• bullet
  • Rejestracja
  • bullet
Artykuły: Ło&#...

Nawigacja

Łożyska toczne.



Łożyska toczne.




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









Ze względu na rodzaj obciążeń przenoszonych przez łożysko:



• łożysko poprzeczne

• łożysko skośne

• łożysko wzdłużne





Ze względu na kształt elementu tocznego łożyska toczne dzielą się:

łożyska kulkowe łożyska wałeczkowe łożyska stożkowe





łożyska baryłkowe łożyska igiełkowe łożyska toroidalne CARB





Dobór łożysk: wytyczne ogólne





Każda grupa konstrukcyjna łożysk ma charakterystyczne cechy, które określają warunki, w jakich łożyska te najlepiej spełniają swoje zadanie, względnie, w jakich warunkach nie powinny być eksploatowane.



Do podstawowych kryteriów decydujących o doborze łożysk należą:



* ograniczenia wymiarowe łożysk,

* wielkość i kierunek obciążenia,

* prędkość obrotowa,

* możliwości ograniczenia błędów współosiowości,

* wymagania dokładności wykonania i cichobieżność,

* sztywność łożyskowania,



W większości przypadków, co najmniej jeden z wymiarów głównych jest narzucony przez konstrukcję urządzenia - przeważnie średnica otworu.



Do wałów o małych średnicach dobiera się przeważnie łożyska kulkowe zwykłe, a do wałów o dużych średnicach - łożyska walcowe, stożkowe i baryłkowe, jak również w niektórych przypadkach łożyska kulkowe zwykłe. Najniższą wysokość przekroju poprzecznego mają łożyska igiełkowe, walcowe i baryłkowe określonych serii, a w następnej kolejności łożyska kulkowe zwykłe. Jeżeli wielkością ograniczającą przestrzeń jest szerokość łożyska, dobiera się zwykle łożyska walcowe jednorzędowe i kulkowe zwykłe wąskich serii.







Materiały



Pierścienie i części toczne łożysk są wykonywane ze specjalnej stali chromowej ŁH15 lub ŁH15SG (wg PN-75/H-84041) charakteryzującej się wysoką czystością. Dla specjalnych zastosowań, gdzie jest wymagana duża niezawodność pracy łożysk, pierścienie i części toczne wykonuje się ze stali pochodzącej z wytopu próżniowego lub z elektrożużlowego o jeszcze wyższych parametrach czystości. Gatunki stali stosowane do produkcji łożysk w Polsce mają swoje odpowiedniki wśród gatunków stosowanych powszechnie w całym świecie.

Gatunek Skład chemiczny [%]

C Mn Si Cr S max P max

ŁH6 1,05?1,15 0,2?0,4 0,15?0,35 0,4?0,7 0,02 0,027

ŁH9 1,00?1,10 0,2?0,4 0,15?0,35 0,9?1,2 0,02 0,027

ŁH15 0,95?1,10 0,2?0,4 0,15?0,35 1,3?1,65 0,02 0,027

ŁH15SG 0,95?1,10 0,9?1,2 0,4?0,65 1,3?1,65 0,02 0,027







Pierścienie i części toczne są poddawane specjalnej obróbce cieplnej, zapewniającej uzyskanie twardości w granicach 59-65 HRC oraz zapewniającej stabilizację wymiarów w granicach do 120. Na specjalne zamówienie łożyska mogą być przystosowane do pracy w wyższych temperaturach.





Koszyki blaszane są wykonywane zwykle z blachy lub taśmy stalowej nieutwardzonej lub mosiężnej. Jest to najbardziej rozpowszechniony rodzaj koszyków.



W łożyskach większych wymiarów oraz łożyskach pracujących w specjalnych warunkach, są stosowane często koszyki masywne mosiężne. Przy wysokich prędkościach obrotowych stosuje się również koszyki masywne lekkie z tworzyw sztucznych (poliamid, tekstolit itp.).





Trwałość



Trwałość łożysk jest to czas pracy łożyska wyrażony w mln obrotów lub godzinach przy danej prędkości obrotowej, obliczany do chwili wystąpienia pierwszych oznak zmęczenia materiału. Jak wykazały liczne doświadczenia, zjawisko zmęczenia powierzchniowego przebiega nieregularnie i dla pozornie identycznych łożysk pracujących w tych samych warunkach może się zmieniać w szerokich granicach. Dlatego też przyjęto za trwałość umowną określać taką liczbę obrotów, jakie osiągnie bez objawów zmęczenia 90% badanych łożysk w określonych warunkach. Oznacza to, że pozostałe 10% łożysk może wykazać mniejszą trwałość, co mieści się jednak w dopuszczalnych granicach. Trwałość umowną oznacza się symbolem L10. (W tym dokumencie trwałość L należy traktować jako L10). Zależność między trwałością, nośnością ruchową i obciążeniem zewnętrznym określa się z ogólnego wzoru:



L=(C/P)p



gdzie:



* L - trwałość [w mln obrotów]

* C - nośność ruchowa [w daN]

* P - obciążenie zastępcze [w daN]

* p - wykładnik potęgowy wynoszący:

o dla łożysk kulkowych p=3

o dla łożysk wałeczkowych p=10/3







W maszynach i urządzeniach pracujących przy stałej liczbie obrotów na minutę, trwałość łożysk określa się często w godzinach pracy łożyska Lh ze wzoru:



Lh=L*106/n*60=16660/n*(C/P)p [w godzinach]



gdzie:



* n - szybkość obrotowa łożyska [w Obr/min]





W przypadku, gdy rzeczywiście działające obciążenie jest zmienne w czasie oraz gdy jest skośnie skierowane do osi łożyska, należy obliczyć taką wartość stałego obciążenia zastępczego, poprzecznego dla łożysk poprzecznych lub wzdłużnego dla łożysk wzdłużnych, którego działanie wywoła taki sam skutek zmęczeniowy, jak pod działaniem obciążenia rzeczywiście występującego.



W niektórych przypadkach zastosowań, gdy są szczególne warunki pracy i specjalne wykonanie łożysk oraz konieczne jest przeprowadzenie dokładnych obliczeń z uwzględnieniem założonej niezawodności, trwałość łożyska można określać wg poniższej zależności:



Lna=a1*a2*a3*L10 [mln Obr]







gdzie:



* Lna - skorygowana trwałość, przy czym "n" oznacza różnicę między niezawodnością 100% a żądaną oraz "a" oznacza metodę obliczeń za pomocą współczynników a1, a2, a3;

* a1 - współczynnik niezawodności

* a2 - współczynnik materiałowy

* a3 - współczynnik warunków pracy (zależny głównie od smarowania i czystości łożyskowania).





Wartości współczynnika a1 w zależności od wymaganej niezawodności:











Wartość współczynnika materiałowego a2 zależy od jakości materiału zastosowanego do wykonania pierścieni i części tocznych łożysk. W przypadku stosowania "konwencjonalnej" wysokogatunkowej stali chromowej ŁH15 lub ŁH15SG współczynnik a2=1.



W przypadku, gdy stal ta jest bardziej czysta, na przykład w wyniku wytopu elektrożużlowego lub próżniowego, można przyjąć, że współczynnik a2 będzie wyższy od 1. Wartość jednak tego współczynnika zależy od warunków eksploatacji. Jeśli stal jest wytopu próżniowego lub elektrożużlowego, podnosi się odporność na zmęczenie materiału, natomiast nie zmienia się odporność na ścieranie. Z tego względu, jeśli nie są zachowane właściwe warunki smarowania i czystości łożyskowania, współczynnik a2, nawet w przypadku idealnej stali, nie osiągnie wartości wyższej od 1.



Współczynnik a3 zależy przede wszystkim od warunków eksploatacji, to znaczy smarowania i czystości. Tak więc obydwa współczynniki a2 i a3 są od siebie współzależne. Dlatego też podany wzór do obliczania Lna może być wykorzystany tylko w przypadku, gdy znane i sprawdzone (na podstawie wieloletniej praktyki) warunki eksploatacyjne.







Niektórzy producenci łożysk zalecają posługiwanie się połączonym współczynnikiem a23, którego wartość może wahać się w granicach 0,5-5.



Przy doborze łożyska jest niezbędne rozważenie wymaganej trwałości w zależności od zastosowania.











Ogólne wytyczne doboru trwałości Lh







Rodzaj maszyny Lh [h]





Przyrządy i aparaty rzadko używane: aparaty pokazowe, 500

urządzenia do zaciemniania, mechanizmy

drzwi przesuwnych, aparaty medyczne





Silniki lotnicze 500 - 1000





Silniki samochodowe - wały korbowe 1000 – 2000

i korbowody: samochody osobowe i lekkie ciężarowe





Silniki samochodowe - wały korbowe 3000 - 5000

i korbowody: samochody ciężarowe i ciągniki (Diesel)





Silniki samochodowe: przekładnie zębate 4000 - 6000





Maszyny o krótkich okresach pracy, 4000 - 8000

pracujące na stałe (przerwy w pracy

nie mają większego znaczenia): narzędzia ręczne,

podnośniki w fabrykach, maszyny o napędzie ręcznym,

dźwigi montażowe, urządzenia dźwigowe

w odlewniach, maszyny gospodarstwa domowego

i biurowego, małe wentylatory, maszyny rolnicze





Maszyny pracujące nie stale 8000 - 12500

(konieczna duża niezawodność pracy): maszyny

pomocnicze w siłowniach, maszyny poruszające

transportery w produkcji ciągłej, podnośniki,

dźwigi, obrabiarki rzadziej używane,

walce robocze w walcarkach





Maszyny do pracy 8 godzin na dobę, 12500 - 20000

nie w pełni wykorzystane: silniki elektryczne stałe,

silniki spalinowe stałe, przekładnie zębate





Maszyny do pracy 8 godzin na dobę, 20000 - 32000

w pełni wykorzystane: obrabiarki do metali,

dźwignice pracujące nieprzerwanie, dmuchawy





Pojazdy szynowe: silniki trakcyjne, 32000 - 50000

prądnice do oświetlania





Maszyny do pracy ciągłej (24 godziny): sprężarki, 50000 - 63000

pompy, taśmowe urządzenia

przeładunkowe, wyciągi kopalniane,

duże silniki elektryczne, maszyny pracujące nieprzerwanie, wirówki





Statki i okręty: wały napędowe, 63000 - 100000

urządzenia główne pomocnicze, silniki spalinowe, pompy





Maszyny do pracy ciągłej (24 godziny) 100000 - 200000

o wymaganym wielkim stopniu pewności

pracy: maszyny do przeróbki celulozy i papiernicze,

siłownie, pompy kopalniane, miejskie stacje pomp,

maszyny o nieprzerwanej pracy na statkach handlowych







Dodatkowe obciążenia dynamiczne łożysk





W wielu przypadkach dokładne określenie obciążeń łożysk sprawia pewne trudności, a często jest możliwe jedynie oszacowanie ich wielkości na podstawie obciążeń występujących w maszynach i urządzeniach o podobnych parametrach i warunkach pracy. Jedną z przyczyn powyższych trudności jest powstawanie podczas pracy dodatkowych sił dynamicznych powodujących wzrost obciążeń łożysk.



Można wyróżnić dwa rodzaje tych sił. Pierwszy wynika ze zmienności oporów napędzanego urządzenia. Drugi rodzaj to siły powstające w wyniku geometrycznej niedokładności elementów i części maszyn współpracujących z łożyskami. Wszystkie te siły powodują zmniejszenie trwałości zmęczeniowej łożysk i powinny być uwzględnione przy ich doborze. Przykładem są różnego rodzaju przekładnie zębate, gdzie siły dynamiczne powstają na zewnątrz i wewnątrz przekładni.



Składnik zewnętrzny jest powodowany przez urządzenia połączone z przekładnią, natomiast wewnętrzny wynika głównie z błędów wykonania wieńców kół zębatych. W przekładniach pasowych obliczone w zależności od przenoszonej mocy napięcie użyteczne pasa powinno uwzględniać również wielkość dodatkowych sił dynamicznych, które wystąpią podczas pracy przekładni. Zależą one od rodzaju zastosowanych pasów i napięcia wstępnego. W maszynach elektrycznych niewyważenie części osadzonych na wale wywołuje obciążenie wirujące, dodatkowo obciążające łożyska. Innym źródłem dodatkowych obciążeń jest występowanie jednostronnego naciągu magnetycznego wywołanego nieliniowym rozkładem pola magnetycznego w maszynie.













Przy doborze łożysk kół jezdnych pojazdów, dodatkowe siły dynamiczne uwzględnia się w zależności od prędkości, warunków jazdy i rodzaju nawierzchni. W takich przypadkach dla określenia rzeczywiście występujących obciążeń i wyznaczenia obciążeń zastępczych jest wygodniej posługiwać się wzorem:





Pd=P*fd



gdzie:





* fd - współczynnik nadwyżek dynamicznych, którego przybliżone wartości należy przyjmować z tabeli poniżej

* P - obciążenie zastępcze obliczone bez uwzględnienia nadwyżek dynamicznych

* Pd - obciążenie zastępcze



Wartości współczynników nadwyżek dynamicznych













Obciążenia zastępcze łożysk



Do obliczenia trwałości łożysk oraz do sprawdzenia prawidłowości doboru wielkości łożyska jest niezbędna znajomość wielkości obciążenia zewnętrznego działającego na łożysko, a do określenia przewidywanej trwałości w godzinach również prędkość obrotowa.



Trwałość łożyska oblicza się ze wzorów:



L=(C/P)p [w mln obrotów]



Lh=L*106/n*60=16660/n*(C/P)p [w godzinach]



gdzie:





* L - trwałość [w mln obrotów]

* C - nośność ruchowa [w daN]

* P - obciążenie zastępcze [w daN]

* p - wykładnik potęgowy wynoszący:



o dla łożysk kulkowych p=3

o dla łożysk wałeczkowych p=10/3







Jeśli prędkości obrotowe i obciążenia zewnętrzne nie zmieniają się w czasie, a obciążenia działają ściśle w kierunku poprzecznym dla łożysk poprzecznych lub ściśle wzdłużnie dla łożysk wzdłużnych, to trwałość można obliczyć z wyżej podanych wzorów. W praktyce jednak takie przypadki prawie nigdy nie występują - przeciwnie - w większości wypadków w czasie całej eksploatacji obciążenia zmieniają zarówno wartości, jak i kierunki, zmianom podlegają również prędkości obrotowe.









Z tych względów istnieje konieczność obliczenia takiego obciążenia zastępczego, pod którego działaniem skutek "zmęczenia" będzie taki sam, jak pod wpływem działania obciążeń rzeczywistych.



W zależności od rodzajów zmian i kierunków działania obciążeń oraz zmian prędkości obrotowych, stosuje się różne sposoby określania obciążeń zastępczych.



W przypadku, gdy na łożysko poprzeczne działa stałe obciążenie skośne, należy je rozłożyć na składową poprzeczną i wzdłużną. Obciążenie zastępcze oblicza się ze wzoru:



P=XPp+YPw



gdzie:





* P - obciążenia zastępcze łożyska [w daN]

* Pp - składowa poprzeczna obciążenia [w daN]

* Pw - składowa wzdłużna obciążenia [w daN]

* X - współczynnik obciążenia poprzecznego

* Y - współczynnik obciążenia wzdłużnego





W tabelach wymiarowych łożysk są podane wszystkie niezbędne dane do obliczenia obciążenia zastępczego. Wartości te zostały przyjęte lub obliczone według wzorów ISO, zgodnie z dokumentem 281/1-1977/E.



Jeżeli na łożyska kulkowe działa jedynie obciążenie wzdłużne, wówczas pracują one jako łożyska skośne. Wartości współczynników X i Y zależą od stosunku Pw/Co oraz od wielkości luzu poprzecznego. Zdolność tych łożysk do przenoszenia obciążeń wzdłużnych wzrasta przy zastosowaniu łożysk z luzem powiększonym. Dotyczy to tylko przypadków, gdy Pw/Pp>e, gdzie:





• e - wielkość charakteryzująca konstrukcję wewnętrzną łożyska poprzecznego w zakresie zdolności przenoszenia obciążeń.







Szybkości graniczne



Największa dozwolona szybkość obrotowa dla danego łożyska nazywa się dopuszczalną szybkością obrotową lub graniczną szybkością obrotową ngr.



Granicznej szybkości obrotowej nie da się wyznaczyć ściśle na drodze rachunkowej, gdyż zależy ona od bardzo wielu czynników, takich jak:





* typ i konstrukcja wewnętrzna łożyska,

* wielkość łożyska,

* konstrukcja i materiał koszyka,

* dokładność wykonania łożyska,

* obciążenie zewnętrzne łożyska,

* sposób smarowania i chłodzenia.

Podane w tabelach wartości granicznej szybkości obrotowej ngr zostały opracowane na podstawie wieloletnich doświadczeń producentów i użytkowników łożysk.



Wartości tych nie powinno się w zasadzie przekraczać, może to bowiem doprowadzić do rozerwania koszyka, bądź też do wzrostu temperatury, pogorszenia warunków smarowania i odprowadzenia ciepła, a w efekcie do zniszczenia łożyska.



W następujących przypadkach należy się liczyć z koniecznością obniżenia dopuszczalnej granicy szybkości obrotowej do wartości no przy smarowaniu smarem stałym:



1. gdy łożyska są silnie obciążone, tzn. gdy C/P10, gdzie tg?=Pw/Pp graniczną szybkość obrotową należy zmniejszyć proporcjonalnie do kąta ? przyjmując, że dla ?=90, tzn. gdy Pp=0 i działa tylko obciążenie Pw, obniżona graniczna szybkość obrotowa wynosi:





no=k*ngr



gdzie:





* k=0,8 - dla łożysk kulkowych zwykłych

* k=0,6 - dla łożysk baryłkowych

* k=0,45 - dla łożysk stożkowych

* k=0,35 - dla łożysk kulkowych wahliwych.





W przypadku, gdy łożyska mają pracować przy szybkości obrotowej bliskiej granicznej, należy zwracać szczególną uwagę na warunki i odprowadzanie ciepła w węźle łożyskowym oraz na właściwy dobór środka smarnego.



W niektórych przypadkach jest dopuszczalne przekraczanie granicznej szybkości obrotowej. Wymaga to jednak spełnienia pewnych niezbędnych warunków związanych zarówno z konstrukcją łożysk, jak i rozwiązaniem węzłów łożyskowych.



Jako podstawowe kryteria wymienić można:



* zastosowanie podwyższonych klas dokładności P6, P5, P4,

* specjalna konstrukcja pierścieni łożysk i koszyków,

* zastosowanie smarowania olejowego z chłodzeniem lub mgły olejowej.





W przypadkach, gdy zajdzie potrzeba przekroczenia granicznych szybkości obrotowych - niezależnie od podanych wskazówek - przy doborze łożysk należy skonsultować się z Pionem Technicznym.











Tarcie



Całkowite tarcie łożyska jest sumą tarcia toczenia, ślizgania oraz smarowania.



Moment tarcia w łożysku oblicza się ze wzoru:



M=u*P*d/2



gdzie:





* M - moment tarcia w łożysku [w Nm]

* u - współczynnik tarcia (umowny)

* P - obciążenie łożyska [w N]

* d - średnica otworu łożyska [w mm]





Dla dokładniejszych obliczeń momentu tarcia stosuje cię zależność:



M=M0+M1



Moment tarcia M0, niezależny od obciążenia oblicza się ze wzoru:



M0=f0*10^-7*(v*n)2/3*dm3



gdzie:





* M0 - moment tarcia niezależny od obciążenia [w Nmm]

* f0 - współczynnik zależny od rodzaju łożyska i smarowania

* v - lepkość kinetyczna oleju, lub w przypadku smaru mazistego lepkość oleju bazowego [w mm2/s]

* n - prędkość obrotowa [w Obr/min]

* dm - średnica podziałowa łożyska dm=(d+D)/2 [w mm]





Równanie ma zastosowanie dla v*n>=2000, a dla iloczynu v*n




Przykładowe prace

Spółki osobowe

Spółki osobowe Spółki osobowe charakteryzują się tym, że podstawę ich istnienia i działalności stanowią wspólnicy. Skład osobowy takich spółek ma zatem cechę trwałości, zaś istotnego znaczenia nabierają osobiste cechy wspólników. Wspólnicy bezpośre...

Wszystko o decentralizacji

Wszystko o decentralizacji Rozmieszczenie uprawnień decyzyjnych w zaplanowanym układzie hierarchicznym stanowisk jest na tyle ważne, że rozpatruje się je jako odrębną cechę struktury organizacyjnej, tj. stopień centralizacji-decentralizacji. Centralizację i decentralizacj...

Kim musi być współczesny menedżer

Kim musi być współczesny menedżer Spis treści Wstęp 3 Rozdział I. Role menedżerów. 4 1. Role interpersonalne. 4 2. Role informacyjne. 4 3. Role decyzyjne. 4 Rozdział II. Podział menedżerów. 5 1. Ze względu na predyspozycje psychiczne. 5 2. Ze wzgl...

Mit o Dedalu i Ikarze

Mit o Dedalu i Ikarze Na podstawie Mitologii Jana Parandowskiego... Minos i Pazyfae mieli dziecko, które było kształtu byka i człowieka. Wyrósł on na groźnego potwora i nazwano go Minotaurem. By odseparować potwora od ludzi król kazał wybudować labirynt. Po zabiciu Minotaura kaza...

Płytka równoległoscienna i załamanie światła

Płytka równoległoscienna i załamanie światła Płytka równoległościenna jest to płytka ograniczona dwiema równoległymi powierzchniami, wykonana z materiału przepuszczającego światło. Płytki równoległościenne, zwane także płasko równ...

Pieśń o Rolandzie

Pieśń o Rolandzie Na początku poznajemy strony, które biorą udział w wojnie. Jedną z nich jest cesarz Karol Wielki, a drugą król Saragossy, Marsyl. Dowiadujemy się, co aktualnie dzieje się na ich dworach. Marsyl proponuje Karolowi Wielkiemu zawarcie pokoju. Cesarz z odpowiedzią w...

Jaka będzie wyglądała Unia Europejska w 2020?

Jaka będzie wyglądała Unia Europejska w 2020? Przyszłość Unii Europejskiej stoi przed znakiem zapytania, a światowi politycy czy politologowie zastanawiają się na tym pytaniem... Warto się zastanowić jakie państwa wzmocnią swoją pozycje w Unii Europejskiej, a ...

Energia jądrowa

Energia jądrowa Odkrycie w 1896 roku przez H. Becquerela promieniotwórczości było pierwszym krokiem w rozwoju energetyki jądrowej. W elektrowni jądrowej energię uzyskujemy nie ze spalania palin kopalnych, lecz z rozczepiania jąder atomowych. Kocioł zostaje zastąpiony reaktorem ją...

Zobacz wszystkie

Nawigacja

Tagi

studia szkoła streszczenie notatka ściąga referat wypracowanie biografia opis praca dyplomowa opracowania test liceum matura książka

Prawa

Do g?ry