Transcript Přednáška 8

Ložiska ve strojích
Hřídele se otáčejí v ložiskách, která přenášejí silové účinky do rámu stroje. Mezi pohybujícími se
plochami je pro bezškodný provoz nutná mezivrstva mazacího prostředku – mazací film apod.
Ložiska jsou
 kluzná
 valivá
Ložiska kluzná
 hydrodynamická
 hydrostatická
 hybridní
Ložiska kluzná se dělí na
 vyžadující trvalou péči
 vyžadující občasnou péči
 nevyžadující údržbu
Ložiska valivá




radální
radiálně axiální
axiální
kladky
Ložiska kluzná dobře zachycují a tlumí rázy, vyžadují však řádnou obsluhu (centrální mazání aj.).
Valivá ložiska nevyžadují obsluhu, velké rázy však nezvládají.
Pro méně náročná uložení lze použít kluzná ložiska – pouzdra, tzv. samomazná (bezúdržbová) aj.
K ložiskům patří i konstrukce zabezpečující přímočarý pohyb s minimálním odporem proti pohybu.
Kluzná ložiska
Použití kluzných ložisek






ložiska kliková a ojniční spalovacích motorů a píst. strojů (radiální nestacionárně zatížená)
axiální ložiska svislých hřídelů vodních turbin (včetně rotoru generátoru)
ložiska radiální a axiální parních turbin a turbokompresorů
ložiska strojů pracujících s velkými rázy (drtiče, mlýny, rotační pece)
ložiska v textilních strojích apod. s vysokou frekvencí otáčení
ložiska s minimální obsluhou a údržbou (tzv. samomazná)
Kromě posledního případu jsou to ložiska s nutnou obsluhou a její kontrolou (viz např. kontrolu
mazání pro motor automobilu). Obsluha – zajištění přívodu dostatečného množství vhodného maziva
s potřebným tlakem a teplotou (čerpadlo, chladič, filtr, kontrolní přístroje aj.).
Kontrola obsluhy ložisek




kontrola tlaku zdroje (čerpadla)
kontrola teploty ložiska
kontrola průtoku maziva ložiskem
kontrola částic otěru v cirkulujícím mazivu aj.
Mazací soustava – zásobník, zdroj tlaku, filtr, rozvod, návrat maziva bez úniku, systém kontroly.
MAZIVA A JEJICH VLASTNOSTI
Mazivo vytváří mezivrstvu mezi kluznými plochami. Malé tření, zabránění korozi aj.
Mazivo má vytvořit souvislou mazací vrstvu s dobrou přilnavostí a malým vnitřním třením
Požadavky: -
mazací schopnost
chemická stálost
nezpůsobovat korozi povrchů
ekonomicky přijatelné
ekologicky vhodné
Druhy maziv: o
o
o
o
kapalná
plastická – mazací tuky
tuhá
plynná
Látky používané jako maziva – homogenní směsi, kapalné disperze, suspenze
Obvyklá maziva – ropné minerální oleje (produkty získané destilací, rafinací
a odparafinováním ropy) s dalšími přísadami, mazací tuky aj.
VLASTNOSTI MAZIV
Fyzikální vlastnosti – důležité pro výběr maziva – jejich měření a hodnocení
•
•
•
•
•
hustota
viskozita dynamická a kinematická
měrná tepelná kapacita
tepelná vodivost
bod tuhnutí (teplota)
Další vlastnosti maziv používané pro jejich výběr a hodnocení
o
o
o
o
o
o
viskozitní index (charakterizuje rychlost změny viskozity s teplotou)
bod vzplanutí v otevřeném kelímku (teplota zažehnutí par)
anilinový bod (teplota oddělení fází směsi)
neutralizační číslo a číslo zmýdelnění a další chemické vlastnosti (gramů KOH pro neutralizaci)
karbonizační zbytek (množství popela při shoření)
penetrace (stupeň konzistence), bod skápnutí a další vlastnosti hodnocené pouze u plastických
maziv (tuhost resp. tečení a jejich závislost na teplotě)
Regenerace maziv – mobilní jednotky (filtrace, odstranění vody, produktů degradace, Kleentek)
Kluzná ložiska hydrodynamicky a hydrostaticky mazaná
Mazivo smáčí povrch kluzných ploch a ulpívá na něm (přilnavost maziva), je při vzájemném pohybu
vtahováno mezi kluzné plochy (klínová spára) a vzniká hydrodynamický tlak.
Účinkem přívodu tlakového maziva působí v mazací kapse (komoře) hydrostatický tlak.
Pro vznik hydrodynamického tlaku je nutná dostatečná kluzná rychlost a viskozita maziva.
p=F/(d.l)
řešení tlaku v ložisku podal
Sommerfeld a používá se tzv.
Sommerfeldovo číslo (bezrozm.)
p . ψ2
So =
= So (ε )
η.ω
rychlost otáčení ω
So plyne z podmínek provozování
ložiska a představuje bezrozměrný
střední tlak. So je funkcí polohy čepu
v ložisku (excentricity ε) a poměru
průměru ku délce ložiska D/B.
Hydrostatický účinek je účinek přiváděného tlaku v komoře a jeho rozložení ve spáře ložiska.
Hydrostatický a hydrodynamický účinek se superponují.
Hydrostatické ložisko 4-komorové
Do 4 komor pánve ložiska je přiváděno mazivo pod tlakem (od čerpadla) přes hydraulický odpor.
Odpor (kapilára, clona) je vřazen pro zvýšení tuhosti (brání průtoku mezi komorami).
Při změně excentricity čepu v pánvi se zvýší odpor průtoku z určité komory a sníží u protilehlé
(zvýšení odporu vyvolá vzestup tlaku). Plochy válcové, rovinné, kuželové a kulové.
Kluzné plochy ložisek připouštějí pouze omezené hodnoty středního tlaku pD ≥ F / ( d . l ).
Třením v mazivu vzniká teplo, které ohřívá mazivo, a mění se tak viskozita maziva – proto se
mění i poměry v ložisku a je nutno najít ustálený stav (postupným přibližováním).
Závislost viskozity kapalného maziva na teplotě má exponenciální charakter (poč. stav T0, η0)
η = η0 .e - (T – To) . β
Pro orientační kontrolu se používá vztah, dávající hodnotu, která nemá překročit dovolenou velikost
tlaku p a součinu p.v (tento součin má charakter výkonu na jednotku plochy W / m2)
v = r. ω
p . v ≤ ( p . v )D
pD = 20 MPa
( p . v ) D = 25 MPa . m . s-1
Hydrostatická ložiska oddělí kluzné plochy vrstvou maziva i při nízké (též nulové) frekvenci otáčení.
Proto jsou používána pro pomalu se otáčející hřídele (drtiče, pece aj.) se silnými rázy.
Hybridní ložiska – rozběh a doběh probíhá s hydrostatickým mazáním, provoz při potřebné kluzné
rychlosti s hydrodynamickým mazáním (turbiny, turbokompresory aj.).
Axiální ložisko vodní turbiny
Radiální stacionární hydrodynamické
ložisko parní turbiny, turbokompresoru
Kluzná pouzdra Iglidur
Ložiska bezobslužná a samomazná
bezobslužná – náplň maziva (tuk)
samomazná – materiál obsahuje
látky schopné snížit tření (grafit aj.)
Kluzná pouzdra kov, bimetal
Samomazná
ložisková
pouzdra
technologie výroby
Materiály
bronz
hliník
polyacethalharz (POM-H)
polyoxymethylen (POM-C)
polyamid, -in (PA, PAI)
teflon (PTFE)
polyetheretherketon (PEEK)
aj.
Technologie
spékání (syntrování)
galvanické pokovení
plátování
Rozdělení valivých ložisek
Podle tvaru valivého elementu




kuličková
válečková a jehlová
kuželíková
soudečková
Podle dosednutí či počtu val. elementů v dráze
•
•
•
obyčejná radiální
s kosoúhlým stykem
axiální
 jednořadá
 dvouřadá
 víceřadá
Valivá ložiska jsou s bodovým kontaktem nebo s čárovým kontaktem val. elementů a drah
Trvanlivost valivého ložiska je určována na základě jeho dynamické únosnosti C
C / Fekv = { Lh . n / ( 500 . 33,33 ) }
m
životnost ložiska je dána počtem hodin Lh, zatížení určuje ekvivalentní síla Fekv = X . Frad + Y . Fax
exponent m je 0,3 pro ložiska s čárovým kontaktem elementů a drah,
1/3 pro bodový kontakt, n je frekvence otáčení [ min-1 ]
součinitelé X a Y se stanoví podle poměru Fax / Frad a typu a velikosti ložiska
Valivá ložiska, jejich příslušenství aj.
ložiska
ložisk. tělesa
hřídel. matice
kladky
kloubová ložiska
kloubové hlavice
těsnění
nářadí
Valivá ložiska a ložisková tělesa
Klece valivých ložisek
 lisované (plech ocel, mosaz)
 masivní (mosaz, ocel, lehká
slitina, polymer, fenol. prysk.)
 čepové
Spojení nýty, deformací aj.
Lineární valivé uložení
klece
čepové
lisované či nýtované plechové klece
masivní klece obráběné z mosazi, bronzu aj.
Některá zvláštní valivá ložiska
Kuželíková
Utěsněná valivá ložiska – plechový labyrint proti prachu, pryžové těsnění přitlačené pružinou.
Montáž a demontáž valivých ložisek – udržení čistoty, specielní nářadí (stahováky, hydraulické pomůcky
pro nalisování a stahování - hydr. matice, pouzdra, čerpadla, induktory pro ohřev aj.).
Mazání valivých ložisek – náplň mazacího tuku, olejová mlha aj.
Ložiskové kladky a pojezdová kola
Mají vestavěná valivá ložiska
-
kuličkové šrouby
ložiska
kuličkové šrouby
ložisk. tělesa
hřídel. matice
kladky
kloubová ložiska
kloubové hlavice
těsnění
nářadí
klíč na KM matice
hřídelové
matice KM
kloubová
ložiska
Mobilní zařízení pro
regeneraci maziv
 filtrace
 odstranění produktů
degradace maziv
 zbavení vody
 úprava vlastností