Radiální kluzná ložiska s naklápěcími segmenty

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 C_r.

 

Geometrie naklápěcího segmentu

 

Pro správně navrženou geometrii segmentu je velmi důležitý poměr poloměrů Po_St, 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 Po_T 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

 

 

Späť

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd