Tribotechnické listy

 

 

Prekonávajú klzné ložiská valivé?

Klzné ložiská alebo puzdra nahradzujú valivé ložiská v širokej škále produktov, ako napr. čerpadlá, veterné elektrárne, poľnohospodárske stroje, zemné stroje. Bolo zaužívané, že komplexné zariadenia vyžadujú „komplexné" ložiská, ale konštruktéri postupne zisťujú, že jednoduchosť klzného ložiska má svoje výhody. Klzné ložiská môžu dosahovať vysokú zaťažiteľnosť, nízku údržbovosť, životnosť podľa požiadaviek danej aplikácie.

 

ggb1

Únava materiálu

 

Nedá sa tvrdiť, že klzné ložisko je vhodné pre každú aplikáciu, kde momentálne pracuje valivé ložisko. Veľmi presné uloženia, vysoké rýchlosti, alebo požiadavky veľmi nízkeho trenia môžu znemožniť použitie klzného ložiska. Mnoho aplikácií, kde je možná výmena valivého ložiska za dnešné pokročilé klzné ložisko, dáva užívateľovi technologickú a aj ekonomickú výhodu. Pri jeho správnom aplikovaní, klzné ložisko šetrí hmotnosť, priestor, znáša väčšiu záťaž, vyžaduje nižšiu údržbu a odoláva vibráciám lepšie ako valivé časti valivého ložiska.

Ihlové valivé ložiská sa môžu najčastejšie zameniť za klzné, pretože stačia iba minimálne zmeny na čapoch, resp. otvoroch. Užívatelia veľkých guľkových, valčekových, alebo súdkovitých ložísk takisto zaznamenajú vrazné zníženie nákladov už pri kúpe klzného ložiska.

Automobiloví inžinieri už zamenili valivé ložiská za klzné v čerpadlách, v systémoch riadenia, klimatizačných kompresoroch, ventilových vahadlách, motýlikových ventiloch a prevodovkách. Takisto v brzdách, závesoch, alternátoroch a onedlho aj v štartéroch. Konštruktéri veterných elektrární a poľnohospodárskych strojov sú na tom podobne.

 

Zoštíhľovanie

Najlákavejším faktorom pre konverziu na klzné ložisko sú náklady. Komplexné valivé ložiská s multi-komponentnou konštrukciou a precíznym spracovaním môžu byť o 25 % - 400 % drahšie ako klzné ložiská. Náradie na kvalitné osadenie valivého ložiska sú ďalšie dodatočné náklady; u klzného ložiska je potrebné náradie 50 - 75 % lacnejšie. V automobilovom a leteckom priemysle vytvára hmotnosť klzného ložiska taktiež dodatočnú výhodu. Špeciálne automobiloví výrobcovia sú v tomto smere veľmi striktní, aby dosiahli vysoké požiadavky na spotrebu paliva. Niektorí uvádzajú, že každý kilogram ušetrený na hmotnosti môže znamenať zníženie prevádzkových nákladov pre konečného spotrebiteľa o 1 až 2 eurá.

 

Kontaktná plocha

Pretože klzné ložiská majú oveľa väčšiu kontaktnú plochu ako valivé ložiská, konštruktéri môžu šetriť priestor tým, že navrhnú menšie ložisko schopné zvládať vyššie záťaže. Napríklad typické ložisko s rozmermi 20 x 23 x 15 mm môže mať dynamickú únosnosť 42 kN a statickú 75 kN. Porovnateľné ihličkové ložisko má hodnoty 12,7 kN a 20,1 kN. Klzné ložisko taktiež lepšie odoláva rázom, aké sú napríklad v tlmičoch na hrboľatej ceste.

Pri takýchto podmienkach dochádza pri valivých ložiskách často k poškodeniu únavou a tzv. brinellingu - permanentnému poškodeniu dráhy valivého ložiska pri prekročení síl elastickej deformácie.

 

ggb2

Brinelling - guľôčkové ložisko

 

Je to podobné ako pri topánkach, kde úzky opätok dokáže poškodiť podlahu, kým ploché topánky podlahu nepoškodia. Rovnaký spôsob rozdelenia záťaže dáva klzným ložiskám značnú výhodu nad bodovo zaťaženými valivými ložiskami, hlavne pri ihlových, valčekových a guľkových ložiskách.

Prispôsobivosť materiálov, z ktorých sú klzné ložiská vyrábané umožňuje tolerovanie vyosenia hriadeľa. Valivé ložiská sú navrhované pre presné uloženia, akékoľvek vyosenie zvyšuje opotrebenie a skracuje životnosť, keďže záťaž je koncentrovaná na veľmi malé kontaktné body.

Pri klznom ložisku nie je v prípade mierneho vyosenia záťaž prenášaná na guľky či valčeky, ale je distribuovaná na väčšiu kontaktnú plochu.

Minimalizovaním kontaktnej plochy je možné dosiahnuť nižšie trenie, a preto konštruktéri tak často volili valivé ložisko. Každopádne, ak sa budeme zameriavať len na trenie, môže to viesť k nesprávnemu výberu ložiska. Niektoré klzné ložiská požadujú pravidelné mazanie, ale mnohé už obsahujú tuhé mazivo impregnované v klznej vrstve, ktoré eliminuje jeho kontrolu a starostlivosť oň.

Valivé ložiská taktiež nemusia podávať dobré výsledky pri oscilačných pohyboch. Väčšia pohyblivá hmota tvorí zotrvačné sily na rozdiel od kompaktného a jednoduchého klzného ložiska. Tieto sily sa musia prekonávať vždy pri zmene smeru rotácie. Obzvlášť nízko-amplitúdové, vysokofrekvenčné oscilácie môžu trvale zničiť valivé ložisko. Tento typ záťaže koncentruje tlak na niekoľko pohyblivých elementov a ich dráhy pohybu, toto vedie k únave materiálu a tvorí nadmerné opotrebenie.

Ak je uhol oscilácie malý - menší ako 360 ° vydelených počtom valivých elementov v ložisku - dochádza k nedostatočnému mazaniu, pretože valivý element sa nepretočí okolo celej svojej osi. Pri oscilácii s amplitúdami do 90 ° sa lubrikant môže rozvíriť a stráca svoje vlastnosti.

Na opačnej strane, klzné ložiská distribuujú cyklické záťaže na oveľa väčšiu klznú plochu, redukujú bodovo-koncentrované záťaže a riziko vzniknutia únavy materiálu.

Okrem toho, nie sú tu žiadne elementy, ktoré by brzdili tok maziva a zhoršovali jeho vlastnosti.

 

ggb3

Ukážka náhrady guľôčkového ložiska valivým

 

Pracuje ticho a dlho

Valivé ložiská môžu byť hlučné, a čím je opotrebenie valivých elementov vyššie ich hlučnosť stúpa a zvyšuje sa spotreba maziva. Už malé vyosenie tvorí vibrácie a značný hluk. Hluk a vibrácie sa ďalej prenášajú do ostatných dielov susediacich s ložiskom. Klzné ložiská nemajú žiadne pohyblivé časti, takže nič v nich nemôže „hrkotať". Navyše, dnešné moderné klzné ložiská sa skladajú z viacerých vrstiev kovu a polyméru. Viacvrstvová štruktúra a použité materiály slúžia na absorbovanie vibrácií. Výsledkom je menej hluku a lepší kontakt s hriadeľom.

Ich štruktúra zjednodušuje montáž a údržbu. Jednoducho sa nalisuje do otvoru a to je všetko. Pri valivých ložiskách je nesprávna manipulácia a montáž častou príčinou ich skorého zlyhania, alebo poškodenia.

 

ggb4

Poškodenie rázovou záťažou

 

Správna náhrada valivého ložiska klzným znamená pre spotrebiteľa nižšie prevádzkové náklady, nižšiu údržbu, dlhšiu životnosť, väčšiu zaťažiteľnosť a mnohé iné výhody.

 

 

Text: Peter Saro

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
1 + 7 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd