Łożyska dzielimy na dwa główne typy: ślizgowe i toczne. W łożyskach ślizgowych występuje tarcie ślizgowe panewki (tulei) i czopa wału. Aby zminimalizować to tarcie, ważny jest odpowiedni dobór materiałów, chropowatość powierzchni oraz smarowanie. Przy doborze tego typu ułożyskowania kluczowe jest osiągnięcie możliwie jak najniższego poziomu tarcia. Jest to możliwe poprzez zapewnienie stałej warstwy smaru między czopem
a panewką, co nazywa się tarciem płynnym.
Przyjrzyjmy się bliżej łożyskom tocznym, które są powszechnie stosowane zarówno w przemyśle, jak i w urządzeniach codziennego użytku, takich jak rowery czy pralki.
Budowa łożyska tocznego
Łożysko toczne działa na zasadzie tarcia tocznego, które jest wynikiem toczenia się elementów tocznych, takich jak kulki czy walce, między dwoma pierścieniami.
Budowa łożyska kulkowego
1 – pierścień zewnętrzny
2 – pierścień wewnętrzny
3 – kulka (element toczny)
4 – koszyk
5 – bieżnia wewnętrzna
6 – bieżnia zewnętrzna
7 - nit
Źródło: A.Rutkowski „Części maszyn” WSiP W-wa 1986.
Podstawowy podział łożysk tocznych
Ze względu na kształt elementów tocznych, wyróżniamy łożyska:
- kulkowe,
- wałeczkowe:
- walcowe,
- igiełkowe,
- stożkowe,
- baryłkowe.
Dobór łożysk tocznych
Aby zapewnić prawidłową pracę węzła łożyskowego, niezbędne jest zebranie danych wejściowych, takich jak:
- określenie funkcji pracy i konstrukcji elementów maszyn, gdzie łożysko zostanie osadzone;
- obciążenie łożyska (wartości obciążeń i ich kierunki);
- prędkości obrotowe;
- warunki pracy, w tym narażenie na wibracje i chwilowe przeciążenia;
- temperatura pracy z uwzględnieniem wzrostu temperatury od tarcia w węźle łożyskowym;
- warunki otoczenia: sposób smarowania, zanieczyszczenie cząstkami stałymi smarów i powietrza, stopień narażenia na korozję itp.;
- szacowany czas pracy łożysk.
Eksploatacja łożysk tocznych – smarowanie
Smarowanie jest kluczowe dla prawidłowej pracy łożyska. Smar pełni kilka ważnych funkcji:
- odprowadza ciepło powstałe w wyniku tarcia;
- zmniejsza zużycie powierzchni bieżni i elementów tocznych;
- chroni elementy łożyska przed wilgocią i zanieczyszczeniami.
Należy pamiętać, że nadmiar smaru zwiększa opory tarcia i niekorzystnie wpływa na pracę łożyska. Dobór odpowiedniego środka smarnego i planu smarowania zależy od rodzaju łożyska oraz warunków eksploatacji. Pierwszym i bardzo ogólnym kryterium doboru jest temperatura pracy, gdzie do 70°C stosujemy smary plastyczne, natomiast powyżej 80°C oleje mineralne.
Diagnostyka pracy łożysk
Monitorowanie drgań, temperatury oraz jakości smaru za pomocą czujników i mierników podczas pracy łożysk bezpośrednio przekłada się na efektywność eksploatacji maszyn i urządzeń, wydajności oraz bezpieczeństwa pracy. Współczesne systemy umożliwiają pomiar w czasie rzeczywistym oraz przekazywanie danych do personelu odpowiedzialnego za utrzymanie maszyn w ruchu.
Nauka o tarciu (Tribologia)
Powyżej szeroko omówiliśmy zagadnienie tarcia. Badania nad tym zjawiskiem prowadzili już tacy uczeni jak Leonardo da Vinci, Euler, Newton oraz wielu innych. Tribologia to nauka zajmująca się procesami zachodzącymi w styku ruchomych elementów. Obejmuje badania nad tarciem, zużyciem i smarowaniem zespołów ruchowych maszyn.
Podsumowanie: ryzyko ubezpieczeniowe i jego ocena
Niestosowanie się do zasad doboru łożysk, monitorowania ich pracy oraz odpowiednich planów smarowania, może prowadzić do przyspieszonego lub nadmiernego zużycia. Przykładem może być zużycie cieplne, którego skutkiem jest wzrost temperatury podczas dalszej eksploatacji łożyska, nawet do temperatury nadtapiania metalu. W efekcie może dojść do zatarcia łożyska, a w skrajnych wypadkach - do awarii całego zespołu, a nawet pożaru – zapalenia się maszyny. Takie awarie są często nieodwracalne i generują w zakładach przemysłowych znaczące straty ekonomiczne oraz technologiczne, co bezpośrednio zwiększa poziom ryzyka ubezpieczeniowego. To właśnie dlatego inżynierowie BORT, oceniając ryzyko ubezpieczeniowe w zakładach przemysłowych, zwracają szczególną uwagę na warunki eksploatacji węzłów łożyskowych, ich monitorowanie przez służby techniczne oraz na opracowane plany smarowania.
Jeżeli interesują Was dodatkowe informacje dotyczące tego tematu, zachęcamy do kontaktu z Wojciechem Sengerem (wojciech.senger@warta.pl).
