Mezi klasická kluzná ložiska již neodmyslitelně patří ložiska s naklápěcími segmenty. Ačkoliv návrh, výpočet a výroba naklápěcích segmentů není vůbec jednoduchá záležitost, provozní vlastnosti a schopnosti těchto ložisek vyváží větší výrobní náročnost.
Radiální kluzná ložiska s naklápěcími segmenty se s výhodou používají ve strojích a zařízeních, kde klasická kluzná ložiska nejsou schopna vyhovět. Omezující provozní podmínky pro klasická ložiska jsou především obvodová rychlost, hodnoty tuhosti a hodnoty útlumu. Radiální ložiska s naklápěcími segmenty jsou schopna pracovat při vysokých obvodových rychlostech až do 150 m/s a při měrném tlaku až do 3,5 MPa.
Základním principem naklápěcích segmentu spočívá v možnosti naklápění segmentů. Aby se segment mohl naklápět, musí být vnější poloměr segmentu Rs2 menší než vnitřní poloměr tělesa
ložiska Rt1 a zároveň vnitřní poloměr segmentu Rs1 musí být větší než jmenovitý
poloměr ložiska R. Jmenovitý poloměr ložiska R je součet poloměru hřídele r a radiální ložiskové vůle Cr.
Geometrie naklápěcího segmentu
Pro správně navrženou geometrii segmentu je velmi důležitý poměr poloměrů PoSt, který se v praxi
pohybuje v rozmezí 0,857 - 0,877. Rozdíl poloměrů Rt1 a Rs2 nám dává excentricitu e2, která nám určuje střed S'' vnějšího poloměru segmentu Rs2.
Neméně důležitý je poměr tloušťky segmentu T a jmenovitého průměru ložiska resp. poloměru ložiska R. Tento poměr PoT se pohybuje v rozmezí hodnot 0,2 - 0,145.
Pro vnitřní geometrii segmentu tzn. poměr vnitřního poloměru segmentu Rs1 (se středem S'),
jmenovitého poloměru ložiska R a poloměru hřídele r (se středem S), je v běžné praxi zažitý pojem „Preset" nebo též "Preload". Hodnotu „Presetu" se pohybuje v rozmezí 0,2 - 0,7.
Pro návrh ložiska je velmi důležité stanovení typu zatížení segmentu. Zatížení ložiska s naklápěcími segmenty může být ve směru „na segment" nebo „mezi segmenty".
Směr zatížení ložiska „na segment"
Směr zatížení ložiska „mezi segmenty"
Tyto ložiska se skládají z 3, 4, nebo 5 naklápěcích segmentů. V běžné praxi jsou nejpoužívanější ložiska se čtyřmi nebo pěti naklápěcími segmenty. Pro poměr délky ložiska a jeho jmenovitého průměru l/d se obvykle používají hodnoty 0,4, 0,5, 0,7 a 1,0.
Ložisková tělesa mohou být vyrobena v různých konstrukčních variantách. Na obrázcích jsou zobrazena v praxi nejběžněji používané konstrukce závislé na uložení. Radiální ložiska uložená přímo do stroje a radiální ložiska uložená na čtyři kameny a fixovaná nákružky v axiálním směru.
Radiální ložisko s pěti naklápěcími segmenty
Radiální ložisko s pěti naklápěcími segmenty s vnějším uložením na čtyři kameny
Výhody ložisek s naklápěcími segmenty jsou velké obvodové rychlosti až do 150 m/s, měrné zatížení až do 3,5 MPa a velmi vysoké hodnoty tuhosti a útlumu. Jmenovitý průměr ložisek se pohybuje v rozsahu od 40 do 750 mm. Těchto výhod se využívá zejména v rychloběžných převodovkách, v turbokompresorech, v parních a plynových turbínách. Na druhou stranu jsou tyto výhody vykoupeny vyššími nároky na přesnost výroby. Z tohoto důvodu jsou ložiska s naklápěcími segmenty relativně nákladnější. I přes zvýšené náklady se s výhodou nahrazují ložiska s pevnými profily ložisky s naklápěcími segmenty.
Tento příspěvek vznikl ve spolupráci se společností GTW BEARINGS.
Ing. Jiří Novotný, jirnovot@kks.zcu.cz,
ZČU Plzeň, Katedra konstruování strojů
TriboTechnika 4/2019
TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd