Tribotechnické listy

 

 

Ložiská so zníženým trením

Pre náročné uloženia, akými sú prevodovky a diferenciály v automobilovej technike, nie sú vhodné štandardné ložiská. Je potrebné optimalizovať funkčné plochy ložiska s cieľom znížiť ich vnútorné trenie. V článku sme uviedli základné výsledky prác, ktoré boli vykonané pred zahájením dodávok ložísk pre automobilový priemysel.

 

Požiadavky na ložiská pre prevodovky a diferenciály

Na uloženie hriadeľov prevodoviek a diferenciálov je požadované vzhľadom na ložiská (ale aj ostatné komponenty zariadenia) splniť niektoré požiadavky, ktoré by zabezpečovali spoľahlivú technickú prevádzku. Sú vhodné optimalizované ložiská, ktoré niektorí výrobcovia označujú aj ako „variant Q", viď obr.1. Sú to ložiská, ktoré majú optimalizovanú mikrogeometriu funkčných plôch. Úspešné použitie týchto ložísk (viď obr.1) si vyžadovalo súhrn technologických a konštrukčných úprav.

panda

Obr. 1

 

Požiadavky na tieto ložiská:

- nízky a stabilný trecí moment

- kratšia doba zábehu

- spoľahlivejšie nastavenie predpätia

- spoľahlivý chod aj v prvých hodinách prevádzky

- hlučnosť ložísk má byť nižšia, ako u štandardných ložísk. Majú byť v prevedení C6, čo označuje nižšiu hlučnosť.

- ich kvalitatívne prevedenie musí byť také, aby ložiská vydržali požadovanú životnosť celého zariadenia, keďže pri poškodení ložísk zvyčajne dochádza k poškodeniu aj iných častí

 

Pre zabezpečenie týchto požiadaviek bolo nutné optimalizovať kontaktné pomery na opernom čele vnútorných krúžkov (pozícia 1 na obr. 1), na veľkom čele kuželíkov (pozícia 2 na obr. 1) ako aj na obežných dráhach z hľadiska mazania. Za týmto účelom bola doplnená štandardná technológia o špeciálne stroje od fy. Johan Modler, ktoré sú schopné dosiahnuť drsnosť na guľovom čele kuželíkov a axiálne hádzanie požadované pre tieto špeciálne ložiská. Dosiahnutie nízkej drsnosti na opracovaných plochách je docielené viacvrstvovým brúsnym kotúčom s rôznou zrnitosťou. Štatistickou reguláciou brúsenia plášťa kuželíkov a tzv. kazetovaním je zabezpečené triedenie priemeru kuželíka do 1 μm.

Pri tomto type ložísk je optimalizovaný tvar obežných dráh za účelom najlepšieho využitia dĺžky obežnej dráhy. Pre dodržanie kvalitatívnych parametrov obežných dráh sa dokončovacie operácie vykonávajú na nemeckých strojoch Thielenhaus s použitím špeciálnych superfinišovacích kameňov.

 

Výhody, ktoré boli dosiahnuté v ložiskách pre prevodovky a diferenciály:

- znížené trenie a opotrebenie

- znížená hlučnosť zariadenia pri použití týchto ložísk

- nižšia prevádzková teplota aj pri zábehu zariadenia

- minimálny čas zábehu

- možnosť spoľahlivejšieho nastavenia predpätia

- spoľahlivý chod aj v prvých hodinách prevádzky

 

Na nízke trenie v ložisku má vplyv mikrogeometria dosiahnutá počas výroby. To znamená drsnosť povrchu, vlnitosť a kruhovitosť. Najpodstatnejší vplyv majú pri tom opäť operné čelo vnútorného krúžku a veľké čelo kuželíkov a na nich dosiahnutá mikrogeometria. Potom aj mikrogeometria povrchu obežných dráh vonkajšieho a vnútorného krúžku. Ak je nedodržaná mikrogeometria, tak po určitom čase je možné, že sa jednotlivé plochy vzájomným pôsobením zabehnú a k havárii ložiska tak nedôjde. Ale ostanú v uložení vôle, ktoré sa v niektorých zariadeniach nastavovať dajú a v niektorých nie. V prevodovkách a diferenciáloch sa vôle po uvedení do používania nastavovať nedajú. Naopak, v diferenciáloch pracujú ložiská s vopred definovaným predpätím.

Aby sa znížilo trenie medzi jednotlivými súčasťami a ich funkčnými plochami, je nutné dodržať predpísané parametre mikrogeometrie, aby nedošlo k porušeniu olejového filmu a bolo zachované mazanie. Prakticky to znamená dodržať napríklad drsnosť Ra na úrovni 0,07 µm na opernom čele a na čele kuželíkov 0,09 µm (na štandartných ložiskách pre ostatné uloženia postačuje drsnosť týchto plôch 0,16 až 0,20 µm). Túto drsnosť možno dosiahnúť brúsením s vhodnou zrnitosťou brusiva.

 

Po vykonaných skúškach na ložiskách so štandardnou drsnosťou a s cielene upravenou drsnosťou môžeme konštatovať:

- po začatí skúšok sa všetky ložiská so štandardnou drsnosťou zahrievali na teplotu 90 stupňov a trvalo 20 hodín, dokedy sa ložiská zabehli a prestali sa zahrievať

- všetky ložiská s upravenou drsnosťou sa zahrievali len na teplotu 57 stupňov a táto teplota sa nemenila

- všetky ložiská sme nezaťažovali hneď od začiatku naplno, prvých 60 minút sme záťaž nastavili na 75 % zaťaženia kvôli miernemu zábehu ložísk. Je to bežný postup pri všetkých skúškach.

- ložiská so štandardnou drsnosťou sme zaťažili naplno až po 20 hodinách.

- ložiská s upravenou - optimalizovanou drsnosťou sme zaťažili naplno už po 150 minútach.

Z týchto výsledkov vidieť, že aj menšie rozdiely v drsnosti na podstatných funkčných plochách (na opernom čele vnútorného krúžku a na čele kuželíka) sa výrazne prejavujú na vlastnostiach ložísk. Ložiská s optimalizovanou drsnosťou vykazujú nižšie trenie (čoho dôkazom sú rozdielne teploty ložísk so štandardnou a upravenou drsnosťou), nižšiu teplotu počas zábehu, kratší čas zábehu a teda spoľahlivý chod aj v prvých hodinách prevádzky. Tieto dosiahnuté vlastnosti optimalizovaných ložísk predurčujú ich použitie v náročnej automobilovej výrobe.

 

Text: doc. Ing. Anton Panda, PhD., RNDr. Iveta Pandová, PhD.

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
2 + 1 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd