Łożyska ślizgowe

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn
Przepływowych

Typy podpór

Porównanie tarcia tocznego i
ślizgowego

p

A

N

a

⋅

=

R

A

T

t

⋅

=

p

R

p

A

R

A

N

T

a

t

a

t

=

⋅

⋅

=

=

µ

Rt – wytrzymałość połączeń tarciowych

na ścinanie

Rodzaje tarcia

Tarcie suche

Tarcie mieszane

Tarcie płynne

Tarcie
graniczne

Badania Stribecka

Wykres Herseya

W zależności od sposobu uzyskania
siły nośnej, łożyska dzieli się na:

hydrostatyczne,

hydrodynamiczne,

gazodynamiczne (aerodynamiczne),

gazostatyczne (aerostatyczne),

na poduszce magnetycznej.

Łożyska ślizgowe stosuje się:

do przenoszenia dużych obciążeń,

do przenoszenia obciążeń udarowych,

przy konieczności stosowania dużych

średnic,

gdy konieczne jest tłumienie drgań wału,

w przypadku konieczności dzielenia

łożysk w płaszczyźnie osi wału,

gdy wymagana jest cichobieżność

przy dużych prędkościach obrotowych

wału.

Łożysko hydrostatyczne

Łożysko o stałym

wydatku Q

Łożysko o stałym

ciśnieniu p

Łożysko hydrostatyczne - teoria

L

p

h

dz

dx

dp

h

dz

q

q

q

o

c

η

η

12

12

2

3

1

0

3

1

0

'

=

∫

=

∫

=

=

(

)

(

)

L

b

p

dx

L

x

p

b

p

W

o

L

o

o

+

=

∫

−

+

=

0

1

/

1

2

h

q

L

p

c

o

3

6

η

=

(

)

W

L

b

L

q

h

c

1

6

+

=

η

0

2

2

=

x

d

p

d

const

L

p

dx

dp

o

=

−

=

/

/

(

)

L

x

p

p

o

/

1

−

=

Łożysko hydrostatyczne - teoria

r

dr

dp

h

q

Q

π

η

π

2

12

2

3

−

=

=

C

r

h

Q

p

+

=

ln

6

3

π

η

r

dr

h

Q

dp

π

η

3

6

=

r

R

h

Q

p

ln

6

3

π

η

=

R

R

h

Q

p

o

o

ln

6

3

π

η

=

R

R

r

R

p

r

p

o

o

ln

ln

)

(

=

R

R

p

h

Q

o

o

ln

6

3

η

π

=

(

)

(

)

R

R

R

R

p

dr

r

r

R

R

R

p

R

p

W

o

o

o

R

Ro

o

o

o

o

/

ln

2

/

ln

/

ln

2

2

2

2

−

=

∫

+

=

π

π

π

(

)

W

R

R

Q

h

o

2

2

3

−

=

η

Łożysko hydrostatyczne

Łożyska ślizgowe hydrodynamiczne

Łożyska hydrodynamiczne

Łożyska

wzdłużne

Łożyska

poprzeczne

Hydrodynamiczna teoria
smarowania

h

U

DL

T

DL

T

h

U

η

π

π

η

τ

−

=

⇒

=

−

=

LD

p

P

LD

P

p

sr

sr

=

⇒

=

ω

2

D

U

=

2

∆

=

h

hp

D

hLDp

D

DL

P

T

sr

sr

2

2

πω

ηω

π

µ

=

=

=

D

h

2

=

ψ

p

sr

ψ

ηω

π

µ

=

Równanie

Pietrowa

Podobieństwo hydrodynamiczne
łożysk ślizgowych

p

sr

ψ

ηω

π

ψ

µ

=

π

ψ

π

η

π

ψ

µ

2

2

'

2

⋅

=

=

S

p

n

sr

ηω

ψ

π

2

2

1

ś

r

o

p

S

S

=

=

2

'

ψ

η

ś

r

p

n

S

=

Łożyska są konstrukcyjnie do siebie podobne, gdy mają takie same
wartości:

stosunek długości czopa do jego średnicy

L

/

D

,

kąt opasania

β

.

Podobieństwo hydrodynamiczne oznacza zbliżone warunki pracy dwóch łożysk, tzn.:

zbliżoną wartość względnego współczynnika tarcia

µ

/

Ψ

,

podobne położenie czopa w panewce.

Dla cylindrycznych łożysk poprzecznych, konstrukcyjnie podobnych, parametrem
podobieństwa jest liczba Sommerfelda.

'

2 n

π

ω

=

Kąt opasania

β

β

β

= 360

°

Hydrodynamiczna teoria
smarowania

Hydrodynamiczna teoria
smarowania

Hydrodynamiczna teoria
smarowania

Warunki niezbędne do powstania

klina smarnego



Płyn musi być lepki



Płyn musi zwilżać powierzchnię



Wał musi się obracać



Szczelina musi być zbieżna



Prędkość wirowania wału musi być w
kierunku zbieżności szczeliny

Hydrodynamiczne łożysko
poprzeczne

Hydrodynamiczne łożysko
poprzeczne

Hydrodynamiczne łożysko
poprzeczne

Hydrodynamiczne łożysko
poprzeczne

Odmiany łożysk ślizgowych
poprzecznych

Przykład panewki niedzielonej

Przykład panewki dzielonej

Przykład łożyska ślizgowego
poprzecznego

Przykład łożyska ślizgowego
poprzecznego

Przykład łożyska ślizgowego
poprzecznego

Przykład łożyska ślizgowego
poprzecznego

Przykład łożyska ślizgowego
poprzecznego

Przykład łożyska ślizgowego
poprzecznego

Przykłady łożysk ślizgowych
poprzecznych

Przykłady łożysk ślizgowych
poprzecznych

Rodzaje smarowania

Materiały łożyskowe

Stopy cyny – (83% lub 91% cyny, z dodatkiem antymonu i miedzi) wykazuje dużą wytrzymałość

zmęczeniową i udarową, łatwiej się docierają i mają dużą przyczepność do stalowej panewki. Są

drogie.

Krajowy stop Ł 83 – 83% cyny, 11% antymonu, 3% lub 6% miedzi.

Stopy ołowiowe – (6% lub 10% cyny lub bezcynowe) są stosowane najczęściej – nie ustępują

stopom cynowym, a są znacznie tańsze.

Krajowy stop Ł 16 – 16% cyny, 16% antymonu, 2% miedzi, reszta ołów.

Brązy odlewnicze – cynowe lub ołowiowe. Duża twardość i wytrzymałość zmęczeniowa.

Zastosowanie – gdy własności wytrzymałościowe są ważniejsze od ślizgowych.

Brąz ołowiowy – typowy skład to 70% miedzi i 30% ołów + cyna, nikiel, srebro.

Brąz cynowy – 80% miedzi, 10% cyny, 10% ołowiu.

Mosiądz – ma niższą wytrzymałość ale lepszą odporność na pracę w podwyższonej temperaturze.

Stopy aluminiowe

Odmiana miękka – 79% cyna, 1% miedź, 1% nikiel, reszta glin. Forma cienko wykonanych warstw na
podłożu stalowym.

Odmiana twarda – 12% krzem, 1% miedź, 1% magnez, 1% nikiel, reszta glin. Używane w formie lanych

panewek.

śeliwa – forma lanych panewek. Najlepsze żeliwo perlityczne.

Stal – jako materiał łożyskowy, gdy występują bardzo wysokie naciski.

Brązy spiekane – 8

÷

10% cyny, reszta miedź. Stosujemy dodatki ołowiu, kosztem miedzi nawet do

30% i 1% grafitu.

Łożyska ze srebra – stosowane w łożyskach lotniczych. Warstwa od 0,5

÷

0,75 mm srebra,

naniesiona galwanicznie.

Drewno – gwajak, dąb – uszlachetnione przez nasycenie żywią syntetyczną. Łożyska te chłodzimy

wodą.

Inne – tworzywa sztuczne, guma, grafit, kamienie szlachetne (rubin, szafir), szkło.

Zmienne projektowe

Niezależne

Lepkość

Obciążenie

Prędkość kątowa

Wymiary (r,c,

β,

L)

Zależne

Współczynnik tarcia

Wzrost temperatury

Strumień objętości

Minimalna grubość filmu
olejowego

Celem inżyniera konstruktora jest taki dobór zmiennych

niezależnych, aby otrzymać konstrukcję spełniającą wymagane

kryteria pracy. Zmienne zależne będą zdeterminowane przez

określone zmienne niezależne.

Obliczanie łożysk ślizgowych
poprzecznych

p

L

d

F

p

dop

≤

⋅

=

gdzie:

F –

siła obciążająca

p

dop

–

dopuszczalny nacisk stykowy

d

– średnica czopa wału

L

– długość panwi

Wyznaczenie minimalnej wysokości
szczeliny smarnej

3

2

1

h

h

h

h

ogr

+

+

≥

Obliczenia łożysk poprzecznych –
metoda Fleischera

Obliczenia sprawdzające



Sprawdzenie warunku tarcia płynnego

h

rz

> h

gr



Sprawdzenie warunku termicznego

Łożysko wzdłużne oporowe

Płytka wahliwa

Przepływ oleju przez łożysko
wzdłużne

Rozwiązania konstrukcyjne podparcia płytek
wahliwych

Michella

Kingsbury

na kuli

na czaszy kulistej

Rozwiązanie konstrukcyjne panewki
z płytkami wahliwymi

Ustalenie wału w łożyskach
ślizgowych

Łożysko ślizgowe
poprzeczno-wzdłużne