P
K
M
II
łożyska toczne
P
K
M
II
łożyska toczne
główne cechy
zalety:
•małe opory ruchu, zwłaszcza przy małej prędkości
•duża nośność na jednostkę szerokości łożyska
•normalizacja wymiarów
•wysoka jakość (wyspecjalizowana produkcja masowa)
•nie wymaga docierania
wady:
•większa głośność
•mniejsza odporność na wstrząsy w spoczynku
•mniejsza odporność na obciążenia dynamiczne
•zła praca przy bardzo dużych prędkościach obrotowych
podział
przenoszone obciążenie (określanie nośności):
•poprzeczne
•wzdłużne
kształt elementu tocznego:
•kulkowe
•wałeczkowe
•igiełkowe
szczegółowe cechy konstrukcyjne:
•kulkowe, wzdłużne, wahliwe, skośne
•stożkowe, baryłkowe
•wzdłużne, kulkowe, wałeczkowe, baryłkowe, stożkowe,
walcowe
wielkość
średnice wewnętrzne od kilku dziesiątych milimetra do kilku
metrów
główne elementy
pierścień zewnętrzny
pierścień wewnętrzny
koszyczek
element toczny
przykładowe rodzaje
oznaczenia katalogowe (stary katalog FŁT)
3
2
204
d=04 x 5 mm = 20 mm
(d = 20
480 mm)
odmiana średnicowa (2 –
lekka)
odmiana szerokości (2 –
szeroka)
cecha konstrukcyjna
katalog
(SKF)
łożyska stożkowe
zacisk wstępny
tg
25
,
1
F
P
z
2
F – reakcja poprzeczna
a
obciążenie równoważne
P
p
– siła
poprzeczna
P
w
– siła wzdłużna
X, Y –
współczynniki
w
p
YP
XP
P
łożyska pojedyncze i tandem
gdy P
w
/P
p
<= e X = 1, Y = 0
gdy P
w
/P
p
> e X = 0.56
P
w
/C
0
e
Y
0,025 0,22
2
0,04
0,24
1,8
0,07
0,27
1,6
0,13
0,31
1,4
0,25
0,37
1,2
0,5
0,44
1
dla łożysk kulkowych poprzecznych zwykłych:
łożyska w układzie O lub
X
gdy P
w
/P
p
<= e X = 1,
Y=Y
1
gdy P
w
/P
p
> e X = 0.75
Y=Y
2
P
w
/C
0
e
Y
1
Y
2
0,03
0,32
2
2,8
0,10
0,4
1,55
2,2
0,25
0,47
1,3
1,85
dla obc. ściśle osiowego P
w
<
0,5 C
0
obciążenie średnie
N
i
– liczba obrotów z danym
obciążeniem
P
i
– siła obciążająca
q = 3 dla łożysk kulkowych
10/3 dla łożysk wałeczkowych
q
i
q
i
i
śr
N
P
N
P
1
nośność i trwałość
nośność spoczynkowa C
0
:
jest to obciążenie odpowiadające deformacji elementu
tocznego
i bieżni o 0,0001 średnicy elementu tocznego
q
P
C
L
10
q = 3 dla łożysk kulkowych
10/3 dla łożysk
wałeczkowych
nośność dynamiczna (ruchowa) C:
jest to obciążenie powodujące w danych, stałych
warunkach poprawną pracę 90% łożysk przez 10
6
obrotów
nominalna trwałość [mln
obrotów]:
trwałość godzinowa
[h]:
6
10
10
10
60
n
L
L
h
n [obr/min]
trwałość
n
s
s
L
L
L
L
P
10
1054
,
0
exp
n = 10/9 dla łożysk
kulkowych
9/8 dla łożysk
wałeczkowych
prawdopodobieńst
wo poprawnej
pracy P:
dla P = 0,4
0,93
rozkład Weibula
ZADANIE 1:
100 łożysk kulkowych pracujących w jednakowych
warunkach ma trwałość L
10
=100·10
6
obrotów.
Po pewnej liczbie obrotów k=30 łożysk uległo
zniszczeniu zmęczeniowemu.
Oszacować trwałość L
*
10
pozostałych łożysk.
n
s
s
L
L
L
L
P
10
1054
,
0
exp
n = 10/9 dla łożysk
kulkowych
9/8 dla łożysk
wałeczkowych
łożyskowanie wałów
cechy dobrego łożyskowania:
• dokładne i niezawodne osadzenie
pierścieni łożysk na wałku i w
obudowie
• łatwość regulacji luzów
• łatwość montażu i demontażu
• dobre odprowadzenie ciepła przy
dużym obciążeniu łożysk
• łatwość obsługi (wymiana smaru)
• zabezpieczenie przed zabrudzeniem
• zabezpieczenie śrub przed
odkręceniem
• technologiczna możliwość uzyskania
dużych dokładności czopów wału i
gniazd
smarowanie łożysk
•zapobieganie metalicznemu kontaktowi elementów
łożyska
•zmniejszenie tarcia ślizgowego
•eliminacja niewielkich nieregularności powierzchni
•ochrona przed korozją
•odprowadzanie ciepła
•łagodzenie uderzeń
•uszczelnianie przed dostępem wilgoci i zanieczyszczeń
Do smarowania stosowane są:
•smary plastyczne (mniejsze dopuszczalne prędkości
obrotowe)
•oleje (większe dopuszczalne prędkości obrotowe)
uszczelnianie łożysk
uszkodzenia łożysk
•złuszczanie się powierzchni bieżni („spalling”)
•drobne wykruszenia powierzchni bieżni
(„pitting”)
•pęknięcia zmęczeniowe pierścienia
•deformacja elementów tocznych
łożysko hybrydowe
ZADANIE 2:
Wał wirówki ułożyskowany jest w
dwóch
jednakowych
łożyskach
tocznych typu 6307 o średnicy
wewnętrznej d=35 mm. Nośność
dynamiczna łożysk wynosi C=33200
N zaś statyczna C
0
=19000 N.
Wał jest wyrównoważony statycznie
i dynamicznie. Na ramieniu o
promieniu R=0.2 m umieszczono
masę m=0.05 kg. Wirówka przez
60%
czasu
wiruje
z prędkością obrotową n
1
=4000
obr/min, zaś przez pozostały czas z
prędkością
n
2
=6000
obr/min.
Pozostałe
wymiary:
a = 50 mm, b = 250 mm
1. Wyznaczyć
trwałość
godzinową
łożyska
górnego L
h
.
2. Wyznaczyć prawdopodobieństwo bezawaryjnej
pracy łożyska górnego w okresie L
s
=1000 h.
n
s
s
L
L
L
L
P
10
1054
,
0
exp
6
10
10
10
60
n
L
L
h
q
P
C
L
10
q
i
q
i
i
śr
N
P
N
P
1
ZADANIE 3:
Łożysko obciążone jest siłą poprzeczną W oraz wzdłużną F,
przy
czym
zachodzi
pomiędzy
nimi
zależność
F=1,8·W+2000 [N]. Przez s=30% czasu pracy siła
poprzeczna wynosi F
1
=10000 N zaś przez pozostały czas
F
2
=3000 N. Prędkość obrotowa wału n=2000 obr/min.
Sprawdzić czy łożysko 6307 o nośności dynamicznej
C=33200 N oraz nośności statycznej C
0
=19000 N zapewni
wymagane P=75% prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy
przez okres L
s
=2000 h.
n
s
s
L
L
L
L
P
10
1054
,
0
exp
6
10
10
10
60
n
L
L
h
q
P
C
L
10
q
i
q
i
i
śr
N
P
N
P
1
w
p
YP
XP
P
gdy P
w
/P
p
<= e X = 1, Y =
0
gdy P
w
/P
p
> e X = 0.56
P
w
/C
0
e
Y
0,025
0,22
2
0,04
0,24
1,8
0,07
0,27
1,6
0,13
0,31
1,4
0,25
0,37
1,2
0,5
0,44
1
zależność
e(P
w
/C
0
)
i
Y(P
w
/C
0
)
dla łożyska
kulkowego
0
0 . 0 5
0 . 1
0 . 1 5
0 . 2
0 . 2 5
0 . 3
0 . 3 5
0 . 4
0 . 4 5
0 . 5
P
w
/ C
0
0 . 2
0 . 2 5
0 . 3
0 . 3 5
0 . 4
0 . 4 5
e
1
1 . 2
1 . 4
1 . 6
1 . 8
2
Y