OD POMYSŁU DO PRZEMYSŁU ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE KONSULTACJA, DOBÓR TYPU I WYMIARÓW ŁOŻYSKA GOTOWY PRODUKT
DOBÓR TYPU, WYMIAROWANIE ŁOŻYSKA PODSTAWOWE KRYTERIA WYBORU TYPU ŁOŻYSKA Wielkość występującego jednostkowego obciążenia dynamicznego P [N/mm²]] Prędkość ślizgowa (liniowa) V [m/s] Współczynnik obciążeniowy PV będący iloczynem obciążenia P i prędkości V [N/mm² x m/s] Obciążenie dynamiczne P = F / A [N/mm²] F siła działająca na wałek i przenoszona na łożysko [N] A powierzchnia rzutu pionowego = d x l [mm²] d średnica łożyska = średnica wałka [mm] l długość łożyska [mm] Prędkość ślizgania V = π x d x n / 60.000 [m/s] d średnica łożyska = średnica wałka [mm] n prędkość obrotowa [obr/min] DOBÓR TYPU? Współczynnik obciążeniowy PV = P x V [N/mm² x m/s] Dopuszczalne wartości P, V, PV wybranego typu łożyska powinny być wyższe lub równe wielkością obliczonym według powyższych wzorów. Przekroczenie wartości dopuszczalnych może powodować zmniejszenie trwałości łożyska. Ilość ciepła tarcia pomiędzy łożyskiem i wałkiem jest wprost proporcjonalna do prędkości ślizgania i działającego obciążenia. Dopuszczalna wielkość PV dla danego typu łożyska zależy od współczynnika tarcia i przewodności cieplnej wyrażającej zdolność łożyska do odprowadzania ciepła do obudowy.
PRĘDKOŚĆ V WSPÓŁCZYNNIK OBCIĄŻENIOWY PV Siła F [N] działająca przez wałek na łożysko D = ŚREDNICA L = DŁUGOŚĆ PRĘDKOŚĆ ŚLIZGANIA V = π x D x n/60.000 n - obroty/min WEWNĘTRZNA F [N] OBCIĄŻENIE NA 1mm² P = F / (D x L) Rzut pionowy powierzchni ślizgowej łożyska WSPÓŁCZYNNIK OBCIĄŻENIOWY PV = P x V
DOBÓR WYMIARÓW ŁOŻYSKA DANE WYJŚCIOWE: Suma sił działających na wałek Prędkość obrotowa WIELKOŚCI PROJEKTANCKIE Średnica wałka z obliczeń statycznych Prędkość liniowa SPRAWDZENIE ZGODNOŚCI obliczonej prędkości liniowej z dopuszczalną dla zakładanego typu łożyska ew. zmiana typu OBLICZENIE Powierzchni A [mm²] niezbędnej do spełnienia warunku dopuszczalnej wartości obciążenia jednostkowego P[N/mm²] dla przyjętego typu łożyska według wzoru A[mm²] = F[N] / P[N/mm²] Minimalnej długości łożyska L [mm²] wynikającej z obliczonej powierzchni A[mm²] spełniającej warunek ograniczenia wielkości obciążenia jednostkowego według wzoru L[mm] = A[mm²] / d[mm] DOBÓR WYMIARÓW ŁOŻYSKA ze standardowego szeregu wymiarowego (długość, średnice) UWAGI: Dobrana długość łożyska z szeregu wymiarowego nie powinna być mniejsza od obliczonej. Zalecana długość łożyska = (0,5 1,5)x średnica wałka Łożyska można osadzać posobnie uzyskując sumaryczną długość niezbędną do ograniczenia warunku dopuszczalnego obciążenia jednostkowego Grubość ścianki łożyska (średnicę zewnętrzną) można dobrać dowolnie w zależności od preferencji konstruktora. Grubość ścianki łożyska nie ma wpływu na wielkość dopuszczalnych obciążeń. W wypadku łożysk zwijanych grubość ścianki dla danej średnicy wewnętrznej jest taka sama dla wszystkich typów. Łożyska pełne (PMB, PMFe, BZ) oferują kilka grubości ścianek dla danej średnicy wewnętrzej.
WAŁEK ZALECANE TOLERANCJE, MATERIAŁ, GŁADKOŚĆ ZASADA TOLEROWANIA WAŁKA DO PRACY Z ŁOŻYSKIEM Z GAMY STANDARDOWEJ zalecenia projektanckie. Do optymalnej pracy łożyska wymagany jest odpowiedni luz roboczy tzn. różnica pomiędzy wymiarem średnicy wewnętrznej łożyska i średnicą wałka (pasowanie luźne). Wszystkie łożyska ze standardowych szeregów wymiarowych wykonane są w tolerancjach gwarantujących właściwą pracę przy stosowaniu się do zaleceń odnośnie tolerancji otworu siedliska (obudowy) i wałka. Tolerancje łożysk uwzględniają niewielkie ścieśnienie średnicy wewnętrznej wynikające z wcisku w sztywną obudowę. Łożyska poza wciskiem nie wymagają żadnych dalszych zabiegów takich jak rozwiercanie otworu lub zabezpieczania przed obracaniem => tzw. PRESS & GO ( wciśnij i niech pracuje ). Koncepcja tolerancji wałka ułatwia prace projektowe i zapobiega wadliwej pracy łożyska. ZALECANA TOLERANCJA WAŁKA f7 Zaleca się konsultacje z doradcą technicznym w przypadkach nietypowych warunków pracy takich jak np. wysoka temperatura, silne zanieczyszczone środowisko pracy. POZOSTAŁE ZALECENIA WYKONANIA WAŁKA: TWARDOŚĆ MATERIAŁU WAŁKA > 55HRC GŁADKOŚĆ WAŁKA poniżej 0,2µm UWAGA: Podane powyżej wartości zapewniają optymalną pracę i trwałość łożyska. Istnieje wiele odstępstw od podanych powyżej zaleceń z przyczyn natury kosztowej, nietypowych warunków pracy, wysoka temperatura pracy itp. We wszystkich wątpliwych przypadkach oferujemy indywidualną konsultację przypadku konstrukcyjnego. Prosimy o kontakt z naszym doradcą technicznym.
OTWÓR SIEDLISKA ŁOŻYSKA W OBUDOWIE ZALECENIA TOLERANCJA OTWORU SIEDLISKA (OBUDOWY) ŁOŻYSKA Łożyska standardowego szeregu wymiarowego zapewniają wystarczająco pewne osadzenie na wcisk (zabezpieczające przed przemieszczaniem się) przy stosowaniu się do zaleceń odnośnie tolerancji otworu do osadzenia łożyska. ZALECANA TOLERANCJA OTWORU OBUDOWY H7 Osadzenie na wcisk w otworze H7 w materiale sztywnym (metale) zabezpiecza łożysko przed przemieszczaniem się w trakcie pracy wałka. Dodatkowe zabezpieczenia stosuje się tylko w wypadku nietypowych warunków pracy np. silne zanieczyszczenie twardymi drobinami zwiększającymi siły tarcia, miękki materiał obudowy (tworzywa sztuczne). Przy miękkim materiale obudowy łożyska można dodatkowo wklejać (zaleca się stosowanie klejów dwuskładnikowych). W wypadkach osadzania w cienkich ściankach (blachach) zaleca się stosowanie wersji kołnierzowej łożyska. DODATKOWE ZALECENIA Otwór siedliska powinien posiadać gładkie powierzchnie i zfazowania krawędzi. Przed osadzeniem powierzchnie otworu obudowy można posmarować smarem lub olejem celem zmniejszenia wielkości siły niezbędnej do osadzenia. Dalsze zmniejszenie siły niezbędnej do osadzenia można uzyskać przez silne schłodzenie łożyska bezpośrednio przed osadzeniem (kurczenie się metali). Służymy doradztwem technicznym.
OTWÓR OBUDOWY WAŁEK LUZ ROBOCZY 7 U DOWA H7 B O ŻYSKO O Ł AŁEK f W OBDOWA H7 + WAŁEK f7 = PRESS AND GO = WCIŚNIJ I NIECH PRACUJE OSADZENIE NA WCISK (pasowanie ciasne) Łożysko ulega niewielkiemu ścieśnieniu. Zmniejszenie otworu łożyska uwzględnione jest w tolerancji wykonania łożysk standardowych tak aby zapewnić optymalną pracę. LUZ ROBOCZY (pasowanie lużne) to szczelina pomiędzy wałkiem i wewnętrzną średnicą łożyska niezbędna do wytworzenia warstwy środka smarnego. Wielkość luzu roboczego zależy od średnicy wałka i typu łożyska (od kilku do kilkudziesięciu setnych milimetra).
TAJNIKI TRWAŁOŚCI ŁOŻYSK ELEMENTY WPŁYWAJĄCE NA TRWAŁOŚĆ ŁOŻYSK Prędkość ślizgowa wałka Wielkość obciążenia łożyska Temperatura pracy uzależniająca wielkość współczynnika tarcia Gładkość i materiał wałka (twardość i odporność na przegięcia) Rodzaj materiału obudowy uzależniający dobre lub złe odprowadzanie ciepła Występujące wibracje Środowisko pracy (zanieczyszczenia, wilgoć, chemikalia, substancje chemicznie agresywne (np. kwas octowy, sól) mogące powodować korozję elektrolityczną Zużycie łożyska w okresie pracy 0,015 zużycie podczas pracy 0,010 zużycie w okresie docierania 0,005 PROCES ZUŻYWANIA SIĘ ŁOŻYSKA 0 200 400 800 1200 ZUŻYWANIE SIĘ ŁOŻYSKA to proces wycierania łożyska przez obracający się wałek powodujące zwiększenie luzu pomiędzy wałkiem i łożyskiem do wielkości dopuszczalnej. Najczęstszym przypadkiem jest osiadanie wałka w łożysku. OBCIĄŻANIE ŁOŻYSK PONAD WARTOŚCI DOPUSZCZALNE DLA DANEGO TYPU POWODUJE SILNE SKRÓCENIE JEGO ZYWOTNOŚCI LUB JEGO USZKODZENIE!
OSADZANIE ŁOŻYSK NA WCISK Osadzanie maszynowe przy produkcji wielkoseryjnej (łożysko pełne). POŁOŻENIE DYLATACJI (SZCZELINY) ŁOŻYSK ZWIJANYCH nie powinno pokrywać się ze strefą największego obciążenia. W najczęściej występującym przypadku poziomej pozycji roboczej wałka szczelina powinna znajdować się w położeniu jak wskazówka zegara pomiędzy godziną 9 i 15. W wypadku łożyska typu PS położenie otworu musi pokrywać się z kanalikiem otworu doprowadzania środka smarnego (w przypadku pracy z układem smarowania). PRAKTYCZNA WSKAZÓWKA Ze względu na małą stabilność łożysk zwijanych przed osadzeniem i mniej lub bardziej rozwartą dylatację przy osadzaniu łożysk o dużych średnicach i niewielkiej długości pomocnym w pierwszej fazie osadzania może być ściśnięcie i zamknięcie przerwy przy pomocy opaski zaciskowej lub mocnej taśmy samoprzylepnej. ŁOŻYSKA ZWIJANE (BZ, PS) dylatacja otwór smarowania
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ SILINIK ELEKKTRYCZNY MAŁEJ MOCY Napęd wentylatora układu chłodzenia płyty głównej komputera. Kuliste powierzchnie czołowe łożyska baryłkowego umożliwiają wychył obracającego się wałka. OSA DZE NIE ŁOŻYSKA BARYŁKOWEGO Z MOŻLIWOŚ CIĄ WYC HYŁU BOCZNEGO ŁOŻYSKA BARYŁKOWE
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ SILNIK ELEKTRYCZNY MAŁEJ MOCY napęd płyty obrotowej kuchenki mikrofalowej. Ze względu na trudne warunki pracy i konieczność zapewnienia bardzo wysokiej żywotności na łożyskach posadowione są podkładki filcowe nasączone olejem pełniące rolę układu dosmarowywania przez przesiąkanie. ELEMENTY MOCOWANIA ŁOŻYSK BARYŁKOWYCH umożliwiające ruch wychyłowy wałka
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ ELEMENT BANKOMATU Ze względu na cienkościenność obudowy zastosowano wersję kołnierzową polepszającą osadzenie i prostopadłość pozycji osi łożyska w elemencie odlewu o stosunkowo niskiej tolerancji płaszczyzny. FRAGMENT ELEMENTU POZYCJONUJĄCEGO UKŁADU STEROWANIA Łożyska PMB umożliwiają zarówno obrotowy jak i wzdłużny ruch wałka. Cienkościenność pozwala na ograniczenie średnicy obudowy
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ ELEMENT ROBOTA KUCHENNEGO (końcówka miksująca) Ze względu na korzystną cenę przy produkcji wielkoseryjnej, odporność na korozję i zanieczyszczenia łożyska typu PMB znajdują szerokie zastosowanie w sprzętach gospodarstwa domowego (młynki do kawy, roboty kuchenne, odkurzacze itp).
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ ELEMENT PROWADZĄCY GŁOWICY DRUKARKI Łożysko kołnierzowe osadzone w elemencie z tworzywa sztucznego pełniącym funkcję prowadnika. Łożysko z brązu samosmarującego w stosunku do tworzywa sztucznego zwiększa wielkość dopuszczalnych obciążeń, prędkości ślizgowej i trwałość. Łożysko typu PMB zapewnia minimalne opory tarcia przy dużych prędkościach.
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ TŁOCZEK NIEWIELKIEJ SPRĘŻARKI POWIETRZA W obudowie z tworzywa sztucznego osadzono dwa łożyska ślizgowe. Pierwsze jako prowadzenie korbowodu i drugie umożliwiające wychył cylinderka. Wykorzystanie cienkościenności, niewielkiej wagi łożyska, zdolności do pracy przy dużej prędkości obrotowej oraz niskiego współczynnika tarcia. Łożysko zapewnia tłumienie powstających drgań i cichobieżność urządzenia.
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ KOŁO NAPINACZA PRZEKŁADNI PASOWEJ W kole odlewanym z aluminium osadzono kołnierzowe łożysko samosmarne z brązu spiekanego.
PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ ZASTOSOWANIE ŁOŻYSK SAMOSMARNYCH Zmechanizowany sprzęt gospodarstwa domowego Narzędzia elektryczne Silniki elektryczne i spalinowe, rozruszniki samochodowe Zawory, liczniki, urządzenia kontrolno-pomiarowe Regulatory, elementy sterowania automatyki, siłowniki Pompy, kompresory Maszyny przemysłu włókienniczego, spożywczego, drzewnego Maszyny rolnicze i ogrodnicze Urządzenia transportu poziomego i pionowego Zawieszenia drzwi, bram, krzesła obrotowe Łóżka szpitalne i rehabilitacyjne Maszyny górnicze Śluzy wodne Regulowane fotele samochodowe Urządzenia biurowe (drukarki, kserokopiarki)
NIETYPOWE ELEMENTY KONSTRUKCYJNE SZEROKA GAMA OFEROWANYCH TYPÓW ŁOŻYSK I WYMIARÓW STANDARDOWYCH ZAPEWNIA DUŻĄ SWOBODĘ PROJEKTANCKĄ. W WYPADKACH NIEDOSTĘNOŚCI WYMIARÓW POŻĄDANYCH W SZEREGU STANDARDOWYM OFERUJEMY MOŻLIWOŚĆ WYKONANIA ELEMENTÓW POZASTANDARDOWYCH WEDŁUG RYSUNKU.
MAŁE SERIE PRODUKCYJNE W WYPADKU MAŁYCH SERII PRODUKCYJNYCH OFERUJEMY OBRÓBKĘ DOPASOWUJĄCĄ ŁOŻYSK STANDARDOWYCH (najczęściej zmiana średnicy łożyska lub jego długości).