Princip konstrukce ložisek kol není o nic méně starý než princip kola samotného. Od dob prvního kola byla otázka, jak zajistit jeho volné otáčení a ochránit ho před ničivými účinky opotřebení při pohybu pod zátěží. V tomto článku se podíváme na hlavní typy ložisek, jejich jednotlivé součásti a rozdíly mezi ložisky kol a kol. Ale bez ohledu na tvar a typ ložisek slouží všechny ke stejnému účelu a jejich hlavními součástmi jsou válečky, válečky a kuličky.
Hlavní typy ložisek a jejich účel
Kuličková ložiska
Jedním z nejběžnějších typů ložisek, které používají sférická valivá tělesa, jsou kuličky. Jsou široce používány v automobilovém průmyslu, elektromotorech, domácích spotřebičích atd. Poprvé hromadné zpracování kuliček a tím i možnost sériové výroby tohoto typu ložisek nabídla společnost FAG.
Díky kulovému tvaru valivých těles se mohou otáčet v libovolném směru. Mnoho typů kuličkových ložisek je schopno nést jak radiální zatížení s hmotností působící shora, tak i axiální zatížení ve směru síly. Všechny typy kuličkových ložisek se však vyznačují malou kontaktní plochou, která přímo závisí na velikosti kuliček. Proto se používají především v těch součástech strojů a zařízení, které nenesou velké zatížení, nedochází k silným tlakovým a rázovým účinkům. Použití kuličkových ložisek pro jednotky určené pro velká zatížení vyžaduje zvětšení průměru kulového tělesa a odpovídajícím způsobem se zvětší konstrukční velikost výrobku.
Válečková ložiska
U tohoto typu ložisek mají valivá tělesa válcový tvar, což umožňuje rovnoměrné rozložení radiálního zatížení na širokou kontaktní plochu. Díky tomu jsou optimálně vhodné pro některé náročné provozní podmínky. Vynálezcem jednoho z nejpoužívanějších typů, jehlových ložisek, je INA.
Zvýšená kontaktní plocha poskytuje odolnost vůči radiálním silám, ale snižuje odolnost vůči axiálním silám. Proto tento typ ložisek a jejich účel nelze použít v jednotkách s velkým axiálním zatížením. Široce se používá v ložiskových jednotkách s malým průměrem hřídele a na těžko přístupných místech, jako jsou převodovky.
Kuželíková ložiska
Valivá tělesa tohoto typu ložisek jsou kuželové válečky. To výrazně zvyšuje odolnost vůči radiálnímu nebo axiálnímu zatížení a také vysokým rázovým silám. Nejběžnějším účelem ložisek tohoto typu je instalace uvnitř náboje kola. Běžným konstrukčním řešením je kombinace dvou kuželíkových ložisek v jeden celek se zrcadlovým uspořádáním kuželíkových válečků.
Konstrukce a prvky ložisek
Základem pro klasifikaci ložisek je tvar valivého tělesa, ale výrazně se liší i provedení ostatních prvků.
Kovový prsten s vysoce přesným, precizním zpracováním vnějšího a vnitřního povrchu. Konstrukční vnitřní prvky ložiska jsou obklopeny klecí, která zajišťuje rotaci. Často roli vnějšího kroužku hraje pouzdro nebo náboj, kde jsou odpovídající drážky pro valivá tělesa. V tomto případě se ložisko nejčastěji mění spolu s celou sestavou.
Často se používají kompozitní ložiska, která se skládají z vnitřního kroužku a klece se sférickými valivými tělesy, olejového těsnění a vnějšího kroužku. V tomto případě je možná výměna ložiska bez vnějšího kroužku zalisovaného do náboje. Je třeba vzít v úvahu, že použití starého ložiska není vždy vhodné a může mít za následek snížení životnosti nového ložiska. Ne všechny vady jsou při kontrole patrné a předčasné selhání držáku má za následek selhání celé sestavy.
Oddělovač
Tento ložiskový prvek je děrovaná klec podle tvaru a velikosti valivých těles, které jsou stanoveny klasifikací ložisek – kulové, válcové nebo kuželové. Jedná se o jakési buňky představující vnitřní povrch, ve kterém se ložisko otáčí. Klece jsou hlavní částí ložiska a zpravidla se nedodávají samostatně.
Ucpávka
Jedná se o prsten vyrobený z tvrzené pryže. Druhý název je prašník, i když jeho hlavním účelem není pouze ochrana před prachem, ale také zabránění úniku maziva a vnikání vody. Těsnění se během provozu ložiska vždy opotřebují a musí být vyměněno při opravě nebo výměně ložiska. Pokud v jednotkách strojů a zařízení nejsou těsnění, doporučuje se je instalovat samostatně nebo je vyměnit.
Past na kola
Litý nebo kovaný prvek, ke kterému je připevněno kolo automobilu. Ložiska kol jsou zpravidla umístěna uvnitř náboje a zajišťují jejich volné otáčení kolem osy. V závislosti na typu ložisek a jejich účelu je lze nazývat ložisky kol nebo sestavou náboje (náboj-ložisko). Nejčastěji se dodávají smontované s nábojem, což umožňuje výměnu bez pomoci lisu, s vyloučením chybné montáže.
Vysoce kvalitní syntetické nebo minerální mazivo určené ke snížení tření a opotřebení povrchů výrobků pro jakýkoli typ ložisek. Na rozdíl od převodových a motorových olejů se mazivo používané v ložiskách vyznačuje vysokou teplotní odolností a při přehřátí si zachovává kinetickou viskozitu. Silné hodnoty viskozity však neumožňují použití těchto typů maziv ve výrobcích s malými vůlemi.
Povinným požadavkem při provádění oprav, bez ohledu na typy ložisek a jejich klasifikaci, je použití čistých maziv. Otevřené mazivo neskladujte delší dobu na volném prostranství kvůli hromadění prachu ve vzduchu. Pamatujte – prach v mazivu zvyšuje opotřebení ložisek.
Kola a ložiska kol – jaký je rozdíl?
Vezmeme-li konstrukci osobních automobilů, typy ložisek a jejich zařazení se určuje podle typu pohonu – přední, zadní nebo pohon všech kol a také podle toho, zda je kolo poháněno. Zde je několik základních pravidel pro klasifikaci automobilů:
- Ložiska použitá na hnacích kolech, bez ohledu na to, zda má vozidlo pohon předních nebo zadních kol, se nazývají „ložiska nábojů“. Důvodem je, že účelem ložiska je být na náboji s hřídelí, která otáčí osu uvnitř ložiska.
- Ložiska instalovaná na nehnaných nápravách se nazývají „kolová“, protože jsou umístěna mezi nábojem kola a hřídelí velkého ramene.
- Vozidla s pohonem všech kol jsou vybavena ložisky kol na každém kole.
Obecně jsou pojmy „kolo“ a „náboj“ totožné a znamenají stejný výrobek, což je třeba vzít v úvahu při zvažování typů ložisek a jejich klasifikace.
Radiální ložisko je mechanismus umístěný v nosné jednotce hřídele a vnímá výhradně kolmé axiální zatížení. Existuje mnoho typů tohoto zařízení. Některé modely jsou schopny nést pouze radiální zatížení, zatímco jiné jsou univerzální, jako například axiální válečková ložiska. Všechny mechanismy lze rozdělit do 2 velkých skupin: valivá ložiska a radiální kluzná ložiska.
Konstrukce radiálního ložiska
Radiální ložisko je podpěra pro hřídel, ve které je tření realizováno klouzáním protilehlých ploch. Konstrukce mechanismu zahrnuje následující prvky:
- pouzdro se speciálními otvory;
- vložky nebo pouzdra s malou mezerou mezi osou zařízení nebo hřídelí;
- vnitřní nebo vnější kroužky s klecemi s válečkovými nebo kulovými valivými prvky.
Během provozu je mezera mezi hřídelí nebo osou zařízení naplněna mazivem, aby se vytvořilo kapalné, plynové dynamické, suché, hraniční kluzné tření. Pouzdra a vložky absorbují především zatížení směřující kolmo na hřídel.
Vnější prstenec je často nehybný. Je upevněn na podpěrách nebo krytu zařízení. Výrobci pravidelně vyrábějí modely bez vnějších kroužků a na těle mechanismu jsou vybrání pro upevnění. Vnitřní kroužek má průměr, který odpovídá standardní velikosti výrobku.
Všechny typy radiálních ložisek během provozu částečně absorbují axiální zatížení. Je vzácné najít produkt, který dokáže absorbovat axiální a radiální síly. Taková ložiska se nazývají . Radiální kluzné ložisko má pouze vložku nebo pouzdro vyrobené z valivého materiálu. Válečky a kuličky se používají výhradně u modelů pracujících na tření.
Typy radiálních ložisek často používané v průmyslu
Výrobci mají různé velikosti a řady těchto mechanismů. V průmyslu jsou ložiska klasifikována podle konstrukčních vlastností. Oni jsou:
- jednořadá koule;
- dvouřadá koule;
- s krátkými válcovými válečky;
- dvouřadý kulový válec;
- koule a váleček.
Kuličkové jednořadé radiální ložisko
Jsou považovány za nejjednodušší a nejběžnější zařízení. Velikost vnímaného axiálního zatížení se rovná 50 % statického zatížení uvedeného v pasportu mechanismu. Modely jsou otevřené, uzavřené, jednostranně uzavřené. Vnější kroužek má často drážku pro zátku.
Klece jednořadých kuličkových ložisek jsou lisované, ocelové, vystředěné na valivých tělesech. Můžete také najít modely s velkými separátory z mosazi a polyamidu. Jsou vystředěny podél stran vnějších kroužků. Modely mohou mít standardní vnitřní vůli, zmenšenou nebo zvětšenou. Kuličková ložiska nelze demontovat.
Kuličkové dvouřadé radiální valivé ložisko
V zásadě tento typ radiálního ložiska nese zatížení, které je kolmé na hřídel. To je usnadněno dvěma řadami kulových valivých těles. Mechanismy se vyznačují svými rozměry a velkou hmotností a mají nulovou třídu přesnosti. Zachycují malé axiální síly. Výhody dvouřadých kuličkových ložisek:
- schopnost vlastní instalace;
- stabilní provoz s nesouosostí hřídele do 2,5° s určením polohy hřídele v obou směrech podél osy.
Mechanismy tohoto typu jsou navrženy pro provoz v zařízeních vystavených velkému zatížení. Mohou být instalovány v zařízeních s vysokou rychlostí otáčení. Separátory dvouřadých modelů jsou vyrobeny z mosazi, polyamidu a lisované oceli. Vyrábějí se s otevřeným a uzavřeným těsněním.
Radiální válečkové ložisko
Hlavní výhodou válečků ve srovnání s kuličkovými ložisky je zvýšení prahu vnímaného zatížení. Všechny ostatní charakteristiky přitom zůstávají prakticky nezměněny. Valivá ložiska nenesou axiální zatížení. Pokud jsou hřídele výrazně nesouosé, také se nedoporučuje jejich montáž. Válečková ložiska s přírubami si poradí s malým axiálním zatížením. Vlastnosti radiálních válečkových ložisek v závislosti na konstrukční řadě:
- Série 2000. Otočení vnějšího kroužku je zajištěno, ale vnitřní kroužek je pevně upevněn.
- Série 12000. Podobná řadě, ale kroužek je upevněn pouze na jedné straně.
- Série 32000. Je zajištěna možnost pohybu vnitřního kroužku vzhledem k vnějšímu kroužku a separátoru.
- Série 42000. Doraz vnitřního kroužku je jednostranný.
- Série 92000. Valivá ložiska s nasazenými kroužky.
Radiální dvouřadá válečková ložiska
Tento typ radiálního ložiska je schopen nést zatížení směřující podél a rovnoběžně s hřídelí. Maximální axiální zatížení se rovná 25 % nevyužité kolmo k hřídeli. Mechanismus lze použít, když jsou hřídele výrazně nesouosé. Dvouřadá válečková ložiska se od ostatních modelů liší tím, že je lze použít při nesouososti vnitřního a vnějšího kroužku až o 2°.
Nejoblíbenější řady těchto výrobků jsou 3500, 3600. V nich jsou válečky umístěny postupně na každé straně a separátor je vyroben z mosazi. Žádané jsou modely 53500 a 53600. Mají ocelové klece a valivá tělesa jsou umístěna proti sobě. Tyto řady lze vyrábět i s mosaznými klecemi, ale v tomto případě bude k názvu mechanismu přidáno písmeno L. Vlastnosti výroby dvouřadých válečkových ložisek:
- dodávají se s válcovým a kuželovým uložením;
- lze instalovat pod objímku adaptéru;
- série jsou k dispozici s mezerou a bez mezery;
- Téměř všechny modely mají drážky a otvory pro zavádění kapaliny.
Ložiska s kosoúhlým stykem
Tato konstrukční jednotka je navržena tak, aby přebírala zatížení axiálně a kolmo k hřídeli. Velikost maximální axiální síly je dána úhlem styku valivých těles s kolejemi. Nejběžnější jsou axiální válečková ložiska a kuličková ložiska jednořadého a dvouřadého typu. Méně často se pro zařízení používají čtyřřadé mechanismy. Konstrukční vlastnosti jednotky:
- může být zcela otevřen nebo chráněn kovovou podložkou nebo kontaktním těsněním;
- pokud jsou čtyři kontakty, jsou vnitřní a vnější kroužky odnímatelné;
- separátory jsou vyrobeny z mosazi, oceli a polyamidu.
Axiální kuličková ložiska
Slouží k zachycení jednostranných axiálních a kolmých sil. Jejich axiální únosnost roste s rostoucím stykovým úhlem. Vzniká mezi čarami spojujícími body interakce koule s oběžnými drahami. Jejich prostřednictvím se kombinované síly přenášejí z jedné koleje na druhou. Polyamid plněný sklem se často používá při výrobě klecí pro axiální kuličková ložiska. Vnitřní nebo vnější kroužek musí mít na straně kuliček zkosení.
Axiální válečková ložiska
V těchto mechanismech se jako valivá tělesa používají kuželové válečky, díky jejichž umístění pod určitým úhlem může výrobek absorbovat vážné kombinované síly. Jedinou nevýhodou kuželových válečků je nízký počet přípustných otáček. Stupeň absorpce axiálního zatížení závisí na úhlu kužele. Čím větší je, tím více výrobek absorbuje axiální síly.
Při instalaci je velmi důležité dodržet zarovnání. Pro normální provoz valivých ložisek by nemělo docházet k žádným deformacím. V průmyslu se často používají následující typy výrobků:
- Série 7000. Schopné nést všechna kolmá a jednosměrná axiální zatížení. Během provozu je nutné pravidelně seřizovat axiální vůle.
- Série 27000. Vyznačuje se velkým kontaktním úhlem (nejméně 200). Valivá ložiska této řady také vyžadují pravidelné seřizování axiálních vůlí.
- Série 97000. Dvouřadá válečková ložiska jsou schopna okamžitě přenášet obousměrná axiální zatížení. Axiální vůle se nastavuje broušením distančního kroužku. Dvouřadá válečková ložiska absorbují o 70 % více síly než jednořadá.
- Série 77000. Čtyřřadá válečková ložiska jsou navržena pro přenášení vysokých kolmých a lehkých axiálních zatížení.
Při výběru produktu věnujte pozornost průměru, počtu hodin používání v určitých podmínkách, počtu otáček a vnímané námaze. Ve ztížených podmínkách je lepší používat produkty značek FAG a INA, ty se etablovaly jako výrobci spolehlivých ložiskových produktů.
