LEITA (LEAJI) Leita su mainski elementi koji obezbeuju relativno kretanje obrtnih delova (vratila, osovina i osovinica) i omoguavaju prenoenje optereenja sa pokretnih elemenata na one koji miruju i obratno. Leita bi trebala da obezbede dovoljnu nosivost, potrebnu tanost poloaja osa obrtnih elemenata u stanju rotacije a sa druge strane da dozvole eventaualno odstupanje, kao i da dozvole dovoljnu brzinu rotacije. S obzirom na vrstu trenja, kao i prema konstrukciji razlikuju se klizna i kotrljajna.

Kod kliznih se izmeu delova u relativnom kotrljanju nalazi se samo tanki sloj ulja (uljni film) debljine 2 do 50 m. Prednosti su im mogunost priguenja oscilacija, tih rad bez uma, u povoljnim uslovima mogu biti dugotrajna i mogu da rade sa izuzetno velikim brojem obrtaja, jednostavna konstrukcija i proizvodnja, grublje tolerancije, niska cena, manje su osetljiva na neistoe. Pri tome imaju problema pri pokretanju zbog velikog trenja i potekoe sa zaptivanjem Kod kotrljajnih leita izmeu delova u relativnom kotrljanju nalaze se kotrljana tela (kuglice, valjci, iglice, konusi ili bavice) prenika 2 do 50 mm. Prednosti su im: malo trenje, male dimenzije, mali otpori pri startu, mala koliina maziva; jednodelna (kompaktna), tanost. Pri tome vae za mainske elemente koji se ne popravljaju . Prema pravcu dejstva sile: aksijalna, radijalna i radiaksijalna. 1. KLIZNA LEITA

Slika 1. Leite normalne konstrukcije (1 trup, 2 poklopac, 3 i 4 donja i gornja posteljica, 5 otvor za zavrtanj za vezu trupa i poklopca, 6 otvor za dovod maziva) Proces podmazivanja kliznih leita Podmazivanje - ulje, mast - osnovna osobina maziva viskozitet, koji opada sa porastom temperature

S obzirom na podmazivanje razlikuju se sledee vrste trenja: suvo, granino, meovito i hidrodinamiko. U zavisnosti od viskoziteta, brzine meusobnog kretanja elemenata i dodirnog pritiska, raste ili opada koeficijent trenja dodirnih povrina (Striebeck-ova kriva). U tom smislu javljaju se tri reima podmazivanja: granino koje se javlja kada se povrine dva elementa mestimino dodiruju i to najee na poetku kretanja; hidrodinamiko kada se povrine potpuno razdvoje slojem maziva i meovito koje predstavlja prelaz izmeu navedena dva reima. Koeficijent trenja ima najmanju vrednost pri meovitom podmazivanju, ali se ono ipak ne preporuuje zbog njegove labilnosti. Poveanje koeficijenta trenja pri hidrodinamikoom podmazivanju nastupa zbog poveanja turbulencije sa porastom brzine v.

Podela pritiska u sloju maziva pri kretanju tela, optereenog silom F

Bone brane du nagnutih ravni

Slian proces nastaje u leitu, na slici prikazana podela pritiska

Poloaj rukavca u leitu, u stanju mirovanja, pri polasku i pri punom obrtanju

Opadanje pritiska (sa krive 1 na krivu 2) u sloju maziva zbog uzdunog kanala. U principu ne treba da se prave kanali za ulje u optereenom delu leita jer izazivaju pad pritiska ulja i kvare podmazivanje (pojava habanja).

Sklopvi: H / d, e, f, g. Uslovi za hidrodinamiko podmazivanje su: dovoljno ulja, dobro izabran zazor f, dobro izabrazan viskozitet i ne suvie velika duina rukavca tj. ne veliko iskoenje. Ako je broj obrta n > ng bie hidrodinamiko podmazivanje. Po Falcu je: 0,61 p h ng = d

-

Pritisak p =

Dd f = , d d - obino je = 0,001 ... 0,004; - beli metal - 0, 00004 ... 0,0009; SL 0,001 ... 0,002, bronza 0,002 ... 0,003. Dd ; - Debljina sloja maziva u najuem delu procepa: h 4 - Dinamika viskoznost - , Pa sRelativni zazor: =ng = 0,61 F f 2 4 L d

F ; d l

Znai hidrodinamiko podmazivavanje se lake odvija sa manjom silom F i sa malim zazorom (f 2), sa veom duinom L, prenikom d i guim uljem.Materijali

Posteljica bi trebala da je dovoljno vrsta i kruta da omogui prenoenje optereenja, a sa druge strane dovoljno mekana da bi sa rukavcem inila kvalitetan klizni par. Kod kliznih leita tei se tome da povrina rukavaca bude priblino tri do pet puta tvra od povrine posteljice leita. Time se troenja leita ograniava pre svega na troenje posteljice leita, koji se u sluaju kritinog troenja jednostavno zameni. Trokovi su u tom sluaju mnogo manji nego kada bi troenje nastalo na rukavcu osovine ili vratila, s obzirom da su rukavci leajeva obino i delovi osovine ili vratila. Materijal posteljica je obino bronza, sivi liv kao i plastine mase. Bronze se koriste kao materijali leita za sledee uslove: pd = 50 MPa, v = 50 m/s, (pv)d = (1 1,5) 107 W/m2, odnosno za jako optereena leita. Beli metal je legura: Sn, Sb, Cu i Pb. Pogodan je za jake specifine pritiske pd = 20 25 MPa i za brzine do 60 m/s, uz karakteristiku zagrevanja rukavca (pv)d = (1,5 10) 107 W/m2. Maksimalna temperatura u sloju maziva je 110o C. Beli metal je mek i upotrebljava se samo kao unutranji zalivak elinih, bronzanih i posteljica od sivog liva. Debljina zalivka kree se od 0,1 do 3 mm. Upotrebljavaju se i zamene za beli metal, odnosno legure bez kalaja ali sa pretenim sadrajem olova i koje imaju loije karakteristike (pd = 2 14 MPa i v = 15 5 m/s, respektivno, pri emu je (pv)d = (1 1,5) 107 W/m2 ). Olovna bronza se koristi za izuzetno optereena leita (pd =100 MPa), sa jakim udarima i koja rade na visokim temperaturama. Liveno gvoe se koristi kao materijal posteljica z a sledee uslove: pd = 0,8 - 9 MPa, v = 2 0,2 m/s, respektivno, i radne temperature do 300o C. Legure aluminijuma koriste se za sledee uslove: pd = 35 - 40 MPa, v = 5 - 8 m/s i temperature do 250o C. Sinterovane legure (metalokeramiki materijali) su pogodne za izradu leita zbog svog svojstva da upijaju ulje koje se oslobaa pri zagrevanju. Na taj nain omoguavaju samopodmazivanje leita te se koriste za sloene sklopove. Podnose visoke temperature i visoke radne brzine i relativno visoka optereenja do 7 MPa. Od plastinih masa za izradu posteljica kliznih leaja koristi se pre svega teflon, poliamidi, poliacetati, akriloplasti i drugi. U ovom sluaju nije potrebno podmazivanje, leita mogu da podnesu visoke temperature ali nosivost im nije visoka.

Sistemi za podmazivanje

Slika Mazalica sa fitiljem, Mazalica sa podlogom od pamuka, Mazalica sa ipkom

Mazalica sa ventilom (1 stakleni sud, 2- zatvara na poklopcu, 3 ventil u obliku igle, 4 navrtka, 5 staklena cevica, 6 ruica, 7 opruga)

Slika Leite sa podmazivanjem pomou prstena

Slika tauferova mazalica, Mazalica sa zavrtnjem

Slika Mazalica sa loptastim ventilom, Mazalica sa oprugom, Mevi mazalica za mast U sluaju aksijalnog leita

2. KOTRLJAJNA LEITA, LEAJEVI

1. Konstrukcija i oznaavanje

Jednoredni kuglini leaj sa radijalnim dodirom. Najvie se koristi zbog odlinih osobina, jeftino, odlino prenosi radijalne ali i aksijalne sile. Mana mu je to je maksimalni ugao zakretanja osa prstenova 8, te moe da se koristi samo krutih vratila.

oznaka: BC - 60, 62, 63, 64; Jednoredni kuglini leaj sa kosim dodirom. Prenosi pored radijalnih i znatne aksijalne sile ali u jednom smeru. Koriste se esto u parovima.

oznaka: BN - 72,73; Okretljivi dvoredni kuglini leaj. Koristi se u sluajevima kod manje krutih vratila, tj. kada imaju izraeno savijanje. Ova leita se prilagodjavaju ovoj deformaciji, doputeni uugao je 2 o . esto se koristi kada tanost konstrukcije koja nosi leita i vratila nije velika i konstrukcija nedovoljne krutosti.

oznaka: BS - 12, 22, 13, 23;

Cilindrini, valjani leaj. Koriste se za izrazito velike radijalne sile (1,7 x vee od odgovarajuih kuglinih) i izrazito kruta vratila. Ne mogu da prenose aksijalne sile.

oznaka: RU - 10, 02, 22, 03, 23, 04; Igliasti leaj. Kotrljajna tela su manjeg prenika ali vee duine u poredjenju sa valjanim.

oznaka: NA - 49 Bavasti leaj, jednoredni i dvoredni. Visoke nosivosti, sa mogunou prihvatanja elastinih deformacija vratila. Ne mogu da prihvate velike aksijalne sile i vrlo su skupi.

oznaka: SR - 202, 203;

oznaka: SD - 222, 223; Konusno valjani leaj. Prenosi jake i aksijalne i radijalne sile. Daju mogunost podeavanja zazora i ugrauju se u paru (X i O ugradnja). Ne koriste se za vratila duina veih od 700 mm, inae su dosta zastupljena.

oznaka: SR - 202, 203; Kolutni leaj. Koristi se za prihvatanje aksijalnih sila. Mogu da budu jednoredni i dvoredni u zavisnosti da li je aksijalna sila nepromenljiva ili promenljiva, respektivno.

oznaka: TA - 511, 512, 513, 514;

oznaka: TDC - 522, 523, 524;

2. Zaptivanje

Zadatak da sprei izlazak maziva i prodor prljavtine i vode. U naelu: zaptivanje sa dodirom (filc, semering ...) i labirintski.

Zaptiva od filcanog prstena

Prsten i leb zaptivaa

Zaptivanje prstenom i procepima

Zaptivanje procepima

Labirintski zaptiva

Labirntski i filcani zaptiva u kombinaciji

3. Uvrivanje leita za vratilo, montaa

Unutranji prsten po pravilu vrsto nabijen na rukavac vratila, ija je tolerancija: (g), h, j, k, m, (n, p, r). Naslon mora biti dovoljan ali ne preveliki. Sa druge strane: aura, navrtka, Zegerov prsten

Prelazno zaobljenje i visina naslona

Umetnuti prsten izmeu leita i naslona, zbog male visine naslona

Sedlo sa navrtkom za pritezanje

Limeni osigura Tolerancije vratila:

Navrtka

Za normalna i jaka optereenjaUgradnja leita:

do 18 do 100 do 140 do 200

do 40 do 100 do 140

do 40 do 65 do 100

j5 k5 m5 m6

Zbog temperaturnih dilatacija potrebno je aksijalni zazor sklopa vratila i leita , koji se obezbedjuje u samom leitu (valjkasta, igliasta) ili van leita. Ako je zazor veliki, javlja se udar pri putanju u rad, a ako je mali moe doi do njegovog nestanka u radu i oteenja leita. Oigledno je da veliina zazora x zavisi od duine leita, ali i od zagrevanja, odnosno eventualnog hladjenja kuita. Za sva vratila, a za dua obavezno, primenjuje se princip da aksijalnu silu prenosi jedno leite, a drugi je aksijalno slobiodan, sa tolerancijom gnezda u kuitu npr. H7, to

omoguava njegovo aksijalno pomeranje. Po strogim preporukama ovo se primenjuje im je l > 3 d . Miljenje je da je ovaj uslov prestrog te da se moe pomeriti. Za kraa vratila primenjuje se reenje da ni jedno leite nije aksijalno fiksirano, tako da se aksijalna sila prenosi alternativno. Time se izbegava nezgodan ispust u kuitu koji oteava obradu na borverku u jednom prolazu. Tada se zazor x podeava podmetanjem kalibrisanih limova debljine od 0,05 do 0.2 mm, koji istovremeno i zaptivaju jer su od bakra i ija je ukupna debljina (praktino x) prema preporuci (iz ruskih kataloga) 0,0015 l. U vezi aksijalnog zazora x najbolje je pretpostaviti temperaturu ulja tj. vratila 80 ... 100 0 C, a kuita npr. 40 0 C i raunati preko l = t l . Veliina predstavlja koeficijent linearnog irenja i zavisi od vrste materijala, za elik ima vrednost oko 8,5 10-6 , 1/0 C, za liveno gvoe 8 10-6, a za aluminujumske legure oko 18 10-6.5. Izbor leita i proraun

Pri kotrljanju dolazi do zamora materijala i pojave sitnih ljuspica. Vek je vreme rada tj. broj obrtaja n koji leite izdri do pojave prvih ljuspica. Rasipanje veka 1:40. Raunski vek je onaj vek koji izdre 90 % leita, dok se 10 % kvari pre isteka tog veka. Leite treba da nosi optereenje F pri broju obrtaja n u toku vremena T . - Ekvivalentno optereenje F = x Fr + y Fa Faktori x i y zavise od pogodnosti leita da prenese radijalnu silu Fr odnosno aksijalnu Fa. Na primer za kuglino jednoredno leite sa radijalnim dodirom, x = 1, y = 1,6. Znai da je aksijalna sila za oko 60 % opasnija od radijalne (npr. radijalna sila od 1000 N isto deluje na leite kao i aksijalna sila od 1000 N. Za druge tipove leita faktori su drugaiji. C dinamika mo noenja je sila F koju leite moe da izdri 10 6 obrta (T0 =500 h pri n0 = 33,333 o/min). Najee se rauna u odnosu na faktore: pouzdanosti P i temerature H .C = P H F m T n T n = P H F m T0 n0 16660

Veliina sile F moe da se dodatno koriguje faktorom udara, koji zavisi od vrste pogona na sledei nain: FD = F D , gde se u gornjem obrascu za C pie FD umesto F. Vrsta pogona Trapeznim ili tekstilnim kaiem Konim kaiem ili elinom trakom Zupasti prenos, sa nebruenim zubima Zupasti prenos, sa ruenim zubima inska vozila Menjai drumskih vozila Tokovi drumskih vozila Opte mainstvo, pogoni bez udara Opte mainstvo, pogoni sa udarima

D23 34 1,2 1,6 1,02 1,4 1,4 1,7 1 1,3 1,6 1 1,2 1,5 3

U obrascu za C, eksponent m iznosi: za leita sa lopticama m = 3, i za leita sa valjkastim kotrljajnim telima m = 10/3.

Faktor pouzdanosti P, usvaja se prema sledeoj tablici, za eljenu pouzdanost rada, odnosno u zavisnosti koliki procenat leita iz populacije se planira da doivi vek leita T. Pouzadnost leita 90 % 1 95 % 1,613 96 % 1,887 97 % 2,273 98 % 3,03 99 % 4,762

P

Uobiajeno se koriste leita sa traenom pouzdanou u radu 90 %. Pouzdanija leita se koriste u avio industriji, kod sistema za dubinsko buenje i eksploataciju nafte, gasa itd. Odnosno u sluajevima kada je posledica neplaniranog otkaza leaja vezana za ljudske ivote, duge zastoje u skupim tehnolokim procesima isl. Faktor temperature H, usvaja se prema oekivanoj radnoj temperaturi u leitu, na nain: Radna temperatura, 0C 100 1 125 1,03 150 1,07 175 1,13 200 1,20 225 1,28 250 1,39 275 1,50 300 1,62 325 1,78

H

U sluaju promenljivih radnih uslova, kada se menjaju optereenje i broj obrtaja i to kada u vremenskom intervalu ti leite nosi optereenje Fi pri broju obrtaja ni , za ti = T, dinamika mo noenja se rauna:

C = P H m

T t ni i Fi m 16660 T

C0 statika mo noenja je sila F koja deluje pri broju obrtaja leita do 10 o/min, a da plastine deformacije ne prelaze 0,01 % prenika kotrljajnog tela. Statiki proraun se vri za leita koja se ne obru u pojedinim reimama rada, ili se obru sporo (do 10 o/min). esto se sila koja optereuje leite korigije faktorom radnih uslova, koji moe da se kree u intervalu 0,8 2,5. Rezime:C = F m T n 1660

Ovo je osnovni nivo tanosti prorauna. Povieni nivo tanosti uzima u obzir temperaturu preko 150 0 C, pouzdanost preko 90 %, vrstu maziva i posebne elike. O ovom veku T moe se govoriti pod sledeim uslovima: 1. Dovoljno podmazivanje (ulje do 1/3 visine najnieg rotirajueg tela, mast do 2/3 visine ukupnog praznog prostora leita); 2. U toku T ne dolazi do prodora prljavtine i vode , znai dobro zaptivanje; 3. Ispravno odabran tip leita u odnosu na doputeni nagib vratila; 4. Pravilno montiranje, bez udaranja u spoljni prsten; 5. Dobro odredjen i podeen aksijalni zazor s obzirom na temperaturu dilatacije koja zavisi od duine vratila. Ovo zavisi od iybora para leita u osloncima vratila.

Nagib: Ukoliko je zbog savijanja vratila nagib na mestu leita vei od doputenog za odgovarajui tip leita, leite neminovno strada. Leita se proizvode sa normalnim unutranjim zazorima, ali i sa poveanim i sa smanjenim.Za normalne zazore, to je najei sluaj, doputeni uglovi zakretanja unutranjeg prstena prema spoljanjem imaju sledee vrednosti: Za tip leita: =BC - 62, 63, 64 BC - 60, 618, 160 BN RU KB BS 12, 22 BS 13, 23 SD 5 do 12 8 2 do 8 8 2 2 2,5 0 30 40

Nagib za prostu gredu iznosi: F l2 = , za silu F na sredini grede (a = b) 16 E IF A B b l

a

Za sluaj da je a b: F l2 u osloncu A: = 6 E I

b b3 3 l l F l 2 2b b 3 3b 2 u osloncu B: = + 3 2 6 E I l l l za kruni popreni presek I = d / 64.

Uslov je : Zazori: - fabrikacioni (pre montae leita) - sklopni (posle montae) je uvek manji od fabrikacionog - radni (pod optereenjem i povienom temperaturom) Zbog montae poveava se prenik putanje na prstenu za oko 60% teorijskog preklopa, dok se u spoljanjem prstenu smanji za priblino 50 % teorijskog preklopa. Razlika temperatura unutranjeg i spoljanjeg prstena je oko 5 ... 10 0C. Ova temperaturna razlika zavisi od toga da li se kuite hladi vetaki. Sve ovo govori da je taan proraun ugla dosta sloen. Meutim, u praksi veina prorauna leita se zasniva samo na C, i leita rade sa zadovoljavajuom pouzdanou.

Tablice dimenzija kuglinih leajeva,

Tablice dimenzija kuglinih leajeva tipa BC -