Rodzaje Łożysk
Istnieją dwie główne kategorie łożysk: ślizgowe i przeciwcierne (toczne). Łożyska ślizgowe działają na zasadzie ruchu ślizgowego, podczas gdy łożyska toczne działają na zasadzie ruchu tocznego.
Łożyska Ślizgowe (Łożyska Tarcia Ślizgowego)
Łożyska ślizgowe działają na zasadzie tarcia ślizgowego i nie wykorzystują elementów tocznych; są zazwyczaj cichsze niż łożyska przeciwcierne, ponieważ nie mają ruchomych części. Łożyska ślizgowe mogą być stosowane w aplikacjach obrotowych lub liniowych. Na przykład, wał obracający się w otworze to przykład łożyska ślizgowego używanego do ograniczenia ruchu obrotowego; szuflada przesuwna to przykład aplikacji liniowej. Łożyska ślizgowe są zazwyczaj wybierane do aplikacji o dużym obciążeniu i niskiej prędkości.
Łożyska ślizgowe są również nazywane łożyskami ślizgowymi, łożyskami cienkowarstwowymi, łożyskami filmowymi, łożyskami panewkowymi, łożyskami z białego metalu, łożyskami z metalu Babbitta, łożyskami hydrodynamicznymi i łożyskami hydrostatycznymi. Niestety, te terminy nie zawsze są stosowane poprawnie, co prowadzi do zamieszania. Na przykład, łożyska z metalu Babbitta to łożyska wykonane z metalu Babbitta (miękkiego stopu metali), ale ludzie często nazywają wszystkie łożyska ślizgowe ‘łożyskami Babbitta’, co jest niepoprawne.
Łożyska metalowe ślizgowe są wykorzystywane w wielu dużych maszynach, w tym w turbinach parowych i dużych morskich jednostkach dwusuwowych, ale są również używane w prawie wszystkich silnikach spalinowych (IC), ponieważ pozwalają na montaż łożyska w dwóch lub więcej oddzielnych częściach.
Smarowanie Łożysk Ślizgowych
Przesuwanie jednego materiału po drugim powoduje tarcie, ciepło i zużycie. Poza zastosowaniami o bardzo niskim obciążeniu, łożysko ślizgowe zawsze będzie używać jakiejś formy smaru w celu zmniejszenia tarcia. Teoretycznie możliwe jest użycie wielu cieczy i gazów jako smarów, chociaż najczęściej stosowany jest olej mineralny. Inne sprawdzone smary to woda, ciekły czynnik chłodniczy, nafta, benzyna, różne kwasy, a nawet stopiony metal. Zobacz nasz artykuł o smarowaniu łożysk dla dalszych szczegółów.
Smar łożysk ślizgowych oddziela całą powierzchnię łożyska od powierzchni obciążenia, dzięki czemu teoretycznie nie ma kontaktu między dwoma powierzchniami ślizgowymi. Chociaż teoretycznie nie ma kontaktu między powierzchniami, w rzeczywistości bardzo trudno jest całkowicie oddzielić te dwie powierzchnie przez cały czas.
Smarowanie Łożysk Ślizgowych
Większość łożysk ślizgowych wykorzystuje smar ciekły. Na przykład, prawie wszystkie samochody używają jakiegoś systemu smarowania olejem. Olej jest pompowany do przestrzeni między powierzchniami łożyska a powierzchnią obciążenia (smarowanie hydrostatyczne), co tworzy cienką warstwę oleju, która teoretycznie całkowicie oddziela dwie powierzchnie ślizgowe. Gdy silnik pracuje (czterosuwowy lub dwusuwowy), możliwe jest smarowanie silnika dzięki ruchowi wału (smarowanie hydrodynamiczne).
Łożyska ślizgowe nigdy nie powinny być używane bez dostarczania jakiejś formy smarowania, zużycie przy rozruchu jest zazwyczaj większe niż zużycie podczas całego okresu pracy silnika.
Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasz Kurs Wideo o Łożyskach! Kurs zawiera quiz, podręcznik, a po jego ukończeniu otrzymasz certyfikat. Miłej nauki!
Łożyska Płynne (Hydrostatyczne i Hydrodynamiczne)
Łożyska płynne to łożyska, które wykorzystują cienką warstwę oleju lub gazu do całkowitego oddzielenia powierzchni łożyska od obciążenia. Ten typ łożyska jest używany w aplikacjach o dużym obciążeniu i wysokiej prędkości. Łożyska płynne są klasyfikowane jako hydrostatyczne i/lub hydrodynamiczne.
Łożyska hydrostatyczne są smarowane za pomocą zewnętrznej pompy, która utrzymuje statyczne ciśnienie. Na przykład, system smarowania może składać się z miski olejowej, pompy i łożysk. System jest hydrostatyczny, ponieważ pompa olejowa zapewnia potrzebne ciśnienie statyczne do smarowania.
Łożyska hydrodynamiczne są smarowane przez ruch samego wału. Ruchomy wał obraca się i tworzy klin olejowy między powierzchniami kontaktowymi łożyska.
Możliwe jest, aby łożysko było zarówno hydrodynamiczne, jak i hydrostatyczne. Na przykład, pompa olejowa może smarować łożyska przed uruchomieniem silnika (smarowanie hydrostatyczne), ale pompa wyłącza się, gdy silnik jest w ruchu (smarowanie hydrodynamiczne).
Materiały Ofiarne
Materiał łożysk ślizgowych jest wybierany jako ofiarne w porównaniu do panewki (obszar na wale, gdzie znajduje się łożysko), do której jest zamontowany. Jeśli dwa materiały są pocierane o siebie, materiał ofiarny to materiał, który zaczyna się zużywać jako pierwszy. Łożyska ślizgowe są ofiarne, ponieważ w przeciwnym razie zużywałaby się panewka, a nie łożysko. Jest to niepożądane, ponieważ panewka (część wału) jest zazwyczaj droższa i trudniejsza do wymiany niż łożysko.
Co to jest łożysko panewkowe?
Obszar na wale, który łączy się z łożyskiem, jest znany jako panewka. Łożysko panewkowe to łożysko, które jest zamontowane na panewce, ale może być również nazywane łożyskiem ślizgowym lub łożyskiem z metalu Babbitta itp. (jeśli jest wykonane z metalu Babbitta), co również byłoby poprawne. Ponieważ wiele nazw jest poprawnych, ale czasami stosowanych niepoprawnie, często dochodzi do zamieszania dotyczącego nazewnictwa łożysk ślizgowych. Łożyska panewkowe mogą być wykonane z jednego kawałka (solidne), lub wielu kawałków (dzielone lub wieloczęściowe), i mogą być smarowane lub niesmarowane.
Solidne, Dzielone lub Wieloczęściowe
Łożyska ślizgowe mogą być solidne, dzielone lub wieloczęściowe. Solidne łożysko ślizgowe to najprostsza forma łożyska, składa się z cylindra z otworem wywierconym przez oś centralną. Łożyska dzielone są podobne do łożysk solidnych, ale łożysko składa się z dwóch części. Łożyska wieloczęściowe składają się z więcej niż dwóch części. Przykłady solidnych łożysk ślizgowych to tuleje i rękawy.
Przykłady dzielonych łożysk ślizgowych to łożyska panewkowe wału korbowego.
360 lub 180 Stopni Kontaktu
Łożysko ślizgowe, które ma 360-stopniowy kontakt z panewką, nazywane jest ‘łożyskiem pełnego kontaktu’, lub ‘pełnym łożyskiem’. Łożysko ślizgowe, które ma 180-stopniowy kontakt -lub mniej- z panewką, nazywane jest ‘łożyskiem częściowego kontaktu’. Jeśli średnica wału jest większa niż średnica wewnętrzna łożyska, łożysko jest klasyfikowane jako ‘łożysko panewkowe dopasowane’.
Łożyska pełnego kontaktu są używane, gdy obciążenie się zmienia i może działać w kilku kierunkach; wał korbowy silnika używa łożysk pełnego kontaktu. Łożyska częściowe są używane, gdy obciążenie jest stałe i działa tylko w jednym kierunku.
Łożysko Cylindryczne Ślizgowe
Łożyska cylindryczne ślizgowe to najprostszy projekt łożyska ślizgowego. Ten typ łożyska składa się z cylindra z otworem wywierconym przez oś centralną, nie ma kanałów smarujących. Niesmarowane łożyska cylindryczne nadają się tylko do niskich obciążeń. Wiele łożysk smarowanych gazem to cylindryczne łożyska ślizgowe, w tym te używane w dyskach twardych komputerów (starego typu, które wykorzystywały obracający się magnetyczny dysk).
Zastosowania łożysk cylindrycznych ślizgowych są ograniczone, chyba że projekt zostanie zmodyfikowany. Dodanie jakiegoś sposobu wprowadzania smaru na powierzchnie łożyska pozwala na użycie łożyska przy wyższych obciążeniach i prędkościach. Otwory olejowe i rowki olejowe są używane do rozprowadzania smaru na powierzchniach nośnych łożyska. Najczęstsze typy smarowanych łożysk cylindrycznych to łożysko czterowarstwowe i łożysko eliptyczne.
Łożyska Ślizgowe, Dzielone i Wieloczęściowe
Dzielone łożyska ślizgowe są używane z kilku powodów:
- Dzielone łożyska mogą być montowane na wałach, które nie są ciągle proste.
- Dzielone łożyska mogą być montowane bez zdejmowania wału.
Łożyska Tulejowe
Łożyska tulejowe to cylindryczne łożyska ślizgowe, które zostały wykonane z dwóch oddzielnych materiałów. Ten typ łożyska ma cienką warstwę na powierzchni łożyska, która łączy się z panewką. Powierzchnia łożyska, która styka się z panewką, jest zazwyczaj pokryta materiałem ofiarnym, np. miękkim metalem, podczas gdy główne ciało łożyska (nie stykające się z panewką) jest wykonane z innego materiału, np. stali.
Łożyska Tulejowe
Łożyska tulejowe to cylindryczne łożyska ślizgowe wykonane z jednego kawałka materiału. Istnieje tylko jedna różnica między łożyskiem tulejowym a łożyskiem tulejowym; łożyska tulejowe używają cienkiej warstwy materiału łożyskowego, która łączy się z wałem, podczas gdy łożyska tulejowe są wykonane w całości z jednego materiału. Tuleje są zazwyczaj cieńsze niż tuleje i są strukturalnie słabsze.
Sferyczne
Sferyczne łożyska ślizgowe są używane, gdy niedopasowanie może utrudniać użycie innych projektów łożysk. Wewnętrzny pierścień łożyska jest swobodny do obracania się w sferycznym pierścieniu zewnętrznym, co pozwala łożysku na obracanie się/obracanie w celu dopasowania do orientacji wału. Inne typy sferycznych łożysk obejmują sferyczne łożysko wałeczkowe.
Sferyczne Łożysko Ślizgowe
Sferyczne łożyska ślizgowe są klasyfikowane jako ‘wymagające konserwacji’ lub ‘bezobsługowe’.
Sferyczne łożyska bezobsługowe używają materiału PTFE do oddzielenia pierścieni wewnętrznego i zewnętrznego; ten typ łożyska jest czasami nazywany ‘PTFE na metalu’. PTFE samosmaruje się i łożysko nie wymaga konserwacji (nie trzeba dodawać smaru).
Sferyczne łożyska wymagające konserwacji muszą być okresowo smarowane; ten typ łożyska jest czasami nazywany ‘metal na metalu’.
Uwaga
Żaden komponent ani maszyna nie jest ‘bezobsługowy’. Fraza jest często używana do celów marketingowych, ale jest nieprecyzyjna. Jeśli inżynier wykonuje jakąkolwiek konserwację opartą na stanie łożyska (inspekcja wizualna, testy ultradźwiękowe, analiza drgań, termografia), łożysko jest konserwowane. Jeśli łożysko jest okresowo sprawdzane i/lub wymieniane, jest częścią programu konserwacji i jest w ten sposób konserwowane. Jedyną sytuacją, gdy element jest ‘bezobsługowy’, jest wtedy, gdy jest instalowany i używany do zniszczenia, bez żadnych kontroli ani konserwacji między instalacją a awarią.
Komponenty Modelu 3D
Ten model 3D pokazuje wszystkie główne komponenty związane z typowym łożyskiem metalowym ślizgowym, w tym:
- Górna Skorupa Łożyska
- Rowki Olejowe
- Otwory Smarujące
- Dolna Skorupa Łożyska
- Kołnierz
Dodatkowe Zasoby
https://en.wikipedia.org/wiki/Plain_bearing
https://clr.es/blog/en/plain-bearings
https://www.ggbearings.com/en/tribou/internet-bearings/bearings
https://www.maschinenmarkt.international/the-plain-bearing--function-types-and-applications-a-832022