋偶enia tzw. styk贸w. Wymaga to wykonania pier艣cieni i element贸w tocznych ze stali o specjalnych w艂a艣ciwo艣ciach ,g艂ownie o du偶ej twardo艣ci i odporne na 艣cieranie .W Polsce stosuje si臋 na 艂o偶yska stale 艁H15 i 艁H15SG,OBEJMUJE norma PN-74/H-84041 .
W 艂o偶yskach tocznych mi臋dzy wsp贸艂pracuj膮cymi powierzchniami czopa i 艂o偶yska s膮 umieszczone elementy toczne (np. kulki ) i w贸wczas zamiast tarcia 艣lizgowego wyst臋puje tarcie toczne
艁o偶yska toczne s膮 najcz臋艣ciej stosowane:
gdy zale偶y nam na uzyskaniu bardzo ma艂ych opor贸w w czasie pracy , a zw艂aszcza podczas rozruchu ,
przy zmiennych pr臋dko艣ciach obrotowych wa艂u (poniewa偶 wsp贸艂czynnik tarcia 艂o偶ysk tocznych w bardzo ma艂ym stopniu zale偶y od pr臋dko艣ci obrotowej)
przy cz臋stym zatrzymaniu i uruchamianiu maszyny (gdy偶 w takich warunkach pracy 艂o偶yska 艣lizgowe zbyt szybko ulegaj膮 zu偶yciu)
gdy wymagana jest du偶a niezawodno艣膰 pracy i du偶a trwa艂o艣膰 艂o偶yska ,
gdy ze wzgl臋du na wymiary korpusu maszyny konieczne jest stosowanie 艂o偶ysk o
ma艂ych wymiarach wzd艂u偶nych .
艁o偶yska toczne dzieli si臋 鈥 podobnie jak 艂o偶yska 艣lizgowe na poprzeczne i wzd艂u偶ne, zdolne do przenoszenia obci膮偶e艅 prostopad艂ych do osi obrotu wa艂u lub dzia艂aj膮cych wzd艂u偶 jego osi obrotu . W rzeczywisto艣ci wi臋kszo艣膰 艂o偶ysk poprzecznych mo偶e przenosi膰 tak偶e do艣膰 du偶e obci膮偶enia wzd艂u偶ne
W zale偶no艣ci od kszta艂tu element贸w tocznych rozr贸偶nia 艂o偶yska kulkowe i walcowe. Wa艂eczki mog膮 by膰 kszta艂tu walcowego ,sto偶kowego lub bary艂kowego .
Wa艂eczki walcowe o 艣rednicy d < 5mm i stosunku d艂ugo艣ci do 艣rednicy wi臋kszym od 2,5 nazywa si臋 igie艂kami .
Smarowanie i uszczelnianie. W 艂o偶yskach tocznych smar spe艂nia nast臋puj膮ce zadania :
- zmniejsza zu偶ycie powierzchni bie偶ni i element贸w tocznych
odprowadza ciep艂o
chroni 艂o偶ysko przed zanieczyszczeniami i wilgoci膮
艁o偶yska toczne wymagaj膮 na og贸艂 niewielkich ilo艣ci smaru , zw艂aszcza 偶e jego nadmiar zwi臋ksza opory tarcia . W 艂o偶yskach pracuj膮cych w temp. Do +70oC stosuje si臋 smary plastyczne ; w temp. wy偶szej od 80oC lepsze wyniki osi膮ga si臋 przy stosowaniu olej贸w mineralnych . Dob贸r odpowiedniego smaru i systemu smarowania zale偶y od rodzaju 艂o偶yska i jego warunk贸w pracy .
聽
Po艂膮czenia roz艂膮czne mo偶na roz艂膮cza膰 i 艂膮czy膰 ponownie bez uszkodzenia cz臋艣ci z艂膮czonych i 艂膮cznik贸w. Najcz臋艣ciej spotykane po艂膮czenia roz艂膮czne to:
gwintowe (uzyskiwane za pomoc膮 艂膮cznik贸w - 艣rub, nakr臋tek i wkr臋t贸w),
ko艂kowe i sworzniowe (odpowiednio - za pomoc膮 ko艂k贸w i sworzni),
klinowe,
wpustowe i wielowypustowe (wpust, wielowypust),
spr臋偶yste (uzyskiwane za pomoc膮 spr臋偶yn resor贸w i spr臋偶nic),
rurowe (m.in. gwintowe, kielichowe)
Po艂膮czenia roz艂膮czne dzielimy na:
spoczynkowe 鈥 w kt贸rych 艂膮czone elementy pozostaj膮 nieruchome wzgl臋dem siebie,
ruchowe 鈥 w kt贸rych elementy mog膮 si臋 wzgl臋dem siebie przemieszcza膰 w pewnym zakresie
Po艂膮czenia gwintowe - po艂膮czenie roz艂膮czne spoczynkowe, w kt贸rym elementem 艂膮cz膮cym s膮 gwintowane 艂膮czniki: 艣ruba z nakr臋tk膮 lub wkr臋t. W sk艂ad po艂膮czenia gwintowego wchodz膮 tak偶e elementy pomocnicze takie jak podk艂adki i zawleczki.
Zastosowanie gwint贸w o r贸偶nym zarysie.
a)聽聽聽聽 Gwint metryczny 鈥 stosowany g艂贸wnie w po艂膮czeniach spoczynkowych. W wykonaniu dok艂adnym stosowany w mechanizmach pomiarowych.
Wada: niska sprawno艣膰
b)聽聽聽聽 Gwint Trapezowy symetryczny 鈥 stosowany w po艂膮czeniach ruchomych przenosz膮cy du偶e obci膮偶enia w obu kierunkach np. mechanizmy 艣rubowych obrabiarek. Du偶a wytrzyma艂o艣膰 i sprawno艣膰
c)聽聽聽聽 Gwint trapezowy niesymetryczny 鈥 stosowany w po艂膮czeniach ruchomych przenosz膮cych du偶e obci膮偶enia w jednym kierunku. Dla tego kierunku powierzchnie robocze pochylone s膮 pod k膮tem 伪 = 30, co skutkuje du偶膮 wytrzyma艂o艣ci膮 i sprawno艣ci膮
d)聽聽聽聽 Gwint rurowy walcowy 鈥 stosowany do po艂膮cze艅 rurowych. Jest to gwint calowy, drobnozwojny
e)聽聽聽聽 Gwint sto偶kowy 鈥 stosowany do po艂膮cze艅 przewod贸w rurowych, paliwowych, olejowych. Nacina si臋 je wzd艂u偶 powierzchni sto偶ka o ma艂ym pochyleniu 鈭 = 1 : 16. w po艂膮czeniach normalnych gwint sto偶kowy wykonuje si臋 w rurze i w z艂膮czce.
f)聽聽聽聽聽聽 Gwint okr膮g艂y 鈥 stosowany do po艂膮cze艅 cz臋sto roz艂膮cznych np. z艂膮czach wagonowych. Zaokr膮glony zarys charakteryzuje si臋 du偶膮 wytrzyma艂o艣ci膮 zm臋czeniow膮
g)聽聽聽聽 Gwint prostok膮tny 鈥 stosowany w produkcji jednostkowej
h)聽聽聽聽 Gwinty toczne 鈥 specjalny rodzaj gwintu w kt贸rym pomi臋dzy 艣rub膮 a nakr臋tk膮 wprowadzone s膮 kulki poruszaj膮ce si臋 w obiegu zamkni臋tym. Gwinty takie odznaczaj膮 si臋 prac膮 bezluzowej i wysok膮 sprawno艣ci膮. Stosowane w 艣rubach poci膮gowych
Po艂膮czenia ko艂kowe 鈥 po艂膮czenie roz艂膮czne spoczynkowe. S艂u偶y do ustalania wzajemnego po艂o偶enia dw贸ch lub wi臋cej element贸w.
Ko艂ek mo偶e mie膰 kszta艂t sto偶kowy lub walcowy - g艂adki lub karbowany.
Po艂膮czenia sworzniowe 鈥 po艂膮czenie roz艂膮czne ruchowe, w kt贸rym elementem po艣rednicz膮cym jest walcowy sworze艅. Po艂膮czenie sworzniowe tworz膮: sworze艅, ucho i wide艂ki. Sworze艅 cz臋sto zabezpiecza si臋 przed wypadni臋ciem podk艂adkami z zawleczkami.
Po艂膮czenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do 艂膮czenia przegub贸w. Sworze艅 mo偶e by膰 umieszczony na wcisk w jednym elemencie przegubu, podczas gdy pasowanie z drugim elementem jest lu藕ne. Pozwala to na obr贸t jednego z element贸w wzgl臋dem osi sworznia.
Przyk艂adem po艂膮czenia sworzniowego jest po艂膮czenie t艂oka silnika spalinowego z korbowodem.
Po艂膮czenia klinowe 鈥 to po艂膮czenia roz艂膮czne spoczynkowe. Elementem 艂膮cz膮cym jest klin. Wyr贸偶nia si臋 dwa typy po艂膮cze艅 klinowych:
- po艂膮czenie klinowe wzd艂u偶ne - z klinami znormalizowanymi, s艂u偶膮 g艂贸wnie do osadzania piast k贸艂 na wa艂ach. Klin umieszczony jest w gnie藕dzie wy偶艂obionym w wale i pia艣cie.
- po艂膮czenia klinowe poprzeczne - s艂u偶膮 do 艂膮czenia ci臋gien, w kt贸rym jedno jest zako艅czone gniazdem lub tulej膮 z艂膮czn膮, a drugie dr膮giem.
W czasie monta偶u klin zostaje wbijany w po艂膮czenie. Klin przenosi swoj膮 powierzchni膮 ca艂e obci膮偶enie z艂膮cza.
Po艂膮czenia wpustowe 鈥 po艂膮czenia roz艂膮czne ruchowe, w kt贸rych elementem po艣rednicz膮cym jest wpust. Po艂膮czenie wpustowe s艂u偶y do 艂膮czenia piast z wa艂ami. Wpust umieszczony jest w rowku wa艂u, piasta posiada odpowiednie naci臋cie. Wpust umieszczany jest w rowku z pasowaniem ciasnym, po艂膮czenie wpust-piasta jest lu藕ne. Po艂膮czenie wpustowe w przeciwie艅stwie do klinowego nie zabezpiecza piasty przed przesuwaniem si臋 wzd艂u偶 wa艂u. Piasta musi mie膰 dodatkowe zabezpieczenie. Gdy nie wyst臋puj膮 si艂y osiowe (w
wi臋kszo艣ci przypadk贸w), wystarczy zabezpieczenie pier艣cieniem oporowym, w przeciwnym razie stosuje si臋 inne rozwi膮zania (np. nakr臋tk臋 lub tulej臋 dystansow膮).
Po艂膮czenia wielowypustowe - po艂膮czenie roz艂膮czne ruchowe bez element贸w po艣rednicz膮cych. U偶ywane do osadzania piast na wa艂ach. Po艂膮czenie wielowypustowe nie posiada wady po艂膮czenia wpustowego, polegaj膮cej na os艂abiaj膮cym dzia艂aniu rowka wpustowego. Z tego powodu stosowane jest w bardziej odpowiedzialnych zastosowaniach. W po艂膮czeniu wielowypustowym na wa艂ku naci臋te s膮 rowki, a piasta jest ukszta艂towana tak, by do nich pasowa艂a. Po艂膮czenie wielowypustowe jest trudniejsze do wykonania ni偶 wpustowe.
Po艂膮czenia spr臋偶yste - po艂膮czenie roz艂膮czne ruchowe, w kt贸rym 艂膮cznikiem jest element spr臋偶ysty. Stosuje si臋 je ze wzgl臋du na mo偶liwo艣膰 wzajemnych przesuni臋膰 cz臋艣ci maszyn oraz r贸wnoczesne kumulowanie nadmiaru energii kinetycznej. S膮 najcz臋艣ciej stosowane jako amortyzatory, elementy przeci膮偶eniowe lub kompensatory przesuni臋膰. Podstawowym parametrem cz臋艣ci spr臋偶ystej jest sztywno艣膰 艂膮cznika.
Po艂膮czenia rurowe - przewody rurowe po艂膮czone 艂膮cznikami (z艂膮czki, kolanka, 艂uki, tr贸jniki, itd.) oraz zaworami, przez kt贸re przesy艂any jest czynnik roboczy (ciecze, gazy, opary). Dzielimy je na:
- gwintowe,
- kielichowe,
- ko艂nierzowe