ŁoŜyska ślizgowe
Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn
Przepływowych
ŁoŜyska 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 zaleŜności od sposobu uzyskania
siły nośnej, łoŜyska dzieli się na:
hydrostatyczne,
hydrodynamiczne,
gazodynamiczne (aerodynamiczne),
gazostatyczne (aerostatyczne),
na poduszce magnetycznej.
ŁoŜyska ślizgowe stosuje się:
do przenoszenia duŜych obciąŜeń,
do przenoszenia obciąŜeń udarowych,
przy konieczności stosowania duŜych
średnic,
gdy konieczne jest tłumienie drgań wału,
w przypadku konieczności dzielenia
łoŜysk w płaszczyźnie osi wału,
gdy wymagana jest cichobieŜność
przy duŜych prędkościach obrotowych
wału.
ŁoŜysko hydrostatyczne
ŁoŜysko o stałym
wydatku Q
ŁoŜysko o stałym
ciśnieniu p
ŁoŜysko 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
−
=
ŁoŜysko 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
ŁoŜysko hydrostatyczne
ŁoŜyska ślizgowe hydrodynamiczne
ŁoŜyska hydrodynamiczne
ŁoŜyska
wzdłuŜne
ŁoŜyska
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
łoŜysk 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
=
ŁoŜyska są konstrukcyjnie do siebie podobne, gdy mają takie same
wartości:
stosunek długości czopa do jego średnicy
L
/
D
,
kąt opasania
β
.
Podobieństwo hydrodynamiczne oznacza zbliŜone warunki pracy dwóch łoŜysk, tzn.:
zbliŜoną wartość względnego współczynnika tarcia
µ
/
Ψ
,
podobne połoŜenie czopa w panewce.
Dla cylindrycznych łoŜysk 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 zwilŜać powierzchnię
Wał musi się obracać
Szczelina musi być zbieŜna
Prędkość wirowania wału musi być w
kierunku zbieŜności szczeliny
Hydrodynamiczne łoŜysko
poprzeczne
Hydrodynamiczne łoŜysko
poprzeczne
Hydrodynamiczne łoŜysko
poprzeczne
Hydrodynamiczne łoŜysko
poprzeczne
Odmiany łoŜysk ślizgowych
poprzecznych
Przykład panewki niedzielonej
Przykład panewki dzielonej
Przykład łoŜyska ślizgowego
poprzecznego
Przykład łoŜyska ślizgowego
poprzecznego
Przykład łoŜyska ślizgowego
poprzecznego
Przykład łoŜyska ślizgowego
poprzecznego
Przykład łoŜyska ślizgowego
poprzecznego
Przykład łoŜyska ślizgowego
poprzecznego
Przykłady łoŜysk ślizgowych
poprzecznych
Przykłady łoŜysk ślizgowych
poprzecznych
Rodzaje smarowania
Materiały łoŜyskowe
Stopy cyny – (83% lub 91% cyny, z dodatkiem antymonu i miedzi) wykazuje duŜą wytrzymałość
zmęczeniową i udarową, łatwiej się docierają i mają duŜą 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. DuŜa twardość i wytrzymałość zmęczeniowa.
Zastosowanie – gdy własności wytrzymałościowe są waŜniejsze 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 niŜszą wytrzymałość ale lepszą odporność na pracę w podwyŜszonej temperaturze.
Stopy aluminiowe
Odmiana miękka – 79% cyna, 1% miedź, 1% nikiel, reszta glin. Forma cienko wykonanych warstw na
podłoŜu stalowym.
Odmiana twarda – 12% krzem, 1% miedź, 1% magnez, 1% nikiel, reszta glin. UŜywane w formie lanych
panewek.
śeliwa – forma lanych panewek. Najlepsze Ŝeliwo perlityczne.
Stal – jako materiał łoŜyskowy, gdy występują bardzo wysokie naciski.
Brązy spiekane – 8
÷
10% cyny, reszta miedź. Stosujemy dodatki ołowiu, kosztem miedzi nawet do
30% i 1% grafitu.
ŁoŜyska ze srebra – stosowane w łoŜyskach lotniczych. Warstwa od 0,5
÷
0,75 mm srebra,
naniesiona galwanicznie.
Drewno – gwajak, dąb – uszlachetnione przez nasycenie Ŝywią syntetyczną. ŁoŜyska te chłodzimy
wodą.
Inne – tworzywa sztuczne, guma, grafit, kamienie szlachetne (rubin, szafir), szkło.
Zmienne projektowe
NiezaleŜne
Lepkość
ObciąŜenie
Prędkość kątowa
Wymiary (r,c,
β,
L)
ZaleŜne
Współczynnik tarcia
Wzrost temperatury
Strumień objętości
Minimalna grubość filmu
olejowego
Celem inŜyniera konstruktora jest taki dobór zmiennych
niezaleŜnych, aby otrzymać konstrukcję spełniającą wymagane
kryteria pracy. Zmienne zaleŜne będą zdeterminowane przez
określone zmienne niezaleŜne.
Obliczanie łoŜysk ślizgowych
poprzecznych
p
L
d
F
p
dop
≤
⋅
=
gdzie:
F –
siła obciąŜająca
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 łoŜysk poprzecznych –
metoda Fleischera
Obliczenia sprawdzające
Sprawdzenie warunku tarcia płynnego
h
rz
> h
gr
Sprawdzenie warunku termicznego
ŁoŜysko wzdłuŜne oporowe
Płytka wahliwa
Przepływ oleju przez łoŜysko
wzdłuŜne
Rozwiązania konstrukcyjne podparcia płytek
wahliwych
Michella
Kingsbury
na kuli
na czaszy kulistej
Rozwiązanie konstrukcyjne panewki
z płytkami wahliwymi
Ustalenie wału w łoŜyskach
ślizgowych
ŁoŜysko ślizgowe
poprzeczno-wzdłuŜne