KATEDRA PŁATOWCA I SILNIKA

PODSTAWY KONSTRUKCJI MASZYN

 

T 15. ŁOŻYSKA TOCZNE

mgr inż. Waldemar SOKOŁOWSKI

W S O S P

 

 

LITERATURA

• Dietrych J.: Kocańda St., Korewa W., Podstawy konstrukcji maszyn, 

Cz. I, II, III, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,  Warszawa  1967.

• Dietrych M.: Podstawy konstrukcji maszyn, Wydawnictwo 

Naukowo-Techniczne, Tom I, II, III, Warszawa 1999.

• Osiński Z., Bajon W., Szucki T.: Podstawy konstrukcji maszyn, 

Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1975.

• Ćwiczenia z Podstaw konstrukcji maszyn, Poradnik, Wrocław 1982.

 

 

Zagadnienie 1. Budowa łożysk tocznych

 

Łożyska  toczne  są  powszechnie  stosowane  w  budowie  maszyn  i  ich 
pierwowzory  były  znane  już  w  starożytności.  Rosnące  wymagania 
technologiczne  spowodowały  rozwój  konstrukcji  łożyska  zmniejszając 
opory  toczenia,  zwiększając  nośność,  trwałość  i  niezawodność.  Ze 
względu na wysokie wymagania, łożyska toczne produkowane są seryjnie 
przez  wyspecjalizowane  wytwórnie,  które  również  zajmują  się 
konstruowaniem i badaniem łożysk. 
Konstruktorzy maszyn stosują gotowe łożyska dobierając je na podstawie 
katalogów  i  poradników,  gdzie  podane  są  podstawowe  informacje  o 
łożyskach  i  sposób  ich  doboru  (nośności  spoczynkowej  i  ruchowej), 
montażu, smarowania, sztywności,  pasowania, prędkościach granicznych 
i sposobach łożyskowania. 

Zalety łożysk tocznych:

•mały współczynnik oporu w fazie rozruchu i mały wpływ prędkości 
obrotowej na opory ruchu;

•duża nośność i sztywność w odniesieniu do jednostki szerokości łożyska;

•dobre osiowanie wału względem obudowy;

•poprawna praca bez dodatkowych układów smarowania;

•tanie i łatwe w eksploatacji.
Wady:

•mała odporność na wstrząsy i obciążenia dynamiczne;

•ograniczone możliwości stosowania przy dużych prędkościach 
obrotowych i duża hałaśliwość przy znacznych stopniach zużycia.

 

 

Podstawowym  elementem  łożyska  jest  element  toczny,  który  może  być 
kulką,  wałkiem,  baryłką  lub  stożkiem.  Dwa  pierścienie  stanowią  bieżnię 
wewnętrzną  i  zewnętrzną  po  których  toczą  się  elementy  toczne, 
utrzymywane i rozdzielane koszyczkiem. 
Łożyska  są  na  ogół  przenoszą  obciążenia  poprzeczne  i  wzdłużne  w 
stosunku  do  osi  wału.  Niektóre  rodzaje  łożysk  wymagają  współosiowości 
wału  i  obudowy  łożyska,  ale  też  są  łożyska  wahliwe  lub  samonastawne  i 
pracują poprawnie, gdy oś wału tworzy pewien kąt z osią obudowy. 

Odmiany 
konstrukcyjne 
łożysk tocznych a) 
łożyska kulkowe 
zwykłe, b) 
wahliwe, c) 
samonastawne 
skośne, d) 
walcowe nie 
przenoszą sił 
osiowych, e) do 
przenoszenia sił 
porzecznych i 
osiowych, f) 
łożyska stożkowe 
jednorzędowe, g) 
łożyska baryłkowe.

 

 

Zagadnienie 2. Podstawy doboru łożysk tocznych

 

Spoczynkowa nośność łożyska j C

o

 jest ograniczona przez możliwość 

wystąpienia deformacji elementów tocznych lub bieżni. Zgodnie z 
zaleceniami, dopuszcza się następujące obliczeniowe naciski w środku 
styku najbardziej obciążonego elementu tocznego z bieżnią:
p

max

 – 4600 MPa dla łożysk kulkowych wahliwych;

p

max

 – 4200 MPa dla innych łożysk kulkowych;

p

max

 – 4000 MPa dla łożysk walcowych.

Badania trwałości łożysk wskazują na zmęczeniowy charakter uszkodzeń, 
co oznacza konieczność statystycznego podejścia do zależności trwałości 
łożyska od obciążenia. Zależność trwałości wyrażonej liczbą obrotów N 
od obciążenia P jest wyrażona zależnością:

const

NP

p



p – wykładnik dla łożysk kulkowych p=3, a dla walcowych p=10/3 

Nominalna  nośność  dynamiczna  C  jest  to  wartość  obciążenia,  która 
powoduje,  że  dla  łożysk  pracujących  w  identycznych  warunkach  90% 
osiągnie  lub  przekroczy  liczbę  10

6

  obrotów.  Nominalna  trwałość  w 

milionach obrotów L

10

 zależy od nośności dynamicznej C i obciążenia P

p

P

C

L















10

 

 

Trwałość godzinowa jest wyrażona zależnością:

10

6

10

10

60

1

L

n

L

h



Łożyska są często obciążone jednocześnie siłami poprzecznymi P

p

 i P

w

 

wzdłużnymi. Równoważne obciążenie dynamiczne P oblicz się:

w

p

YP

XP

P





X i Y współczynniki przeliczeniowe obciążenia poprzecznego i wzdłużnego 
są podane w katalogach dla danego typu łożyska. 
Jeżeli  obciążenie  jest  zmienne    i  składa  się  z  sił  o  różnej  wartości,  które 
zachowują stałą wartość P

i

 dla pewnej liczby obrotów N

i

 to wyznacza się 

obciążenie średnie:

3

2

3

2

1

3

1

....

N

N

P

N

P

P

m







P

1

, P

2

 – obciążenia stałe działające podczas N

1

, N

2

, liczby obrotów N=N

1

+N

2

+......

Moment oporów ruchu w łożyskach może być w przybliżeniu wyznaczony: 



Pd

M

5

,

0



d – średnica pierścienia wewnętrznego
μ = 0,0015 – 0,0018

 

 

Zagadnienie 3. Zabudowa i smarowanie łożysk.

Ustalenie wzdłużne wału na łożysku jest bardzo ważne i decydujące o 
trwałości łożyska. Prawidłowe ustalenie wzdłużne uzyskamy, gdy:

•żadne z łożysk nie będzie mogło się zsunąć się z czopa wału lub 
wysunąć się z obudowy:

•wał będzie mógł się przesuwać się wzdłużnie tylko o zamierzoną 
dopuszczalną wartość.

Przykład łożyskowania wału w 
dwóch takich samych  łożyskach 
kulkowych, z których lewe ma 
swobodę przesunięć osiowych. 
Wielkość luzu powinna być tak 
dobrana, aby kompensować 
tolerancje wykonania wału i 
korpusu.

 

 

Przykład łożyskowania wału w dwóch różnych łożyskach. Lewe łożysko 
kulkowe zabezpieczone przed przesuwaniem na wale nakrętką i pokrywą 
mocowaną śrubami jest łożyskiem ustalającym i przenoszącym 
ewentualne obciążenia osiowe. Prawe łożysko walcowe dające możliwość 
przemieszczeń osiowych ma pierścień zewnętrzny dociśnięty pokrywą.

 

 

Przykład łożyskowania wału na trzech łożyskach o wyraźnie rozdzielonych 
funkcjach.  Lewa  podpora  złożona  jest  z  łożyska  kulkowego  o  dzielonym 
pierścieniu wewnętrznym służącego do przejmowania obciążenia osiowego 
oraz  z  łożyska  walcowego,  które  przejmuje  obciążenie  poprzeczne. 
Pierścienie  wewnętrzne  unieruchomiono  na  wale  za  pomocą  nakrętki,  a 
pierścienie  zewnętrzne  za  pomocą  pokryw.  Aby  uniknąć  przenoszenia 
obciążenia  poprzecznego  przez  łożysko  kulkowe  jest  ono  osadzone  w 
korpusie z luzem promieniowym. 

 

 

Uszczelnienia  łożysk:  a)  i  b)  uszczelnienia  labiryntowe  o  szczelinach 
biegnących osiowo i promieniowo, c) uszczelnienie w postaci pierścienia z 
symetrycznego  tworzywa  z  wkładką  metalową  i  przylgnią  dociskaną  do 
powierzchni wału sprężyną.

W celu uniknięcia zanieczyszczenia łożysk, przenikania wilgoci do smaru 
oraz ubytku smaru stosuje się uszczelnianie łożysk. Pewne rodzaje łożysk 
są wyposażone w elementy uszczelniające przez wytwórcę. Inne rodzaje 
należy starannie uszczelnić, gdyż brak uszczelnienia istotnie obniża 
trwałość i niezawodność łożyska. 

 

 

Łożyska toczne wymagają małej ilości smaru, gdyż jego nadmiar 
zwiększa opory toczenia. Brak smaru jest jednak powodem szybszego 
zużycia łożyska.
Do smarowania łożysk stosuje się najczęsciej smary maziste typu ŁT. Typ 
smaru dobiera się w zależności od temperatury pracy i obecności w 
otoczeniu wilgoci i zanieczyszczeń. Podczas smarowania wewnętrzną 
przestrzeń wypełnia się całkowicie smarem, natomiast obudowę łożyska 
wypełnia się do ¼ objętości.
Najczęściej stosujemy smary wapniowe lub sodowe. Wapniowe mają 
gorsze właściwości przy dużej wilgotności i zapyleniu otoczenia niż 
sodowe.
Przy dużych rozpiętościach temperatur stosujemy smary litowe np.. ŁT4. 
Dla temperatur większych niż 80

0 

C korzystniej jest stosować smary 

płynne.
Łożyska wysokoobrotowe smaruje się czasem mgłą olejową.
Przy znikomych ilościach smaru moment tarcia jest prawie niezależny od 
prędkości jak również od temperatury i lepkości smaru. Przy smarowaniu 
zanurzeniowym występuje znaczny wzrost oporu ze wzrostem prędkości i 
lepkości smaru.

 

 

Dziękuję za uwagę