ŁOŻYSKA TOCZNE

1. Napisz wzór określający trwałość łożysk tocznych i opisz wielkości w nim występujące. Wyjaśnić znaczenie indeksu 10. Zdefiniować wielkość C.

L₁₀ = (C/P)^q

L_w = (C/C)^q = 1^q = 1(mln obr)

L₁₀ – nominalna trwałość w milionach obrotów (dla 90% badanych łożysk)

P – obciążenie zastępcze kryterialne w [N]

C – nośność ruchowa w [N]

q=3 dla łożysk kulkowych

q=10/3=3,333 dla łożysk wałeczkowych

C – obciążenie promieniowe łożyska, przy których 90% łożysk ulegnie uszkodzeniu po wykonaniu 10⁶ obrotów

L_10h = 1 000 000 / 60n * (C/P)^q

L_n = L₁₀*a₁

L_10h - trwałość w godzinach pracy łożyska

n – prędkość obrotowa [obr/min]

L₁₀ - umowna trwałość łożyska wyznaczona dla przyjętej wymaganej niezawodności łożyska (najczęściej 90%, n=10 i wtedy L_n to L₁₀)

2. Zasada pasowania łożysk w przypadku - nieruchome gniazdo, czop obraca się względem wektora obciążenia.

Pierścień wewnętrzny wału jest równomiernie obciążony – wszystkie punkty pierścienia przechodzą wszystkie stany obciążenia.

Pierścień zewnętrzny max jest obciążony zawsze w punkcie B.

Pierścień wewnętrzny współdziała z czopem.

Obciążenia poszczególnych kulek są różne (układ jest statycznie niewyznaczalny). Naprężenia stykowe kulek z pierścieniami zależą od promieni krzywizn.

Analiza obciążenia wykazała, że pierścień wewnętrzny jest równomiernie obciążony

– wszystkie punkty pierścienia przechodzą wszystkie stany obciążenia. Pierścień zewnętrzny natomiast maksymalnie jest obciążony zawsze w punkcie B. Analizując współdziałanie pierścienia wewnętrznego z czopem dojdziemy do wniosku, że najmniejszy nawet luz miedzy nimi doprowadzić może do obtaczania się pierścienia po czopie co z kolei doprowadzić może do zatarcia się łożyska. Pierścień zewnętrzny natomiast nie wykazuje tendencji do obracania się w gnieździe łożyskowym.

3. Wymień najczęściej występujące uszkodzenia łożysk tocznych i przyczyny ich występowania.

1. Wywołane zmęczeniem materiału:

-spalling

-pitting - polega na odrywaniu się cząstek materiału na wskutek rozklinowania pęknięć przez środek smarujący.

2. Pęknięcia lub rozbicia elementów tocznych

3. Wgniecenia na bieżni

4. Przyspieszone zużycie wywołane:

- zanieczyszczeniami

- korozja

- przepływem prądu

5. Pęknięcia koszyczka

4. Narysuj przykładowe łożysko wałeczkowe walcowe (przekrój). Wymień zalety i wady łożysk tego typu.

Łożyska walcowe poprzeczne jednorzędowe i wielorzędowe

Łożyska jednorzędowe tej grupy konstrukcyjnej

cechuje zdolność przejmowania dużo większych

obciążeń promieniowych w stosunku do łożysk

kulkowych o tych samych wymiarach. Łożyska

typu NJ pozwalają na ustalenie osiowe wału

w jednym kierunku, a łożyska typu NUP oraz

łożyska NJ w połączeniu z pierścieniem HJ

w obu kierunkach, łożyska typu RNU pracują

bez pierścienia wewnętrznego - bieżnię

wewnętrzną stanowi odpowiednio wykonany

czop. Do węzłów szczególnie obciążonych stosuje

się łożyska konstrukcji "E" o większej nośności

i tych samych wymiarach zewnętrznych (wynik

specjalnej konstrukcji wewnętrznej).

Łożyska walcowe wielorzędowe dzielą się na

dwurzędowe i wielorzędowe, wykonywane są

zarówno z otworem walcowym jak i stożkowym

(K). Wszystkie łożyska walcowe są bardzo czułe

na niewspółosiowość; dopuszczalne wychylenia

w zależności od serii zawierają się w granicach

1'- 7' . Stosuje się w nich koszyki zarówno blaszane,

masywne jak i z tworzyw sztucznych. Wykonywane

są one w różnych klasach dokładności.

5. Narysuj przykładowe łożysko stożkowego wałeczkowe (przekrój). Wymień zalety i wady łożysk tego typu.

Łożyska tej grupy konstrukcyjnej przeznaczone są do przenoszenia znacznych obciążeń złożonych (promieniowych i osiowych), są to łożyska rozłączne - co znacznie ułatwia montaż. Charakterystyczną cechą łożysk stożkowych jest kąt działania, który odpowiada kątowi a na bieżni pierścienia zewnętrznego. Im większy jest ten kąt, tym większa jest zdolność łożyska do przenoszenia obciążeń wzdłużnych. Konstrukcja łożysk stożkowych umożliwia przyjmowanie obciążenia osiowego tylko w m kierunku. Przy występowaniu obciążeń w dwóch kierunkach należy stosować łożyska stożkowe dwurzędowe, a przy dużych obciążeniach łożyska stożkowe wielorzędowe.

Dopuszczalny błąd współosiowości dla łożysk stożkowych jest bardzo mały, max. wychylenie wynosi około 2'. W przeważającej części stosuje się w nich koszyki blaszane, rzadziej inne. Wykonuje się je w różnych klasach dokładności. Głównie są wykonywane w wersji jednorzędowej. Rzadko stosuje się je w wersji dwurzędowej i wielorzędowej. Wymiary i parametry techniczne są podawane w katalogach łożysk tocznych.

87. Łożyska toczne, budowa, rodzaje - szkice. Materiały.

Budowa.

Łożysko składa się z pierścienia zewnętrznego i wewnętrznego oraz elementów tocznych umieszczonych między pierścieniami. Pierścień wewnętrzny osadzony jest na wale, zewnętrznym w oprawie łożyska Elementy toczne toczą się po bieżniach wewnętrznej i zewnętrznej, wykonanych w pierścieniach. Elementy te dla zachowania stałych odległości między nimi ujęte są zwykle w lekki koszyczek wytłoczony z blachy Elementami tocznymi są kuliki lub wałeczki o kształcie walcowym, stożkowym, baryłkowym i igiełkowym

Rodzaje łożysk tocznych:

a) poprzeczne

- łożyska kulkowe

- łożyska wałeczkowe

b) wzdłużne

- łożyska kulkowe

- łożyska wałeczkowe

Materiały

Elementy toczne i pierścienie wykonuje się ze stali chromowej o zawartości 1%węgla, 1,5% chromu, 0,5% manganu.

88. Przyczyny niszczenia łożysk tocznych.

Przyczyny niszczenia:

- brak smarowania

- uderzenia i wstrząsy (drgania)- brak izolacji- zmęczenie powierzchniowe elementów tocznych i bieżni

89. Żywotność łożysk tocznych.

Zwykle trwałość łożyska określamy nie liczbą obrotów, ale liczbą godzin pracy L_n przy stałych obrotach n. W tym znaczeniu nośność podana w katalogu odpowiada trwałości L_n=500 godzin i liczba obrotów n =33¹/₃ [obr/min]. Jeżeli jest to dane obciążenie obliczeniowe łożyska P, to przyjmując łożysko ma nośność c=P, mamy zagwarantowaną pracę łożyska przy 33¹/₃ [obr/min] w ciągu 500 godzin. Zależnie od danej liczby obrotów wałka oraz żądanej liczby trwałości ustalamy nośność ruchową wg. wzoru

gdzie współczynniki przeliczeniowe

f_n - współczynnik czasu pracy

f_n - współczynnik ilości obrotów

Obciążenie zastępcze P ustalamy w zależności od rodzaju łożyska. Dla łożysk porzecznych obliczmy ze wzoru: P = x⋅P_p+y⋅P_w

gdzie

P_p - oznaczamy obciążenie poprzeczne

P_w - obciążenie wzdłużne

x - współczynnik przypadku obciążenia

y - współczynnik przeliczeniowy obciążenia wzdłużnego.

Do obliczeń bierzemy siłę obciążającą łożysko, z uwzględnieniem możliwego przeciążenia zależnego od rodzaju napędu, rozłożone na składowe porzeczne P_p i wzdłużną P_w. Obciążenia poprzeczne przeliczmy mnożąc przez współczynnik x. Wartość tego współczynnik zależy od przypadku obciążenia.

90. Nośność dynamiczna i statyczna łożyska tocznych.

Nośność ruchowa (dynamiczna) C - jest to obciążenie, które można ono przenieść bez obawy zniszczenia przed upływem jednego miliona obrotów:

P - obciążenie łożyska

C - nośność ruchowa łożyska w idealnym warunku

- współczynnik ilość obrotów

- współczynnik czasu pracy

Nośność spoczynkowa C_o - jest to takie obciążenie, przy którym odkształcenie trwałe części tocznej najbardziej obciążonej wynosi 0,001 średnicy kulki lub wałka. Obliczenie to ma na celu uniknięcie odkształceń trwałych, występujących w spoczynku pod obciążeniem. Nośność tę obliczamy ze wzoru:

C_o = s_o⋅P_o

Współczynnik bezpieczeństwa s_o przyjmujemy od 1 do 2 zależnie od charakteru obciążenia, wyższy przy uderzeniach i wstrząsach

Obciążenie obliczeniowe P_o przyjmujemy, podobnie jak P według wzoru:

P_o = x_o⋅P_po+y_o⋅P_wo

x_o = 0,5 dla łożysk skośnych i stożkowych

x_o = 1 dla pozostałych

y_o = 0,75 dla łożysk kulkowych zwykłych

y_o = 0,5 dla pozostałych

91. Osadzanie łożysk tocznych, uszczelnienie i smarowanie - szkice.

Osadzanie łożysk tocznych:

- jednostronne

- za pomocą pokrywy

- za pomocą nakrętki

- na tulei rozprężnej

- za pomocą podkładki mocowanej wkrętami

- za pomocą pierścieni dystansowych

- za pomocą pierścieni rozprężonej

- za pomocą pokrywy

Rodzaje uszczelnień:

- filcowe - uszczelnienie stykowe stosuje się przy prędkości obrotowej około 4 ^m/_s i temperaturze 100^oC, dla wału polerowanego może być większa prędkość

- kołnierzowe - kołnierze skórzane lub gumowe usztywnione blaszkami lub drutem, do prędkości około 8m/s

- odrzutnikowe - powodują przy większych prędkościach odrzucanie oleju z wału na zewnątrz nie pozwalając na wypłynięcie jego po wale

- labiryntowe - stosowane w większych urządzeniach

Smarowanie.

Łożyska toczne nie wymagają obfitego smarowania. Stosuje się smar stały lub płynny. Przy mniejszych obrotach stosujemy smar stały, który powinien wypełniać nie więcej jak jedną trzecią wnętrza łożyska. Przy większych nalewamy smar płynny do dolnych części łożyska tak, aby zanurzone były tylko najniższe kulki.