Projektowanie Inżynierskie

Projektowanie InżynierskieProjektowanie Inżynierskie

Prowadzący:Prowadzący: dr inż. Piotr Chwastyk dr inż. Piotr Chwastyke-mail: [email protected]: [email protected]

www.chwastyk.pwsz.nysa.plwww.chwastyk.pwsz.nysa.pl

P a ń s t w o w a W y ż s z a S z k o ł a Z a w o d o w a P a ń s t w o w a W y ż s z a S z k o ł a Z a w o d o w a w N y s i ew N y s i e

Instytut ZarządzaniaInstytut Zarządzania

Łożyska toczne i ślizgoweŁożyska toczne i ślizgowe

Łożyska– nr 2

Łożyska toczneŁożyska toczne

dr inż. Piotr Chwastyk

Definicja łożyskDefinicja łożysk

Aby zapewnić prawidłową pracę elementu, jakim jest wał, należy zachować stałe położenie osi jego obrotu względem nieruchomej podstawy. Zadanie to spełniają łożyskałożyska, a ustalenie położenia osi i wałów względem korpusów nazywa się łożyskowaniemłożyskowaniem.

ŁożyskoŁożysko - część urządzenia technicznego np. maszyny lub mechanizmu, podtrzymująca (łożyskująca) inną jego część (łożyskowaną) w sposób umożliwiający jej względny ruch obrotowy (np. wał, oś).

Cechy materiału łożyskowego: dobra odkształcalność, odporność na zatarcie, mały współczynnik tarcia suchego, odporność na zużycie, odporność na korozję, wytrzymałość na nacisk w temperaturze pracy, wytrzymałość zmęczeniowa, dobra przewodność cieplna, stabilność geometryczna, dobra obrabialność.

Łożyska– nr 3




Łożysko toczneŁożysko toczne - łożysko, w którym ruch jest zapewniony przez toczne elementy umieszczone pomiędzy dwoma pierścieniami łożyska. Pierścień wewnętrzny (2) osadzony jest z pasowaniem ciasnym na czopie wału lub innym elemencie. Pierścień zewnętrzny (1) umieszczony jest także nieruchomo w oprawie lub w innym elemencie nośnym. Elementy toczne (3) umieszczone są pomiędzy pierścieniami i stykają się z ich bieżniami, wewnętrzną (5) i zewnętrzną (6), zapewniając obrót pierścieni względem siebie. Dodatkowymi elementami łożyska tocznego mogą być koszyczki (4) utrzymujące elementy toczne w stałym do siebie oddaleniu, blaszki zabezpieczające, uszczelki itp.

Łożyska– nr 4



Łożyska– nr 5



Łożyska– nr 6



Podział łożysk tocznychPodział łożysk tocznych

Łożyska dzielimy ze względu na kierunek obciążenia na:

• poprzeczne (a);• wzdłużne (b);• skośne (c) < 45o.

W zależności od kształtu elementu tocznego:• kulkowe;• wałeczkowe:• walcowe;• stożkowe;• baryłkowe.Wałeczki walcowe o średnicy do 5 mm i stosunku ich długości do średnicy większej lub równej 2,5 są nazywane igiełkami.

Łożyska– nr 7



Podział łożysk tocznychPodział łożysk tocznychPodział łożysk tocznych ze względu na główne cechy konstrukcyjne

1. 1. KULKOWEKULKOWE• zwykłe a (serie: 618, 619, 160, 60, 62, 63, 64);• skośne jednorzędowe c (serie: 70, 72, 73);• skośne dwurzędowe d (serie: 32, 33);• wzdłużne jednorzędowe-dwukierunkowe j;• wahliwe b (serie: 12, 13, 22, 23).

2.2. WALCOWEWALCOWE• poprzeczne jednorzędowe e, f (serie: 2, 3, 4, 10, 22, 23);• poprzeczne dwurzędowe;• wzdłużne jednokierunkowe;• wzdłużne dwukierunkowe.

3. IGIEŁKOWE3. IGIEŁKOWE• poprzeczne jednorzędowe g;• poprzeczne dwurzędowe;• wzdłużne.

4. STOŻKOWE4. STOŻKOWE• poprzeczne jednokierunkowe;• poprzeczne dwukierunkowe h.

5. BARYŁKOWE5. BARYŁKOWE• poprzeczne i;• wzdłużne l.

Łożyska– nr 8



Łożysko wahliweŁożysko wahliwe

Łożyska– nr 9



Podstawowe wymiary łożysk tocznychPodstawowe wymiary łożysk tocznych

Podstawowe wymiary łożysk tocznych to:• średnica otworu d;• średnica zewnętrzna D;• szerokość łożyska B;• wysokość łożyska H.

Łożyska– nr 10



Oznaczenia łożysk tocznychOznaczenia łożysk tocznych

Łożyska są znormalizowane w skali światowej (ISO).Każde łożysko jest oznaczone symbolem cyfrowym lub literowo – cyfrowym, w którym

wyróżnia się oznaczenia serii (w tym odmiany średnicowej), oznaczenie średnicy otworu d, oraz inne informacje.

Ostatnie dwie cyfry symbolu cyfrowego określają średnicę łożyska. Gdy mamy 00, oznacza to d = 10 mm, 01 – d = 12 mm, 02 – d = 15 mm, 03 – d = 17 mm. Wyższe liczby (04 96) mnoży się przez pięć, otrzymując w wyniku średnicę otworu łożyska. Przy d > 500 mm wymiar otworu podaje się bezpośrednio za kreską ułamkową (po znaku serii) np. 60/500. Dla średnic d < 10 mm wymiar średnicy podaje się pojedynczą cyfrą, równą średnicy otworu np. dla d = 7 mm – 607. Pozostała część symbolu określa serię łożyska, podstawowe cechy konstrukcyjne, w tym głównie odmianę średnicową.

Łożyska– nr 11



Oznaczenia łożysk tocznychOznaczenia łożysk tocznychOdmiany łożysk

Odmiana średnicowa

789012345

szczególnie lekka

bardzo lekkalżejszalekkaśredniaciężka bardzo ciężka

Odmiana szerokości

80123456

bardzo wąskawąskanormalnaszeroka

bardzo szeroka

Łożyska– nr 12



Dobór łożysk tocznychDobór łożysk tocznych

Zasady doboru łożysk tocznych, rodzaje łożysk, materiały z których są wykonane, znajdują się w katalogu łożysk tocznych.

Czynniki decydujące o doborze łożyska:1. Pierwsza grupa decyduje o doborze typu łożyska. Zależna jest od warunków

konstrukcyjnych, przeznaczenia maszyny, warunków pracy łożyska, warunków montażu i obsługi. Zależy ona od konstruktora (wytyczne ułatwiające to zadanie znajdują się w katalogach).

2. Druga grupa to czynniki decydujące o wymiarach łożyska (wartość obciążenia przy którym łożysko przepracuje określony czas bez zniszczenia oraz maksymalna prędkość obrotowa ngr).

Łożyska– nr 13



Dobór łożysk tocznychDobór łożysk tocznychObciążenie łożyska określa się w czasie ruchu łożyska. Podstawowe parametry służące

doborowi łożysk to:

●Nośność ruchowa – gdy pierścienie obracają się względem siebie z prędkością obrotową n > 10 obr/min.

●Nośność spoczynkowa – w czasie spoczynku gdy n 10 obr/min.

●Wartość nośności ruchowej (C) – określa obciążenie, przy którym łożysko osiągnie trwałość 1 mln obr.

●Wartość nośności spoczynkowej (Co)– obciążenie wywołujące odkształcenia plastyczne współpracujących elementów, równe 0,0001 średnicy części toczonej.

●Trwałość łożyska – przy dowolnym obciążeniu, czas pracy łożyska do chwili wystąpienia pierwszych oznak zniszczenia, którymi będą rysy lub mikropęknięcia na powierzchniach tocznych, potem łuszczenie powierzchni tocznych, w rezultacie zniszczenie łożyska.

●Nośność ruchowa dla poszczególnych łożysk wyznaczona jest przy założeniu niewielkiej trwałości odpowiadającej 500 h pracy przy n = 331/3 obr/min. W rzeczywistości wymagamy znacznie większej ilości godzin pracy (Lh) oraz stosowanie większych obrotów (n).

Dobrać łożysko to przyjąć większe C niż wyznaczone.

Łożyska– nr 14



Dobór łożysk tocznychDobór łożysk tocznych

p

F

CL

Zależność między żądaną trwałością, nośnością ruchową i rzeczywistym obciążeniem łożyska określa wzór:

gdzie:L – trwałość łożyska w mln obrotów;C – nośność ruchowa (katalog);F – obciążenie;p – wykładnik potęgowy: dla łożysk kulkowych

p = 3, dla wałeczkowych p = 10/3.

Chcąc wyznaczyć trwałość pracy łożyska w godzinach Lh, wzór ten przyjmuje postać:

p

h F

C

nn

LL

16600

60

106

Łożyska– nr 15



Dobór łożysk tocznych przy obciążeniu zastępczymDobór łożysk tocznych przy obciążeniu zastępczym

W rzeczywistości łożyska obciążone są siłą wzdłużną Fa i poprzeczną Fr. powoduje to konieczność wyznaczenia obciążenia zastępczego, którego wartość będzie podstawą do doboru łożyska wg poniższych zasad:

Fz = X Fr + Y Fa

gdzie:F – obciążenie równoważne (zastępcze [N, daN]);Fr – składowa promieniowa obciążenia;Fa – składowa osiowa obciążenia;X – współczynnik obciążenia promieniowego;Y – współczynnik obciążenia osiowego.

Wartości X i Y są przypisane (zależnie) od rodzaju łożyska i od rodzaju stosunku Fa do Fr

Łożyska– nr 16



Dobór łożysk tocznych przy obciążeniu zastępczymDobór łożysk tocznych przy obciążeniu zastępczymW katalogu należy znaleźć wartości współczynnika e, który charakteryzuje

konstrukcję łożyska w zakresie zdolności do przeniesienia dodatkowych obciążeń. Dla łożysk kulkowych zwykłych wartość współczynnika e zależy od stosunku Fa/Co.

Fa/Co = 0,014 0,56 e = 0,19 0,44

Znając stosunek obciążenia Fa/Fr, należy porównać go z wartością e.

1. Fa/Fr e X = 1; Y = 0 przy takim obciążeniu pomijamy

wpływ obciążenia osiowego F = Fr.

2. Fa/Fr > e X = (0,56; 0,46; 0,44) zależny od wielkości luzu; Y – zależne od stosunku Fa/Co i wielkości luzu.

120oC – łożyska są przystosowane do pracy w tej temperaturze.UWAGA: Zabrania się przekraczania tej temperatury nawet jednorazowo.

Łożyska– nr 17



Dobór łożysk tocznych przy obciążeniu zastępczymDobór łożysk tocznych przy obciążeniu zastępczymDla łożysk pracujących powyżej 120oC przyjmuje się obniżoną wartość nośności C.

Ct = C ft

C – nośność ruchowa;ft – współczynnik temperatur.

Dla 150oC ft = 0,98Dla 200oC ft = 0,9Dla 250oC ft = 0,75Dla 300oC ft = 0,6

Ze względu na różne wartości X i Y oraz e dla poszczególnych łożysk obliczanie F oprzemy na odpowiednich tablicach Katalogu Łożysk Tocznych (KŁT).Dla łożysk obracających się z prędkością n < 10 obr/min nośność spoczynkowa Co zależy od trwałego odkształcenia. Przy doborze tych łożysk wystarczy spełnić warunek, aby maksymalne obciążenie łożyska było mniejsze od Co.Jeżeli obciążenie działa skośnie:

Fo = Xo Fr + Yo FaFo – obciążenie zastępcze spoczynkowe;Fr,Fa – składowe obciążeń;Xo,Yo – współczynnik obciążeń.

Dla łożysk kulkowych zwykłych: Xo = 0,6; Yo = 0,5.

Łożyska– nr 18



Węzły łożyskoweWęzły łożyskoweOsadzanie łożysk tocznych powinno zapewnić ustalenie wzdłużne wału i łożyska, oraz ustalenie

właściwego luzu łożyskowego w czasie pracy łożyska. Pełne wykorzystanie łożysk tocznych zależy od:- dobrania łożyska;- odpowiednich warunków pracy jak i od własności osadzenia łożysk na wale i w korpusie

maszyny.Ustalenie wzdłużne polega na tym, że jedno łożysko ustala wał w kierunku wzdłużnym, tzn. zapewnia stałe położenie jednego czopa wału względem korpusu maszyny, a drugie łożysko powinno mieć możliwość wzdłużnego przesuwu względem korpusu, aby nie krępować odkształceń cieplnych wału i niwelować błędy montażu lub wykonania elementu. Zasada ustalania wzdłużnego stosowana jest do łożysk kulkowych i walcowych.

Łożyska– nr 19



Pasowanie pierścieni łożyskowych i oprawyPasowanie pierścieni łożyskowych i oprawy

Przy doborze pasowań należy zwracać uwagę, aby:• w czasie pracy łożyska istniał właściwy luz poprzeczny

(zakleszczanie łożyska),• nie występowało obracanie się pierścieni łożyska wałka i

oprawy.

Rozróżniamy dwa przypadki obciążenia łożyska:• ruchomy wałek,• ruchoma oprawa.

W pierwszym przypadku pierścień wewnętrzny osadzony jest ciasno, a zewnętrzny luźno. W drugim przypadku odwrotnie.

Czopy wałów wykonuje się najczęściej g6 do r6. Otwory korpusu wykonuje się J7 do P7. Podane symbole nie charakteryzują rodzaju pasowania.

Łożyska– nr 20



Smarowanie łożysk tocznychSmarowanie łożysk tocznych

Aby polepszyć warunki pracy łożyska i maksymalnie je wykorzystać stosujemy smarowanie. Zależy ono od:

• warunków eksploatacji łożyska,• konstrukcji węzła łożyskowego.

Czynniki decydujące o środku smarnym:• temperatura pracy,• rodzaj uszczelnienia i warunki otoczenia,• prędkość obrotowa łożyska,• obciążenie,• rodzaj konstrukcji łożyska.

Łożyska– nr 21



Smarowanie łożysk tocznychSmarowanie łożysk tocznychNajlepsze jest smarowanie olejowe. Mankamentem smarowania jest konieczność stosowania złożonych uszczelnień, niebezpieczeństwo zaburzeń w pracy układu.

Rodzaje smarowana:Rodzaje smarowana:

● Smarowanie olejowe – musimy odprowadzić ciepło z węzła, gdy służy ono do smarowania innych elementów maszyny. Gdy prędkość obrotowa równa się prędkości granicznej – łożysko ma korpus o konstrukcji zamkniętej.

● Smarowanie łożysk smarem plastycznym – gdy temperatura pracy niższa niż 70oC.

Smarowanie olejem:Smarowanie olejem:

● Smarowanie zanurzeniowe – łożysko zanurzone jest w oleju. Podczas obrotu elementy toczne w łożysku zwilżone olejem, przenoszą go na bieżnię, obrzeża i powierzchnie prowadzenia koszyczka. Poziom oleju powinien być poniżej osi najdalej położonych elementów tocznych.

● Smarowanie obiegowe – wymuszony jest przepływ oleju przez łożysko toczne.

● Smarowanie mgłą olejową – tam gdzie łożyska mają bardzo duże obroty. Drobinki oleju są rozpylane sprężonym powietrzem. Stosujemy gdy d n > 100000, potrzebne intensywne chłodzenie i łożysko musimy izolować.

Łożyska– nr 22



Uszczelnianie węzłów łożyskowychUszczelnianie węzłów łożyskowychEfekt uszczelniania uzyskuje się przy uszczelkach filcowych lub gumowych – sprężynujący element dokładnie przylega do powierzchni uszczelnianej.

Uszczelnianie filcowe – do smarów plastycznych v < 5 m/s, temperatura do 90oC,

Ra 2,5 m. Powierzchnie czopa polerujemy. Pierścień nasycamy olejem.

Wymiary pierścieni i rowków dobieramy z tabel.

Uszczelnianie gumowe – pierścień uszczelniający, gdy wymagana jest większa szczelność – olej.

Uszczelnienia bezstykowe:- szczelinowo rowkowe,- labiryntowe,- odrzutnikowe,- tarcze ochronne.

Łożyska– nr 23



Łożyska– nr 24



Łożyska– nr 25



Łożyska ślizgowe i ich rodzajeŁożyska ślizgowe i ich rodzaje

Łożysko ślizgoweŁożysko ślizgowe – powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki lub bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska. Jest to łożysko nie posiadające ruchomych elementów pośredniczących. Czop wału lub inny obrotowy element jest umieszczony w cylindrycznej panewce z pasowaniem luźnym.Łożyska ślizgowe dzielą się na:

• suche - okresowo smarowane smarem stałym lub niesmarowane w ogóle. Panewki takich łożysk wykonane są ze stopów łożyskowych lub z tworzyw sztucznych, takich jak teflon. Używane są do połączeń słabo obciążonych i mniej odpowiedzialnych.

• powietrzne - w których dystans między wałem a panewką utrzymywany jest przez poduszkę powietrzną wytworzoną przez sprężone powietrze dostarczane do panewki. Łożyska tego typu stosuje się w urządzeniach precyzyjnych, w których na wałach występują niewielkie siły promieniowe.

• olejowe - część korpusu łożyska wypełniona jest olejem. W czasie ruchu wału, pomiędzy powierzchnią wału a panewką tworzy się cienka warstwa oleju (film olejowy), która jest wystarczająca do podtrzymania wału.

• hydrodynamiczne - w których film olejowy tworzy się samoczynnie wskutek zjawisk hydrodynamicznych powstających w szczelinie

• hydrostatyczne - w tego typu łożyskach dodatkowo do panewki dostarczany jest olej pod ciśnieniem.

Łożyska– nr 26



Łożyska ślizgowe – zalety i wadyŁożyska ślizgowe – zalety i wady

Zalety łożysk ślizgowych:• małe wymiary poprzeczne;• duża żywotność (przy zapewnieniu tarcia płynnego);• cichobieżność i tłumienie drgań;• wygodny montaż (szczególnie łożysk dzielonych);• mały koszt.

Wady łożysk ślizgowych:• duży opór tarcia przy rozruchu;• duża wrażliwość na warunki smarowania;• duże wymiary wzdłużne;• kłopotliwa naprawa.

Łożyska– nr 27



Klasyfikacja łożysk ślizgowychKlasyfikacja łożysk ślizgowych

Zależnie od kierunku obciążeń rozróżniamy: łożyska ślizgowe poprzeczne (rys. a); łożyska ślizgowe wzdłużne (rys. b); łożyska ślizgowe poprzeczno-wzdłużne.

Łożyska– nr 28



Tarcie w łożysku ślizgowymTarcie w łożysku ślizgowym

Tarcie ślizgowe pomiędzy panewką łożyska a czopem wału zależy od:

• materiałów współpracujących;• chropowatości powierzchni współpracujących;• rodzaju smarowania;• sił nacisku.

Rodzaje tarcia:• suche – współpracujące powierzchnie nie są smarowane;• płynne – gdy między powierzchniami czopa i panewki stale występuje

warstewka smaru;• mieszane – przy którym powierzchnie współpracujące częściowo

stykają się (głównie wierzchołkami nierówności), zaś na pozostałym obszarze są rozdzielone warstewką smaru.

Łożyska– nr 29




W łożyskach ślizgowych zawsze dąży się do uzyskania tarcia płynnego, w przeciwnym razie ulegają one szybkiemu zużyciu i muszą być zastąpione łożyskami tocznymi. W praktyce uzyskuje się najczęściej tarcie mieszane.

Uzyskanie tarcia płynnego jest możliwe, gdy ciśnienie smaru w szczelinie jest większe niż naciski jednostkowe czopa na panewkę.

W celu zmniejszenia oporów ruchu pomiędzy panewką i czopem należy wytworzyć warstewkę nośną smaru lub gazu.

Łożyska– nr 30



Smary i smarowanieSmary i smarowanie

Podstawowe zadania smaru:Podstawowe zadania smaru:• zmniejszenie oporów tarcia;• zmniejszenie zużycia łożysk;• zabezpieczenie przed zatarciem i ścieraniem;• chłodzenie.

PodstawowPodstawowee cechy smaru: cechy smaru:• lepkość;• smarowność;• temperatura krzepnięcia i zapłonu;• temperatura kroplenia;• odporność na starzenie się.

Łożyska– nr 31



Rodzaje smarówRodzaje smarów

Rodzaje smarów:

● stałe – grafit, dwusiarczek molibdenu, talk (stosowany w postaci proszku).

● plastyczne – stosowany do łożysk wolnobieżnych lub pracujących okresowo, gdy zachodzi obawa zatarcia. Zasadnicza cecha tych smarów to temperatura kroplenia.

● ciekłe – dzielimy na:

oleje mineralne – (z ropy naftowej) zależnie od lepkości: wrzecionowe, maszynowe, cylindryczne;

oleje silnikowe (syntetyczne) – duża temperatura zapłonu, niska temperatura krzepnięcia, duży wskaźnik lepkości.

Łożyska– nr 32



Rodzaje smarówRodzaje smarów

Ze względu na pochodzenie rozróżniamy smary: ● roślinne,

● zwierzęce,

● mineralne.

Wymogi stawiane smarom:● odporność na utlenianie;

● nie wydzielanie osadu;

● wykazywanie dużego ciepła właściwego;

● wykazywanie dużego przewodnictwa cieplnego.

Łożyska– nr 33



Smary i smarowanieSmary i smarowanie

Do łożysk ślizgowych najczęściej stosuje się smary ciekłe, a zwłaszcza oleje mineralne. Oleje o dużej lepkości umożliwiają powstanie większego ciśnienia w warstwie smaru, nadają się zatem do łożysk o większych obciążeniach. Własności olejów można polepszyć przez stosowanie dodatków, np. przeciwkorozyjnych, polepszających smarność, przeciwdziałających starzeniu się oleju itp.

W łożyskach o dużych prędkościach kątowych wału i niewielkich obciążeniach stosuje się panewki wykonywane z materiałów źle odprowadzających ciepło, np. z tworzyw sztucznych. Jako czynnik smarujący stosuje się wówczas wodę, co równocześnie ułatwia chłodzenia łożyska.

Łożyska– nr 34



Urządzenia smarowniczeUrządzenia smarownicze

Do smarów stałych stosuje się smarownice kapturowe Stauffera (a) i dociskowe sprężynowe (b). Przy smarowaniu przelotowym wykorzystuje się smarownice knotowe (c) lub igłowe (d). Smarowanie obiegowe uzyskuje się przez zastosowanie pierścieni smarujących luźnych lub stałych, albo dzięki zastosowaniu ciśnienia (smarowanie obiegowe ciśnieniowe). Rolę pierścieni smarujących mogą spełniać wieńce. Smarowanie pod ciśnieniem stanowi najdoskonalszy rodzaj smarowania, zapewniający jednocześnie obfity dopływ oleju oraz chłodzenie łożyska i filtrowanie.

Łożyska– nr 35



Materiały łożyskoweMateriały łożyskoweCzop stanowiący część wału lub osi wykonany jest zwykle ze stali, natomiast element łożyska bezpośrednio stykający się z czopem wykonuje się z tzw. materiałów łożyskowych. Materiały te powinny spełniać następujące warunki:• odporność na ścieranie i zatarcie (nieniszczenie wału);• mały współczynnik tarcia i dobre powiązanie z panewką;• łatwe docieranie się;• duża wytrzymałość pozwalająca na stosowanie dużych nacisków

powierzchniowych;• duża odporność chemiczna na oddziaływanie ośrodka, oraz podwyższonej

temperatury;• duża podatność i duże odkształcenia plastyczne (zabezpieczające przed

spiętrzeniem nacisków);• dobre przewodnictwo cieplne;• mały współczynnik rozszerzalności cieplnej;• dobre własności odlewnicze;• dobra obrabialność;• niska cena i łatwość nabycia.

Łożyska– nr 36



Materiały łożyskoweMateriały łożyskowe

Do najczęściej stosowanych materiałów stosowanych na panewki łożysk zalicza się stopy cynowe, zwane babbitami o składzie 89% Sn (cyna), 8% Sb (antymon) i 3% Cu (miedź) lub zbliżonym. Stopy te odznaczają się bardzo dobrymi własnościami ślizgowymi, dobrą odkształcalnością, odpornością na zatarcie i odpornością na korozję. Podobne własności mają stopy ołowiowe, które są nieco miększe ale tańsze. Do innych materiałów stosowanych na łożyska należą:● brązy odlewnicze – cynowe i ołowiowe - duża twardość i wytrzymałość zmęczeniowa, stosowane gdy własności

wytrzymałościowe są ważniejsze od ślizgowych;● mosiądz – ma niższą wytrzymałość ale lepszą odporność na pracę w podwyższonej temperaturze;● stopy aluminium – z miedzią niklem i krzemem. Ich wadą jest duża rozszerzalność cieplna;● żeliwa – stosowane rzadziej ze względu na dużą twardość i małą odkształcalność.

Łożyska– nr 37



Materiały łożyskoweMateriały łożyskowe

Jeżeli smarowanie łożysk jest bardzo utrudnione lub ze względu na warunki pracy należy go uniknąć, stosuje się panewki z materiałów porowatych. Najczęściej są to tuleje prasowane, spiekane i nasycane olejem. Po rozgrzaniu łożyska smar wypływa na powierzchnię panewki, a po obniżeniu temperatury cofa się w głąb porów (łożyska samosmarowne).Poza stopami metali, stosuje się również inne materiały takie jak twarde drewno, tworzywa sztuczne, grafit, szkło (mechanizmy precyzyjne).

Łożyska– nr 38




Tarcie poślizgu – nazywamy opór jaki powstaje, gdy przesuwamy jedno ciało po drugim.

gdzie: – współczynnik tarcia;N – siła nacisku.

N

TNT

Tarcie ślizgowe pomiędzy panewką łożyska a czopem wału zależy od:• materiałów współpracujących;• chropowatości powierzchni współpracujących;• rodzaju smarowania;• sił nacisku.

Łożyska– nr 39



Tarcie w łożysku ślizgowymTarcie w łożysku ślizgowymRodzaje tarcia:SucheSuche – ( = 0,3 0,8) – nie ma smaru na czopie.PółsuchePółsuche – ( = 0,1 0,3) – powstaje na skutek tego, że pod wpływem powietrza czop pokrywa się tlenkiem (korozja); ewentualnie dostają się tam oleje, kurz, woda i inne zanieczyszczenia;GraniczneGraniczne – ( = 0,1 0,3) – to tarcie na powierzchniach ślizgowych na mikroskopijnej warstewce smaru, absorbowanego przez pory metalu;PłynnePłynne – ( = 0,001 0,005) – tarcie to powstaje wtedy gdy powierzchnie ślizgowe przedzielone są warstewką smaru – film olejowy.PółpłynnePółpłynne – ( = 0,005 0,1) – to przypadek gdy grubość filmu olejowego jest za cienka aby rozdzielić współpracujące elementy (najwyższe nierówności zaczepiają o siebie).

Dążymy do uzyskania tarcia płynnegopłynnego. W praktyce uzyskujemy tarcie mieszanemieszane. Uzyskanie tarcia płynnego jest możliwe, gdy ciśnienie smaru w szczelinie jest większe niż naciski jednostkowe czopa na panewkę. W celu zmniejszenia oporów ruchu pomiędzy panewką i czopem powinniśmy wytworzyć warstewkę nośną smaru lub gazu.

Łożyska– nr 40



Smarowanie łożyskSmarowanie łożysk

W zależności od podawania smaru rozróżniamy łożyska:hydrostatycznehydrostatyczne – smar (gaz) podajemy pod ciśnieniem.hydrodynamicznehydrodynamiczne – warstwa nośna smaru (gazu) powstaje na skutek ruchu obrotowego czopa względem panewki i wzajemnego poślizgu między ich powierzchniami poślizgowymi.

Częściej jest stosowana metoda hydrodynamiczna – pod wpływem ruchu obrotowego czopa względem panewki powstaje tzw. klin smarowy. Aby uzyskać klin smarowy musi być zapewniona odpowiednia prędkość obrotowa, odpowiednia ilość smaru, niewielka chropowatość czopa i panewki, niewielki luz łożyskowy. Niespełnienie któregoś z warunków – tarcie półpłynne.

Łożyska– nr 41



Budowa łożysk ślizgowychBudowa łożysk ślizgowych

Podstawową częścią łożysk ślizgowych jest korpus, w którym czop jest osadzony bezpośrednio lub pośrednio. Elementem pośrednim jest najczęściej osadzona tuleja, której powierzchnia wewnętrzna stanowi panewkę łożyska.Korpusy łożysk ślizgowych poprzecznych są wykonywane jako oddzielne elementy maszyn i urządzeń, główne ich rodzaje objęte są normami.

Korpus oczkowy kołnierzowy lekki Korpus dzielony ciężki

Łożyska– nr 42




Korpusy dzielone umożliwiają zastosowanie panewek dwukołnierzowych, co pozwala na ustalenie osiowe łożyskowanego wału. Wykonujemy je z żeliwa lub staliwa.

Korpusy oczkowe – stosowane są w mniejszych łożyskach. Umożliwiają zachowanie prostej konstrukcji korpusu maszyny. Wadą ich jest trudny montaż i demontaż.

Tuleje łożyskowe – stanowią wymienne części łożysk (w większości znormalizowane). Dzielimy je na jednolite i dwudzielne. Tuleje łożyskowe powinny być zabezpieczone przed obrotem i przesunięciem wzdłuż osi (np. kołkiem). W praktyce korzysta się z tulei łożyskowych znormalizowanych.

Łożyska– nr 43




Korpusem łożyska może być fragment korpusu maszyny – panewka łożyska wykonana jest jako osobna tuleja.

Panewki dzielimy na stałe (a) i wahliwe (b). Panwie wahliwe (samonastawne) stosowane są przy dużym ugięciu wału.

Łożyska– nr 44



Dokładność wykonania łożysk. Luzy łożyskoweDokładność wykonania łożysk. Luzy łożyskowe

Uzyskanie właściwych luzów łożyskowych oraz płynnego tarcia jest bardzo trudne. Przy ustalaniu luzów należy uwzględnić:● chropowatość powierzchni;● różnicę w rozszerzalności cieplnej czopa i łożyska;● maksymalną temperaturę pracy łożyska;● konieczność uzyskania stabilnej pracy wału w różnych temperaturach;● własności smaru.

W praktyce wartości luzów łożyskowych, tolerancji, pasowań oraz chropowatości powierzchni ustalane są na drodze doświadczeń.Maksymalne wysokości nierówności na powierzchniach czopa i panewki należy przyjmować w granicach 1 6 m rzadziej 16 m.Do wstępnych obliczeń (gdy nie jest niezbędne uzyskanie tarcia płynnego) można przyjmować następujące pasowania: H7/g6, H7/f7, H7/e8, H7/d8. W ten sposób niezależnie od średnicy czopa określa się jednoznacznie luz łożyskowy.

Łożyska– nr 45



Obliczanie łożysk ślizgowychObliczanie łożysk ślizgowych

Obliczanie łożysk ślizgowych polega na ustaleniu ich wymiarów z warunków wytrzymałościowych oraz sprawdzeniu, czy łożyska nie będą ulegały nadmiernemu rozgrzewaniu w czasie pracy.

Obliczenia głównych wymiarów, tj. średnicy d i długości czynnej łożyska l prowadzone są w sposób przybliżony, gdyż nie wszystkie czynniki decydujące o warunkach pracy łożyska mogą być uwzględnione w ścisły sposób.

Łożyska– nr 46




Czop łożyska jest narażony na zginanie, przy czym obciążenie ciągłe czopa jest zastąpione siłą skupioną F przyłożoną w połowie długości czopa. Naprężenia zginające w niebezpiecznym przekroju można obliczyć wg wzoru:

Zakładając równomierne naciski między powierzchnią panewki i czopa określa się wytrzymałość panewki z warunku na naciski jednostkowe:

Łożyska– nr 47




Zakładając, że wartości rzeczywistych naprężeń zginających oraz nacisków będą bliskie wartościom dopuszczalnym, można wcześniejsze nierówności zastąpić równaniami dzieląc je stronami. Otrzymuje się wówczas zależność:

Oznaczając przez = l/d, wówczas:

Łożyska– nr 48




Średnicę czopa określa wzór:

Czynna długość czopa:

Obliczone wymiary zaokrągla się do wymiarów normalnych, uwzględniając znaki nierówności. Jeżeli średnica czopa otrzymana z obliczeń wału różni się od obliczonej z powyższego wzoru, należy przyjąć wartość większą z tych wartości.

Łożyska– nr 49




Sprawdzenie łożyska na rozgrzewanie wykonuje się przez sprawdzenie wartości iloczynu pśr·v. Iloczyn ten jest określany jako umowna miara ciepła wytwarzanego przez tarcie. Zakładając ograniczenie temperatury pracy łożyska do około 60ºC, można określić dopuszczalne wartości iloczynu (pśr·v)dop i sformułować warunek:

pśr·v (pśr·v)dop

W przypadku niespełnienia tego warunku, należy zwiększyć wymiary czopa lub polepszyć chłodzenie łożyska.

Łożyska– nr 50




Obliczanie łożysk ślizgowych wzdłużnych polega na obliczeniu średnic czopa z warunku na naciski oraz sprawdzeniu na rozgrzewanie.Warunek na naciski przyjmuje postać:

Przy sprawdzaniu łożyska na rozgrzewanie wartość prędkości obwodowej oblicza się na średnicy powierzchni pracującej:

dw

dz

Documents

Projektowanie Inżynierskie