Przechowywanie łożysk tocznych

Łożyska toczne są wyrobami podatnymi na korozję, a więc wymagają takich warunków opakowania i przechowywania, które zabezpieczały by je przed wpływami atmosferycznymi. W związku z tym magazyn do przechowywania łożysk tocznych powinien mieć zapewnioną stałą temperaturę, bez większych wahań dobowych.

Również wydzielone pomieszczenie dla przechowywania łożysk tocznych w magazynach innych materiałów powinno odpowiadać tym samym warunkom. Szczególną uwagę należy zwrócić na odizolowanie pomieszczeń, w których są przechowywane środki działające agresywnie na stal, jak np. kwasy, sól, nawozy sztuczne itp. Temperatura w magazynie powinna być utrzymywana w okresie rocznym w granicach 15 + 25°C, przy czym wahania dobowe nie mogą być większe niż 3°C, wilgotność powietrza natomiast – w granicach poniżej 70% wilgotności względnej.
Magazynowanie łożysk bez bezpośredniego opakowania jest niedozwolone.
Łożyska toczne powinny być zawsze zakonserwowane i szczelnie opakowane. Łożyska toczne bez opakowania lub z uszkodzonym opakowaniem oraz łożyska zanieczyszczone (kurz, piasek itp.) należy poddać konserwacji.

Okresowe przeglądy łożysk tocznych

Łożyska składowane w magazynach głównych i podręcznych powinny być okresowo kontrolowane, czy nie mają nalotów korozji. Łożyska znajdujące się w oryginalnych fabrycznych opakowaniach należy przeglądać co 12 miesięcy, a łożyska przepakowywane – co 6 miesięcy. Przy przeglądzie należy zachować czystość oraz wyeliminować dotykanie łożysk gołą ręką, co może być przyczyną powstawania korozji.

Warunki prawidłowej eksploatacji

Prawidłowo dobrane, zabudowane i eksploatowane łożysko powinno pracować płynnie, lekko, bez zahamowań, szumów i wyczuwalnych luzów. Jednak w miarę upływu czasu mogą pojawiać się oznaki świadczące o zużywaniu się łożyska.
Objawia się to zwykle wzrostem głośności pracy, utratą płynności obrotów, podwyższoną temperaturą lub zwiększonym luzem. Normalnymi oznakami świadczącymi o upływie czasu trwałości łożyska są wyłuszczenia na bieżniach i częściach tocznych. Są one wynikiem zmęczenia materiału, które występuje po wykonaniu przez łożysko określonej liczby obrotów pod określonymi obciążeniami. Łożysko może utracić swoją przydatność do dalszej pracy także wskutek uszkodzeń powstałych w wyniku nieprawidłowej eksploatacji.
Przyczyną takiego zjawiska jest z reguły niewłaściwa obsługa, zły montaż, niewłaściwe smarowanie, korozja itp. Eksploatowanie łożyska uszkodzonego jest niedozwolone, gdyż może ono spowodować uszkodzenie wałka i oprawy oraz innych podzespołów maszyny czy urządzenia.

Mycie, konserwowanie i przechowywanie łożysk tocznych

Łożyska pokrywa się w sposób trwały cienką, równomierną warstwą środka ochrony czasowej. Myciu i konserwacji podlegają łożyska i ich części składowane w magazynach przez dłuższy okres w tych przypadkach, gdy opakowanie fabryczne uległo uszkodzeniu lub gdy minął okres trwałości zabezpieczenia środkami ochrony czasowej.

Pasowania

Jednym z podstawowych czynników decydujących o prawidłowej pracy łożyska jest jego właściwe pasowanie przy osadzaniu na wale i w oprawie.

Prawidłowe pasowanie łożysk na wale i w oprawie ma zapewnić:

• łatwość montażu i demontażu łożysk,
• zabezpieczenie przed obracaniem się pierścieni względem wału lub oprawy,
• umożliwienie przesuwania się w kierunku osiowym łożyska swobodnego, to znaczy tego które nie ustala wału w kierunku osiowym.

Tolerancje otworów i średnic zewnętrznych są znormalizowane w skali międzynarodowej. Tak więc odpowiednie pasowanie łożyska uzyskuje się poprzez dobór pola tolerancji z ogólnego układu pasowań ISO dla wałków i otworów. Podstawową zasadą doboru pasowania jest zabezpieczenie pierścieni łożyskowych przed ślizganiem się w miejscach osadzeń. Dlatego też najpewniejszym i najbardziej skutecznym osadzeniem jest ciasne pasowanie pierścieni. Dzięki ciasnemu pasowaniu pierścienie przylegają do miejsc osadzeń czopów i opraw całym swoim obwodem, co pozwala na pełne wykorzystanie nośności łożyska.
Natomiast w niektórych przypadkach – szczególnie przy zastosowaniu łożysk nierozłącznych – ciasne pasowania obu pierścieni stwarzają poważne trudności montażowe, a ponadto mogą spowodować wykasowanie luzów poprzecznych i zakleszczenie łożysk.
Ponadto im ciaśniejsze pasowanie, tym większa jest wymagana dokładność wykonania miejsc osadzenia na czopach i w oprawach, co znacznie zwiększa koszty wykonania części zabudowy łożysk. Czynniki te powodują, że dobór odpowiednich pasowań powinien być poprzedzony szczegółową analizą techniczną, uwzględniającą rzeczywiste warunki pracy łożyska, a w tym:

• rodzaj obciążenia pierścieni,
• wartość i charakter obciążenia,
• rodzaj i rozmiar łożyska,
• rozkład temperatur pracy,
• możliwość przesuwu wzdłużnego łożyska swobodnego,
• łatwość montażu i demontażu łożysk z urządzenia,
• konstrukcja i materiał wału i oprawy,
• żądana dokładność pracy.

Poniżej omówiono wpływ poszczególnych czynników na dobór właściwych pasowań łożysk tocznych na wale i w oprawie.

Rodzaje obciążeń pierścieni

Rozróżnia się trzy rodzaje obciążeń poszczególnych pierścieni: obciążenie miejscowe, wirujące i oscylujące.

Obciążenie miejscowe pierścienia jest to obciążenie, które jest stale przyjmowane przez ten sam odcinek bieżni i na odpowiadającej mu części powierzchni montażowej czopa lub oprawy. Takie obciążenie ma miejsce w przypadku, gdy pierścień nie obraca się w stosunku do działającego nań nieruchomego obciążenia, lub w przypadku, gdy pierścień i obciążenie wirują razem.

Obciążenie wirujące pierścienia jest to obciążenie, przez którego linię działania przechodzą kolejno wszystkie punkty położone na obwodzie bieżni. Takie obciążenie ma miejsce w przypadku, gdy pierścień obraca się w stosunku do stałego w swoim kierunku obciążenia lub w przypadku, gdy obciążenie wiruje w stosunku do nieruchomego pierścienia.

Obciążenie oscylujące pierścienia jest to obciążenie, które zmienia swój kierunek działania w sposób nawrotny, lub gdy pierścienie wykonują ruchy nawrotne. Obciążenie oscylujące występuje również wtedy, gdy niezależnie od obciążenia miejscowego występuje obciążenie wirujące.

Przypadki obciążeń łożysk

Rozpatrując warunki pracy całego łożyska, można rozróżnić trzy zasadnicze przypadki obciążeń łożyska.
Najczęściej występującym w praktyce przypadkiem obciążenia łożyska jest obciążenie wirujące pierścienia wewnętrznego przy jednoczesnym obciążeniu miejscowym pierścienia zewnętrznego.
Przypadek ten zachodzi wówczas, gdy pierścień wewnętrzny obraca się względem nie obracającego się obciążenia i pierścienia zewnętrznego, Np. we wszelkiego rodzaju skrzyniach przekładniowych (rys. 29 I a).
Przypadek ten zachodzi również wówczas, gdy pierścień wewnętrzny nie obraca się, natomiast obciążenie przyłożone do pierścienia zewnętrznego wiruje wraz z nim, np. przy dużym niewyważonym mimośrodzie (rys. 29 I b).
Przypadek obciążenia wirującego pierścienia wewnętrznego wymaga ciasnego osadzenia tego pierścienia.
Drugi przypadek zachodzi wówczas, gdy na pierścień wewnętrzny działa obciążenie miejscowe, a na pierścień zewnętrzny obciążenie wirujące. Ma to miejsce wtedy, gdy niezmienne co do kierunku obciążenie działa na nie obracający się pierścień wewnętrzny przy obracającym się pierścieniu zewnętrznym np. w nie napędzanych kołach samochodów, rolkach napinających itp. (rys. 29 II a).
Przypadek ten zachodzi również wówczas, gdy przy nie obracającym się pierścieniu zewnętrznym obciążenie wiruje wraz z pierścieniem wewnętrznym, np. nie wyważony mimośród wirujący wraz z wałkiem (rys. 29 II b).
Przypadek ten wymaga ciasnego osadzenia pierścienia zewnętrznego, natomiast pierścień wewnętrzny może być osadzony na wale luźniej.
Trzeci przypadek zachodzi wówczas, gdy kierunek obciążenia obu pierścieni zmienia się, np. kiedy na oba pierścienie działają obciążenia wirujące lub obciążenie oscylujące. Przykładem takiego obciążenia łożyska mogą być maszyny wibracyjne, sita itp. (rys. 29 III a i b). W tym przypadku zachodzi potrzeba ciasnego osadzenia obu pierścieni, co często powoduje znaczne trudności montażowe.
Najmniej kłopotów nastręczają wtedy łożyska rozłączne (np. walcowe, stożkowe), pozwalają one bowiem na oddzielne zakładanie każdego z pierścieni.

Charakter i wielkość obciążenia oraz rodzaj i wielkość łożyska

Na dobór właściwego pasowania łożyska na czopie i w oprawie ma również wpływ charakter i wartość obciążenia, jak również rodzaj i rozmiar łożyska. Ogólnie należy przyjmować, że:

• łożyska obciążone dużymi siłami, bądź pracujące przy obciążeniach dynamicznych są osadzone ciaśniej od łożysk lekko obciążonych;
• łożyska wałeczkowe osadza się ciaśniej od łożysk kulkowych;
• łożyska skośne i wzdłużne osadza się ciaśniej od poprzecznych;
• łożyska większych rozmiarów osadza się ciaśniej od mniejszych;
• łożyska wzdłużne są osadzane zwykle ciasno na wale, natomiast pasowanie w oprawie uzależnione jest od tego, czy łożyska przenoszą tylko obciążenia osiowe, czy obciążenia złożone, i tak:
  1. łożyska kulkowe wzdłużne, które mogą przenosić tylko obciążenia osiowe, współpracują zawsze z łożyskami poprzecznymi. Dla uniknięcia naprężeń pierścienie zewnętrzne łożysk kulkowych wzdłużnych powinny być pasowane na tyle luźno, aby nie stykały się z otworem oprawy;
  2. podobnie luźno powinny być pasowane w oprawach łożyska kulkowe zwykłe, kulkowe skośne, baryłkowe wzdłużne, jeśli są one przeznaczone tylko do przejmowania obciążeń osiowych. Wyjątek stanowią tu łożyska walcowe wzdłużne, które są pasowane ciasno w otworze oprawy, gdyż mogą one przemieszczać się swobodnie w kierunku promieniowym;
  3. pasowanie dla łożysk kulkowych skośnych i baryłkowych wzdłużnych przejmujących obciążenia złożone należy dobierać według zasad takich, jak dla łożysk poprzecznych.

Rozkład temperatury

Przy doborze pasowań należy dokładnie przeanalizować różnice temperatur pomiędzy pierścieniami łożysk i elementami zabudowy oraz kierunek przepływu ciepła.
Zazwyczaj pierścienie łożysk mają wyższą temperaturę niż części współpracujące urządzenia. Może to powodować rozluźnienie pasowania pierścienia wewnętrznego na czopie lub zaciśnięcie pierścienia zewnętrznego w otworze oprawy, co może ograniczyć swobodę przesuwu osiowego tego pierścienia.

Możliwość przesuwu osiowego łożyska

Przy doborze pasowań należy brać pod uwagę, czy łożysko ustala wał w stosunku do oprawy w kierunku osiowym, czy też jest swobodne. Łożysko swobodne powinno być osadzone tak, aby jego pierścień mógł się przesunąć, jeśli zajdzie taka potrzeba – na przykład wskutek cieplnego wydłużenia się wału.
O tym, który z pierścieni powinien umożliwiać to przesunięcie decyduje występujący przypadek obciążenia.

Łatwość montażu i demontażu

W przypadku, gdy jeden z pierścieni łożysk nierozłącznych może być pasowany luźno, montaż 1 demontaż ich nie nastręcza na ogół trudności.
Kiedy jednak warunki pracy i charakter obciążenia wymagają użycia ciasnego pasowania, zarówno na czopie jak i w oprawie zaleca się stosowanie łożysk rozłącznych, lub łożysk z otworem stożkowym zakładanych bezpośrednio na czop stożkowy lub za pomocą odpowiedniej tulei.

Konstrukcja i materiał wału oraz oprawy

Rodzaje pasowań, jakie zaleca się w spotykanych publikacjach odnoszą się zwykle do przypadków osadzania łożysk na wałach niedrążonych oraz w oprawach stalowych i żeliwnych normalnych grubości, gdzie nie występuje zmniejszenie średnic wałków lub powiększenie średnic opraw, spowodowane ciasnym pasowaniem.
W przypadku osadzenia łożysk na wałach drążonych lub w oprawach cienkościennych, czy z lekkich metali, należy stosować ciaśniejsze pasowanie od tego, jakie byłoby dobrane dla opraw stalowych i żeliwnych normalnej grubości albo dla wałów niedrążonych.

Żądana dokładność pracy

Przy dużych wymaganiach dokładności obrotu należy stosować ciasne pasowania, aby uniknąć powstawania drgań.
Poza wymaganiem utrzymania wymiarów granicznych czopów oraz gniazd w oprawach, bardzo ważne jest utrzymanie wymaganej dokładności kształtu tych powierzchni, jak również prostopadłości osadzeń, o które są oparte czoła pierścieni. Ma to szczególne znaczenie w przypadku występowania dużych prędkości obrotowych i tam, gdzie dokładność i równomierna praca łożysk jest niezbędna, na przykład w łożyskowaniach wrzecion obrabiarek. Zalecane dokładności parametrów geometrycznych pokazanych na rysunku i tabeli poniżej.

Pasowanie łożysk z otworami stożkowymi

Łożyska z otworami stożkowymi stosuje się zwykle dla ułatwienia montażu i demontażu. Mogą one być zakładane bezpośrednio na czop stożkowy, albo za pośrednictwem tulei wciskanych lub wciąganych na czop walcowy. Pasowanie pierścieni wewnętrznych na czopie stożkowym jest uzależnione od wielkości przesunięcia osiowego pierścienia na stożku. Przy zakładaniu łożysk z otworem stożkowym należy pamiętać, że wskutek przesuwania pierścienia na stożku, następuje zmniejszenie luzu wewnętrznego łożyska.
Pasowanie pierścieni zewnętrznych łożysk stożkowych przyjmuje się według zasad, jak dla łożysk z otworami walcowymi. Dla łożysk osadzonych za pośrednictwem tulei wciąganych i wciskanych można stosować większe tolerancje wykonania wałów (h9 i h10), natomiast odchyłki kształtu, tzn. walcowość i stożkowość powinny zawierać się w granicach tolerancji ^IT4⁄₂ i ^IT4⁄₂ i powinny być zawsze sprawdzone przed montażem.

Ogólne wskazówki prawidłowego doboru pasowań dla czopów i gniazd opraw są podane w tabelach 49-52. W tabeli 44 są podane wartości tolerancji (IT) wg ISO, a w tabelach 53-54 wartości odchyłek granicznych zalecanych tolerancji czopów i gniazd opraw.