ŁOŻYSKA TOCZNE

KLASYFIKACJA

ŁOŻYSK

Łożyska toczne dzieli się na dwie

zasadnicze grupy:

•

Poprzeczne

•

Wzdłużne

Podział taki został dokonany w

zależności od określenia nośności

jako obciążenia czysto poprzecznego

(dla łożysk poprzecznych) lub czysto

wzdłużnego (dla łożysk wzdłuż nych). Z

nazwami tymi kojarzy się zdolność do

przenoszenia obciążeń działających

bądź w kierunku poprzecznym do osi,

bądź w kierunku wzdłużnym. W

rzeczywistości znaczna ilość tych łożysk

może przenosić równocześnie oba

rodzaje obciążeń, przy czym łożyska

specjalnie do tego celu przeznaczone

nazywa się łożyskami skośnymi:

teoretyczny kąt działania tych łożysk α

<45°; łożyska o kącie α ≥450 zalicza

się do łożysk wzdłużnych i są one

bardzo mało rozpowszechnione.

W zależności od kształtu części

tocznych rozróżnia się łożyska:

+ Kulkowe

+ Wałeczkowe

Wałeczki mogą być kształtu:

walcowego, stożkowego lub

baryłkowego. Wałeczki walcowe długie,

dla których stosunek długości do

średnicy przekracza wartość 2,5 oraz

średnica

d≤ 5

mm, nazywamy

igiełkami.

W zależności od głównych cech

konstrukcyjnych rozróżnia się

następujące rodzaje łożysk:

Kulkowe zwykłe

Kulkowe wahliwe

Kulkowe skośne (a<45°)

Walcowe

Igiełkowe

Stożkowe

Baryłkowe (poprzeczne)

Kulkowe wzdłużne

Wałeczkowe wzdłużne (baryłkowe,

stożkowe i walcowe)

W poszczególnych rodzajach mogą

występować różnice budowy

wewnętrznej lub kształtu zewnętrznego

pierścieni, co stwarza nową postać

łożyska i stanowi odrębny typ łożyska.

Łożyska określonego typu grupowane

są w serie w zależności od proporcji

wymiarów głównych.

GŁÓWNE WYMIARY

I OZNACZENIA

Główne wymiary łożysk tocznych



Wymiarami głównymi w łożyskach tocznych są:



—

średnica otworu



—

średnica zewnętrzna



lub

—

szerokość łożyska poprzecznego

lub

skośnego



—

wysokość łożyska wzdłużnego



oraz r1

— współrzędne zaokrąglenia

między powierzchniami montażowymi:

czołową i walcową lub stożkową.

Dla łożysk o wymiarach metrycznych zostały

ustalone przez ISO tablice głównych wymiarów, z

którymi powinny być zgodne wymiary wszystkich

typów łożysk bieżąco produkowanych i nowo

projektowanych. Tablice te są okresowo

uzupełniane. Polski Ko mitet Normalizacyjny przyjął

te dane do PN/M-86404.

Układ tablic oparty jest o ciągi wymiarowe średnic

i szerokości (wysokości) oraz o ich skojarzenia w

grupy wymiarowe. Ciągiem podstawowym jest

ciąg średnic wewnętrznych (otworów), któremu

podporządkowane są ciągi średnic zewnętrznych

8, 9, 0, l, 2, 3, 4 w kolejności od najmniejszych do

największych. Ciągi te określają odmiany łożysk:

od szczególnie lekkiej (8 i 9) do bardzo lekkiej (0),

lekkiej (2), średniej (3) i ciężkiej (4).

W każdym ciągu średnic zewnętrznych mogą

występować różne ciągi szerokości (7, 8, 9, O oraz

l do 6) wg wzrastających wielkości — określają

one odmianę szerokości ło żyska.

Na przykład: oznaczenie ciągu szerokości 2

poprzedza oznaczenie ciągu średnicy zew nętrznej

3 i tworzy grupę wymiarową 23 czyli wyznacza

odmianę łożyska średnią sze roką. Warto

wspomnieć, że najbardziej rozpowszechnione są

łożyska należące do ciągów średnic 2 i 3 (odmiana

lekka i średnia). W ostatnich czasach coraz

bardziej wchodzą w uży cie łożyska ciągu O

(odmiana bardzo lekka), a zanikają łożyska ciągu

4 (odmiana ciężka).

Oznaczenia cyfrowe ciągów i grup wymiarowych

są wykorzystywane przy tworzeniu oznaczeń

łożysk.

Oznaczenia łożysk tocznych

Każde łożysko oznaczone jest stosunkowo prostym

symbolem cyfrowym lub literowo--cyfrowym

nazywanym numerem łożyska. Bardziej

skomplikowane oznaczenie powstaje, gdy łożysko

jest w wykonaniu specjalnym, np. ze specjalnym

koszykiem, ze specjalnym luzem, w podwyższonej

klasie dokładności itd. Należy przestrzec, że

pominięcie dodatko wych oznaczeń przy

zamawianiu łożysk może spowodować dostawę

niewłaściwego ło żyska, a co za tym idzie — złe

efekty pracy.

Numer podstawowy łożyska określa zawsze serię

oraz wielkość otworu. Dla łożysk w zakresie

średnic 20 do 480 mm dwie ostatnie cyfry

pomnożone przez 5 dają średnice otworu w

milimetrach, a pozostałe symbole wyznaczają

serię. Cyfra poprzedzająca bez pośrednio

oznaczenie otworu określa ciąg średnic

zewnętrznych czyli odmianę. Np. łożyska kulkowe

zwykłe o numerach 6206 i 6306N mają otwór 30

mm i różne śred nice zewnętrzne, przy czyni

wiadomo jest, że w pierwszym

nich jest ona

mniejsza (od miana lekka). Ponadto łożysko 6306N

ma rowek na pierścieniu zewnętrznym. Średnice

otworów 10, 12, 15, 17 mm oznacza się

odpowiednio 00, 01, 02, 03. Średnice otworów

mniejsze od 10 mm oznacza się cyfrą wykazującą

wielkość otworu w mm, np. łożysko kulkowe serii

62 o numerze 625 (dawno oznaczenie EL 5) ma

otwór 5 mm. Średnicę otwo rów od 500 mm wzwyż

oznacza się przez podanie rzeczywistego wymiaru

w mm za kreską pochyłą po oznaczeniu serii, np.:

łożysko kulkowe zwykłe serii 62 o otworze 650 ma

numer 62/650.

Omówione poprzednio oznaczenia stosuje

się do łożysk podstawowej konstrukcji dla

każdego rodzaju. Szczególne właściwości

konstrukcyjne łożysk są oznaczone dodatkowo

literami umieszczonymi za numerem łożysk.

Niektóre z tych oznaczeń występują

równocześnie, np. 6206 ZNR albo NU 2lOMA.

Oznaczenie klas dokładności i luzów omówione

jest w dalszej części poradnika. Umie szcza się je

za numerem łożyska i za znakami podanymi w

tablicy 1. Mogą występować jeszcze inne

oznaczenia dodatkowe, np. specjalne gatunki

stali lub ich odporność na wysokie temperatury

itd., których znaczenie nie jest ujednolicone na

szerszą skale.

Podane zasady oznaczeń są stosowane w

Polsce i przez wielu innych wytwórców euro

pejskich, jednak szereg firm stosuje

odrębne

zasady oznaczania łożysk.

TYPIZACJA

ŁOŻYSK

TOCZNYCH

Zarządzeniem nr 198 Prezesa Rady

Ministrów z dn. 25.IX.1961 r. (Monitor

Polski nr 78 z dnia 14.X.61 r. póz. 326)

w sprawie typizacji i stosowania łożysk

tocznych oraz kontroli gospodarki tymi

łożyskami w jednostkach gospodarki

uspołecznionej, z późniejszymi

zmianami wprowadzonymi

Zarządzeniem nr 43 Prezesa Rady

Ministrów z dnia 7.VI. 1966 r. (Monitor

Polski nr 29 z dnia 22.VI.1966 r. póz.

150) oraz Zarządzeniem Przewodni

czącego Komitetu Nauki i Techniki z

dnia 25.IV.1967 r. (Monitor Polski nr 28 z

dnia 23.V.1967- r. póz. 131),

wprowadzono obowiązek stosowania,

przy projektowaniu i pro dukcji maszyn i

urządzeń technicznych, łożysk tocznych

objętych tablicami stanowią cymi

załącznik nr l do ww. Zarządzenia.

W tablicach tych poszczególne typy i

wielkości łożysk zostały podzielone na 3 grupy

zastosowań:

Grupa I — obejmuje łożyska normalnej klasy

dokładności z luzem normalnym i po większonym

— najbardziej rozpowszechnione. Mogą one być

stosowane we wszystkich gałęziach przemysłu

bez ograniczeń.

Grupa II — obejmuje łożyska mniej

rozpowszechnione oraz łożyska podwyższonych

klas dokładności i

pomniejszonym luzem. Na

stosowanie tych łożysk wymagane jest

zezwolenie CBKŁT.

Grupa III — obejmuje łożyska, które mogą być

stosowane tylko w specjalnie uzasad nionych

przypadkach i przy wyraźnych korzyściach, jakie

daje zastosowa nie tych łożysk w porównaniu do

łożysk grupy I lub II. Na stosowanie tych łożysk

zaliczonych do grupy III oraz łożysk nie objętych

tablicami podziału łożysk, CBKŁT wydaje

zezwolenie po uzyskaniu zgody Zjedno czenia

Przemysłu Precyzyjnego.

Uwagi ogólne:

Łożyska toczne objęte typizacją mają

znormalizowane konstrukcje o wymiarach zgod nych

z PN-66/M-86404 Tablice głównych wymiarów.

Wyjątek stanowią łożyska serii E, których wymiary

nie są zgodne z PN-68/M-86404

W tablicach podziału łożysk na grupy zastosowania

ilość numerów łożysk w poszcze gólnych seriach

ograniczona jest do ilości obecnie stosowanych

przez nasz przemysł. Konstruktor może wyjść poza

te granice

Jednostka opracowująca dokumentacje

konstrukcyjną łożyskowania zobowiązana jest, w

czasie projektowania, wystąpić do CBKŁT o

zezwolenie na stosowanie łożysk nie objętych grupą

pierwszą typizacji.

W dokumentacji konstrukcyjnej i techniczno-

ruchowej oraz w wykazie części — przy łożysku, na

którego stosowanie uzyskano zezwolenie, należy

podać numer i datę pis ma CBKŁT, w którym

zezwolenie to jest zawarte.

Zezwolenia CBKŁT na stosowanie danego łożyska w

danej maszynie są ważne na czas nieokreślony i

upoważniają zarówno producenta, jak i użytkownika

maszyny do za kupu danych łożysk w BZŁT.

Części łożysk tocznych, jak: kulki, wałeczki, igiełki

o.raz tuleje stożkowe i ich części, . nie są

przedmiotem typizacji i mogą być stosowane bez

zezwolenia CBKŁT. W za kresie ich stosowania

obowiązuje przestrzeganie polskich norm.

Wymienione na wstępie tego rozdziału zarządzenie

Prezesa Rady Ministrów nr 198 zobowiązuje

jednostki gospodarki uspołecznionej do stosowania

przy projektowaniu i pro dukcji maszyn i urządzeń

technicznych — łożysk objętych typizacją, a przede

wszystkim łożysk wymienionych w grupie I — jak

również zobowiązuje je do przestrzegania tego

postanowienia przy imporcie maszyn

zakupywanych za granicą. W takich przypadkach

inwestorzy zobowiązani są:

•

Żądać od dostawców zagranicznych wyposażenia

zakupywanych. maszyn i urządzeń w łożyska

toczne o wymiarach w układzie metrycznym

objętym tablicami wymiarów głównych według

zalecenia ISO R-15, z którym jest zgodna norma PN-

6G/M-86404.

•

Żądać, przed zawarciem kontraktów, nadsyłania

specyfikacji łożysk tocznych, w któ re dana maszyna

lub urządzenie są wyposażone, z podaniem ich

numerów katalogowych oraz rysunków

zestawieniowych z uwidocznieniem konstrukcji

łożyskowań.

•

Analizować celowość zastosowanych łożysk pod

kątem obowiązującej w kraju typi zacji i występować

do CBKŁT, w sposób określony w zarządzeniu, o

zezwolenie na zastosowanie łożysk nie zalecanych.

Zarządzenie zobowiązuje Ministra Przemysłu Ciężkiego

do nowelizowania tablic po działu łożysk na grupy

zastosowania, w miarę postępu technicznego i

zmian w sytuacji gospodarczej kraju; z wnioskiem w

tym zakresie ma obowiązek występować CBKŁT.

Użytkownicy łożysk tocznych nie objętych grupą I

zobowiązani są do sukcesywnego ich zastępowania

łożyskami objętymi tą grupą lub do uzyskania

zgody na dalsze stoso wanie tych łożysk.

Sprzedaż łożysk nie objętych grupą I dozwolona jest

wyłącznie na podstawie zezwole nia na ich

stosowanie.

OBLICZENIA I

DOBÓR ŁOŻYSK

Dla zapewnienia prawidłowej pracy łożysk tocznych

konieczna jest przy ich doborze Wnikliwa analiza

warunków pracy i wymagań jakie się stawia danej

maszynie lub urzą dzeniu. Stosunkowo duża ilość

różnych rodzajów i typów łożysk daje

konstruktorowi możność spełnienia nawet trudnych

wymagań. W tym celu musi on oczywiście znać

dostatecznie dobrze wielkości charakterystyczne

poszczególnych łożysk i sposób ich obli czania,

który różni się zasadniczo od obliczania łożysk

ślizgowych.

Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi

zdolność łożyska do trwałego prze noszenia

obciążeń przy określonej ilości obrotów na minutę

są: nośność ruchowa (w kG) określona zwykle

symbolem

oraz trwałość

(w milionach obrotów).

Pojęcie nośności ruchowej łożysk (nazywanej

często nośnością dynamiczną) związane jest ściśle

z pojęciem trwałości. Tak więc bezbłędnie

zamontowane łożysko pracujące w ustalonych

warunkach pracy przy właściwym smarowaniu i nie

narażone na żadne zanieczyszczenia, nie będzie

się zużywało wskutek ścierania się bieżni - lecz w

wyniku zmęczenia powierzchniowego materiału.

Po wykonaniu pewnej liczby obrotów

ukazują się początkowo małe rysy na bieżni

jednego z pierścieni lub na częściach tocznych

wskutek rozluźnienia cząstek materiału pod

działaniem wielkich chwilowych nacisków

powierzchniowych, później już stosunkowo

szybko zaczyna się łuszczenie powierzchni

najbardziej zmęczonej. Jak wykazały liczne

doświadczenia zjawisko zmęczenia

powierzchniowego przebiega nieregularnie,

wobec czego dla ustalenia trwałości konieczne

jest zbadanie znacznej liczby pozornie identycz

nych łożysk oraz dokładne sprecyzowanie

pojęcia trwałości dla celów praktycznych. Mo

głoby się zdawać, że właściwą oceną z punktu

widzenia ekonomicznego byłoby przyjęcie

średniej trwałości, jednak wówczas znaczna ilość

łożysk pracowałaby krócej, niż założono w

obliczeniach, zatem dla celów praktycznych

przyjęto wartość niższą - równą około 1/5

średniej trwałości

Określenie trwałości

Trwałość łożyska (umowna) jest to wyrażona w

milionach liczba obrotów, jaką w określonych

warunkach pracy wykona S0% badanych łożysk,

zanim na powierzchniach tocznych ukażą się

pierwsze oznaki zmęczenia Dopuszcza się, że

pozostałe 10% łożysk może wykazać mniejszą

trwałość, co mieści się jednak w granicach normy.

Określenie nośności ruchowej C

Nośność ruchowa łożyska jest to wyrażona w

kilogramach wartość obciążenia, przy którym

trwałość równa się l milionowi obrotów. W przypadku

łożysk poprzecznych i skoś nych obciążenie to

powinno być stałe i działać w płaszczyźnie

prostopadłej do osi, przy czym pierścień wewnętrzny

obraca się w stosunku do kierunku obciążenia, a

pierścień zewnętrzny jest względem niego

nieruchomy. Dla łożysk wzdłużnych kierunek stałego

obciążenia powinien być wzdłuż osi.

Nośność ruchową łożyska można obliczyć znając

wszystkie dane jego budowy wew nętrznej,

posługując się wzorami ISO, wg dokumentu nr R281

z 1962 r.

Nośność łożyska zależy, od następujących parametrów:

•

Kształt i wymiary części tocznych

•

Ilość części tocznych i ilość rzędów

•

Kąt teoretyczny działania a

•

Stopień przylegania części tocznych do bieżni

każdego pierścienia

•

Właściwości materiału pierścieni i części tocznych.

Parametry te dla większości znormalizowanych

konstrukcji i wielkości łożysk są usta bilizowane, a

wartości liczbowe dla nośności ruchowej są w skali

światowej podobne. Nie którzy wytwórcy podają

jednak dane różniące

się

nawet znacznie dla tego

samego numeru łożyska.

Tłumaczyć to należy tym, że w ostatnich latach

(m.in. dzięki walce konkurencyjnej) dokonano

dużego wysiłku dla osiągnięcia najwyższej

możliwej nośności, np. przez po większenie

wymiarów i ilości części tocznych kosztem

zmniejszenia grubości pierścieni, korygowanie

tworzących wałeczków lub bieżni, przez

podwyższanie dokładności kształtu powierzchni

czynnych i ich wzajemnego położenia itp. W tych

przypadkach stosowane są niejednokrotnie wyższe

współczynniki obliczeń od podanych w

dokumentach ISO. Największe rozbieżności

występują w łożyskach baryłkowych i walcowych.

Zazwyczaj łożyska takie odróżniają od dawnych

konstrukcji dodatkowe oznaczenia, tzn, dodatko wa

litera umieszczona po numerze łożyska. Podobnie

oznacza się łożyska produkcji krajowej, np, łożyska

baryłkowe o podwyższonej nośności zesłały

oznaczone literą „A" po numerze łożyska.

Nośności łożysk. podane w tablicach niniejszego

wydawnictwa, zostały obliczone wg wzorów ISO

dla wszystkich serii produkowanych lub

przewidzianych do produkcji w kraju. Konstrukcja

ich została poprawiona i ulepszona. Jedynie dla

łożysk tych serii, które w najbliższym czasie nie

będą produkowane w kraju., podano wartości

liczbowe wg da nych katalogowych wytwórców

będących głównymi dostawcami dla potrzeb

krajowych.

Zależność miedzy obciążeniem i trwałością

Zależność między trwałością łożyska

jego

nośnością ruchową

i obciążeniem zewnętrznym

określona jest ogólnym wzorem:

Ze względu na różne wartości wykładnika

potęgowego

przebieg dalszych obliczeń będzie

prowadzony oddzielnie:

dla łożysk kulkowych p=3

dla łożysk wałeczkowych

p=10/3

Łożyska kulkowe

Łożyska

wałeczkowe

Wartość — nazywa się współczynnikiem

trwałości, przy czym:

L —

trwałość wyrażona w milionach obrotów

C —

nośność ruchowa w kG

P —

obciążenie zastępcze w kG

Jako wartość obciążenia zewnętrznego należy

obliczyć obciążenie zastępcze

Dla łożysk poprzecznych i skośnych — ściśle

prostopadłe do osi łożyska

Dla łożysk wzdłużnych — działające wzdłuż osi

łożyska.

W przypadkach gdy rzeczywiście działające

obciążenie jest zmienne w czasie oraz gdy jest

skośnie skierowane do osi łożyska, należy

obliczyć taką wartość stałego obciążenia

zastępczego, pod działaniem którego skutek

zmęczeniowy byłby taki sam, jak pod dzia łaniem

obciążenia rzeczywiście działającego. W

przypadku obciążeń skośnych obciążenie

zastępcze łożyska oblicza się ze wzoru:

P= XVPp+YPw

Gdzie:

P —

obciążenie zastępcze łożyska

Pp —

poprzeczne obciążenie zewnętrzne

Pw —

wzdłużne obciążenie zewnętrzne

X —

współczynnik obciążenia

poprzecznego

Y —

współczynnik obciążenia wzdłużnego

— współczynnik przypadku obciążenia

(ruchomy wałek lub ruchoma oprawa)

Podane wzory pozwalają na łatwe obliczenie łożysk

pracujących przy zmiennych prędkościach obrotowych,

np. w kołach pojazdów. Przebytą drogę

oblicza się wg

wzoru

Ls = π * D * L * 10^3

Gdzie

Ls —

przebyta droga w km

D —

średnica koła w m

L —

trwałość w milionach obrotów

Na przykład jeżeli trwałość

wynosi 60 milionów obrotów,

a średnica koła jezdnego wy nosi 0,5 m, Jto przebyta

droga

=3,14*0,5*60*103= 94 200 km

W tablicy poniżej podano przyjmowane wartości

dla

niektórych typów pojazdów.

Wytyczne doboru trwaloścł

dla pojazdów

W maszynach i urządzeniach, pracujących przy stałej

liczbie

obr/min żądaną trwałość określa się w

godzinach pracy łożyska

Lh..

Występują wówczas

następujące zależności:

Z zależności tych można wyprowadzić wzory na obliczeni

wartości dla określonych Lh i n:

Łożyska kulkowe

Łożyska

wałeczkowe

Gdzie:

C — nośność ruchowa w kG

P — obciążenie zastępcze o w kG

L h

— trwałość wyrażona w godzinach

n — liczba Obr/ min

Wartości pośrednie należy dobierać droga interpolacji.

Podkreślić należy, że przy tych nowych wzorach

obowiązują nowe wartości

oraz nowe sposoby

obliczania obciążenia zastępczego. Przykład obliczeń:

Porównać jaką trwałość w godzinach osiągnie łożysko kul

kowe zwykłe o nośności 0 = 4900 kG i łożysko walcowe

o takiej samej nośności, pracujące przy 71--5UO obr/min

pod obciążeniem poprzecznym P=1000 kG.

L =3900 godzin, a dla łożyska walcowego

=6600 godzin, .lak widać łożysko wałeczkowe będzie

pracowało znacznie dłużej.

Document Outline