PŚ Politechnika Śląska w Gliwicach
Instytut Automatyki
Zakład Inżynierii Systemów
IA
Politechnika Śląska | Instytut Automatyki | Zakład Inżynierii Systemów | PCWS
Łożyska ślizgowe
Podstawowe wiadomośći ogólnie o łożyskach i łożyskach ślizgowych,
klasyfikacja i charakterystyka

W celu zapewnienia prawidłowej pracy elementów maszyn poruszających się ruchem obrotowym (osi, wałów oraz części maszyn na nich osadzonych) powinno być zachowane stałe położenie osi obrotu wałów względem nieruchomej podstawy (np. korpusu obrabiarki). Zadanie to spełniają łożyska, a ustalenie położenia osi i wałów względem korpusów maszyn i urządzeń nazywa się łożyskowaniem.

Łożyska są obciążone siłami wynikającymi z ciężaru wałów i osadzonych na nich elementów (kół zębatych i pasowych, sprzęgieł itp.) oraz siłami pochodzącymi od obciążenia wałów i osi. Łożyska wywierają na wał reakcje równe, co do wartości siłom obciążającym łożysko i przeciwnie zwrócone.

Aby łożyska spełniały podane zadania, tzn. zapewniały ruch obrotowy wału i utrzymanie stałego położenia jego osi obrotu oraz przenosiły obciążenia, powinny się one charakteryzować małymi oporami ruchu, stabilną pracą, niezawodnością działania oraz odpornością na zużycie, czyli trwałością. Powinny tez spełniać określone wymagania technologiczno-konstrukcyjne.

Łożyska generalnie można podzielić na ślizgowe (rys. 1) i toczne (rys.2). W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki lub bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska, zatem w czasie pracy występuje tarcie ślizgowe.

łożysko ślizgowe      łożysko ślizgowe

bez rowka smarnego       z rowkiem smarnym
Rys. 1 Przykłądy łożysk ślizgowych

W łożyskach tocznych powierzchnie czopa i gniazda są rozdzielone częściami tocznymi, które umożliwiają ruch obrotowy czopa bez poślizgu względem oprawy dzięki przetaczaniu się. Wówczas zamiast tarcia ślizgowego występuje tarcie toczne.


łożysko kulkowe        łożysko kulkowe
Łożysko kulkowe      Łożysko wałkowe
Rys. 2 Przykłady łożysk tocznych

Poniżej przedstawione zostały przykłady stosowania łożysk ślizgowych, które określają pośrednio również ich wady i zalety.

Łożyska ślizgowe stosuje się:
• przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń (nawet do kilku MN w przypadku łożysk o    średnicy powyżej 1 m), a także przy obciążeniach udarowych,
• gdy konieczne jest, aby łożyska tłumiły drgania wału,
• przy dużych prędkościach obrotowych i możliwości uzyskania tarcia płynnego,
• w razie konieczności stosowania łożysk (lub panwi) dzielonych,
• gdy wymagana jest cichobieżność łożyska,
• gdy osiągnięcie bardzo dużej dokładności montażu (koniecznej przy łożyskach tocznych)    jest utrudnione,
• przy drobnych konstrukcjach o bardzo małych obciążeniach (m. in. w urządzeniach    mechaniki precyzyjnej).

Wybór rodzaju łożysk (ślizgowych lub tocznych) może być może być uzależniony od szeregu innych czynników: od warunków pracy, konstrukcji wału, od sposobu smarowania (zależnego między innymi od możliwości doprowadzenia smaru do łożyska), od względów technologicznych związanych z naprawą i wymianą łożysk itd.

Klasyfikacja i charakterystyka łożysk ślizgowych:

W technice spotyka się bardzo wiele różnego rodzaju łożysk ślizgowych. Wystarczy tu wskazać łożyska np. w zegarku o mikroskopijnych wymiarach i łożyska wolnobieżnych dużych maszyn o średnicach większych od 1000mm. Pierwsze o obciążeniach równych ułamkom grama, drugie o obciążeniach kilkuset tysięcy kilogramów. Jedne mają prędkości poślizgu znikomo małe, w innych prędkości te przekraczają 100m/s. Łożyska te wykonywane są z bardzo różnych materiałów, począwszy od standardowych stopów łożyskowych, brązów, czy też stali skończywszy na tworzywach sztucznych i intermetalach.

Systematyczny podział łożysk ślizgowych można przeprowadzić z rozmaitych punktów widzenia:

1) Ze względu na kierunek obciążeń, działających na łożysko:

• poprzeczne (rys 3a), przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi    obrotu wału.
• wzdłużne (rys. 3b), obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu wału.
• poprzeczno-wzdłużne (rys. 3c), przeznaczone do przejmowania obciążeń zarówno    prostopadłych,    jak i zgodnych z kierunkiem osi obrotu.

schematy pbciążeń
        Rys. 3 Rodzaje obciążenia łożysk ślizgowych. a) poprzeczne, b) wzdłużne,                 c) poprzeczno-wzdłużne

2) Ze względu na prędkość obrotową:

• o stałej prędkości obwodowej, poza chwilami rozruchu i zatrzymania maszyny prędkość    obrotowa jest stała, a zatrzymywanie maszyny występuje rzadko
• o zmiennej prędkości obwodowej, prędkość obrotowa jest zmienna co do wartości i ew.    co do kierunku
• o ruchu obrotowym oscylacyjnym, wartość i kierunek prędkości obrotowej są    periodycznie    zmienne

3) Ze względu na wartość i kierunek obciążenia, działających na łożysko:

• łożyska obciążone statycznie, obciążenie jest stałe, co do wartości i co do kierunku
• łożyska obciążone dynamicznie, wartość obciążenia jest stała, a kierunek zmienny,    wartość obciążenia zmienna a kierunek stały , wartość obciążenia i kierunek są zmienne

4) Ze względu na możliwość wychylenia panwi względem korpusu:

• stałe, brak możliwości wychylenia panwi względem korpusu (rys. 4a).
• wahliwe, istnieje możliwość wychylenia panwi względem korpusu (rys. 4b).

schematy pbciążeń
Rys. 4 Rozkład sił na styku czopa i panwi w łożysku ślizgowym: a) z panwią stałą,         b) z panwią wahliwą

W łożysku ślizgowym stałym, panew jest sztywno zamocowana w korpusie. W takim łożysku, w rezultacie niedokładności montażu, drgań, uginania się wału, zmian temperatury i innych czynników, osie otworu łożyska i czopa wału nie są równoległe. Powoduje to nierównomierny rozkład nacisków wzdłuż powierzchni styku czopa i panwi, co schematycznie przedstawia Rys. 2.4a. Zjawisko to jest powodem nierównomiernego zużywania zarówno czopa jak i panwi. W celu częściowego wyrównania nacisków, często panew jest wykonywana z materiałów podatnych na uginanie, np. miękkich metali lub tworzyw sztucznych. Znacznie lepsze wyrównanie nacisków i równomierności zużywania współpracujących powierzchni jest uzyskiwane w przypadku łożysk ślizgowych wahliwych (tzw. łożysk samonastawnych lub z panwią wahliwą). W łożysku takim, którego schemat przedstawia Rys. 2.4b, panew jest osadzona w korpusie, w sposób umożliwiający jej wahania względem korpusu.


5) Ze względu na sposób podawania smaru, rozróżnia się łożyska ślizgowe:

hydrostatyczne (aerostatyczne), w których warstwa nośna smaru (gazu) podawana jest     pod ciśnieniem,
hydrodynamiczne (aerodynamiczne), w których warstwa nośna smaru (gazu) powstaje na    skutek   ruchu  obrotowego   czopa   względem   panwi  i wzajemnego poślizgu między ich    powierzchniami ślizgowymi.

Można również rozróżnić łożyska smarowane smarami ciekłymi, gazowymi i stałymi. Największy wpływ na zróżnicowanie łożysk pod względem konstrukcyjnym ma jednak kierunek obciążenia w stosunku do osi wału (podział na łożyska poprzeczne, wzdłużne i poprzeczno-wzdłużne). W tych trzech przypadkach dalsze zróżnicowanie łożysk wynika z konstrukcyjnego ukształtowania powierzchni nośnych.

Do góry


Materiał zaczerpnięty z literatury [2] i [8]