www.servisautomatizace.cz automatizace, outsourcing a servis výkonové elektroniky


Technické informace – radiální hluboko drážková ložiska

Úkolem radiálních hluboko drážkových ložisek je odvést síly pohlcené rotujícími konstrukčními díly na okolní konstrukční díly pokud možno bez tření, tj. aniž by se více, než je nutno, působilo proti otočnému pohybu.

Toho se dosáhne tím, že díky vysoké tvrdosti budou deformace mezi komponentami přenášejícími sílu udržovány tak malé, jak je to jen možné. Navíc je díky konstrukčním opatřením zajištěno, že nebude zamezeno valivému pohybu.

Těmito opatřeními jsou
1. Vůle ložiska
2. Materiály
3. Přesnost

Teprve speciálním přizpůsobením uložení příslušné aplikaci lze úplně využít konstrukcí dané možnosti, přičemž na procesu přizpůsobení se podílí jak dodavatel, tak uživatel.

Kroužky kuličkových ložisek tak principiálně nejsou nosnými prvky, spíše tvoří rozhraní mezi okolním konstrukčním dílem a sadou kuliček. Vliv okolních konstrukčních dílů na vnitřní geometrii ložiska by měl stále zůstávat v zorném poli konstruktéra.

Obzvláště důležité je
4. Předpětí
5. Přesnost okolních konstrukčních dílů
6. Volba lícování
7. Mazání

Rádi bychom Vám vysvětlili základní souvislosti, které Vám umožní snadnější výběr ložisek.

1. Vůle ložiska

Pod vůlí ložiska rozumíme míru, o kterou lze jeden kroužek ložiska vůči druhému posunout od jedné mezní polohy do druhé bez měřícího zatížení. Vůle ložiska není indikátorem kvality, je to pouze konstrukční charakteristika. Třídy pro radiální vůli jsou stanoveny v normě DIN 620/T4. Rozlišujeme

radiální vůli ložiska, tzn.
posun v radiálním směru:

Míra potřebné radiální vůle ložiska je v první řadě určována volbou lícování. Pro zaručení co možná nejbezpečnějšího provozu je nutno zajistit, aby film maziva vytvořil úplné oddělení povrchů mezi komponentami, které se pohybují relativně blízko u sebe.

Příliš malá radiální vůle vede zpravidla k přerušení filmu maziva, čímž dochází ke vzniku kontaktních ploch mezi kuličkami a oběžnými dráhami, což vede k nárůstu provozních teplot a k opotřebení nebo k tomu, že ložisko v důsledku radiálního pnutí vypadne. U lisovaných uložení dojde zúžením kroužků ke zmenšení radiální vůle, další vliv na radiální vůli mají případně vzniklé rozdíly teplot mezi vnitřním a vnějším kroužkem ložiska. Pro volbu radiální vůle pro Vaši aplikaci se můžete spojit s našim technickým Poradenstvím týkajícím se použití.
axiální vůle ložiska, tzn.
posun v axiálním směru:

Axiální vůle kuličkového ložiska vyplyne vynuceně z radiální vůle, vždy dle vnitřní konstrukce představuje 8,5 – 10 – násobek radiální vůle ložiska.

Axiální vůle má konstrukční význam, je-li nutný posuv hřídele.



2. Materiály

Kroužky:
Standardně jsou kuličková ložiska GMN vyráběna z vakuově odplyněné chromové oceli 100Cr6, která je do 150 °C tepelně stabilizována.
Na základě poptávky lze pro provozní teploty mezi 150 °C a 300 °C provést další tepelnou stabilizaci. Ložiska pro teploty do 500 °C jsou zhotovována z rychlořezné žáruvzdorné oceli.

Kuličky:
Standardním materiálem pro kuličky je rovněž vakuově odplyněná chromová ocel 100Cr6, pro zvýšení mezních otáček a prodloužení doby životnosti lze všechna ložiska dodat s kuličkami z keramického materiálu Si3N4.

Další zvláštní materiály jsou možné na základě poptávky.

3. Přesnost

Přesnost kuličkového ložiska neurčuje jen jeho vodící vlastnosti, ale má navíc vliv na dobu životnosti. To platí obzvláště při použitích v oblasti mezních otáček.

Tolerance přesnosti rozměrů, tvaru a běhu u vysoce přesných GMN-ložisek jsou stanoveny v mezinárodních (ISO 492) a národních normách (DIN 620). Vysoce přesná GMN-ložiska jsou vyráběna v třídách přesnosti class 4 a class 2 (P4 - P2) stejně jako ABEC 7 - ABEC 9. Pro zvláštní případy uložení, např. pro turbomolekulární čerpadla, gyroskopy a pro měřící techniku a optiku vyrábí GMN ložiska v interních třídách tolerance HG (vysoce přesná) a UP (ultrapřesná). Třídy tolerance zahrnují vedle jmenovaných požadavků dodatečná výběrové kritéria. Všechna vysoce přesná kuličková ložiska GMN jsou dodávána též dle amerických standardů AFBMA.


4. Předpětí

Jednotlivá ložiska
U radiálních kuličkových ložisek je nutno pro vyšší počty otáček provést axiální předpětí. To se u jednotlivých ložisek provádí prostřednictvím předpínacích pružin, minimální předpětí pomocí pružiny nutné pro Vaše použití Vám může spočítat naše technické Poradenství

Párovaná radiální kuličková ložiska
V mnoha případech jsou na uložení kladeny takové požadavky, jako je vyšší axiální nebo vyšší radiální únosnost při malých rozměrech nebo větší tuhost uložení nebo dodržení určité axiální vůle. Tyto požadavky je možno splnit prostřednictvím párových ložisek. Párovat lze pouze ložiska stejné řady a stejných rozměrů.

Univerzální párování
U univerzálního párování jsou jednotlivá ložiska opracována tak, aby mohla být ložiska tohoto párování skládána volitelně do uspořádání "X", "O" nebo do tandemového uspořádání. Ložiska dle stejné volby párování (např. univerzální párování se stejnou axiální vůlí, univerzální párování bez axiální vůle nebo univerzální párování se stejným předběžným zatížením) mohou být mezi sebou zaměřována. Při montáži univerzálně párovaných ložisek s nebo bez axiální vůle nebo s předběžným zatížením v tandemovém uspořádání bude axiální zatížení rozděleno na obě ložiska.

Univerzálně párovaná ložiska mohou být při stejné volbě párování při potřebě sestavována do větších skupin s více jak dvěma ložisky v tandemovém uspořádáním X nebo v tandemovém uspořádáním O. Univerzální párování se provádí s měřícím zatížením nebo s předběžným zatížením dle níže uvedené tabulky.

Při montáži univerzálně párovaných ložisek se držte značek na kroužcích ložisek (typové označení) dle následujících obrázků.

Uspořádání "X"

Tandemové uspořádání

Uspořádání "O"


Univerzální párování s axiální vůlí - zkratka DUA.
Ložiska jsou opracována tak, že vnitřní a vnější kroužky jsou do sebe vsazeny v uspořádání "X" a v uspořádání "O" je dána axiální vůle. Protože se velikost axiální vůle řídí dle provozních podmínek, při kterých uložení běží, je nutno vůli vždy stanovit. Např. při axiální vůli 40 až 60 µm je označení DUA 40.60.

Univerzální párování bez axiální vůle - zkratka DUO.
Ložiska jsou opracována tak, že vnější a vnitřní kroužky jsou do sebe vsazeny, a v uspořádání "X" a "O" jsou bez vůle.

Univerzální párování s předběžným zatížením - zkratka DUV.
Párování ložisek s předběžným zatížením se používá tam, kde je vyžadováno tuhé uložení bez vůle. Ložiska párovaná s předběžným zatížením mají tu výhodu, že při působení vnější síly dochází ještě k malému vzájemnému elastickému pružení kroužků kuličkového ložiska, v protikladu k ložiskovým párům bez předpětí nebo k jednotlivým ložiskům.
Ložiska jsou párována tak, že jsou sesazeny vnitřní a vnější kroužky a je provedeno předpětí. Velikost předběžného zatížení je nutno při výpočtu doby životnosti zohlednit jako axiální zatížení.
Předběžné zatížení ložisek v souladu s DUV představuje asi 2 % dynamické nosnosti, maximálně však 300 N. Je možné předběžné zatížení dle Vaší volby, příp. dle požadavků uložení.

Cílené párování
Tato ložiska jsou balena po párech.

Uspořádání "X" - zkratka DF.
Při uspořádání "X" má ložiskový pár axiální vůli ložiska od 0,005 mm do 0,015 mm. Je-li nutná zcela určitá axiální vůle, bude to označeno jako přípona zkratky, např. ložiskový pár s axiální vůlí od 40 do 60 µm: DF/40.60.



Při montáži ložisek je nutno dbát na to, aby šipky na průměru pláště odpovídaly požadovanému uspořádání (zde např. DF) výše uvedeného obrázku. Párování se provádí s měřícím zatížením podle níže uvedené tabulky.

Uspořádání "O" - zkratka DB.
Párování uspořádání "O" se provádí bez vůle. Je-li při uspořádání "O" zapotřebí určité axiální vůle, bude tato skutečnost označena jako přípona zkratky pro označení. Např. ložiskový pár s axiální vůlí od 20 do 40 µm: DB/20.40.


Při montáži ložisek je nutno dbát na to, aby šipky na průměru pláště odpovídaly uspořádání na obrázku vedle. Ložiska nesmí být zaměněna s ložisky stejného párování.
Párování probíhá s měřícím zatížením dle tabulky uvedené níže.

Tandemové uspořádání - zkratka DT.
Toto uspořádání se používá tehdy, jestliže mají být axiální síly působící v jednom směru pohlceny dvěma ložisky.

Při montáži ložisek je třeba dbát na to, aby šipky na průměru pláště odpovídaly uspořádání na obrázku vedle. Ložiska nesmí být zaměněna s ložisky stejného párování.
Párování probíhá s měřícím zatížením dle tabulky uvedené níže.



Měřící zatížení a předběžné zatížení

Druh párování Měřící zatížení
DF DB DT
DUA DUO
d
3 - 7 mm
8 - 15 mm
15 - 30 mm
over 30 mm

12 N
22 N
32 N
50 N
DUV
Předběžné zatížení vyladěno na případ použití
2% dynamické nosnosti, avšak max. 300 N


Tolerance šířky párovaný kuličkových ložisek

Druh párování Tolerance šířky
B1 [µm]
DF DB
DT
0
- 250
DUA DUO
DUV
0
- 500






5. Přesnost okolních konstrukčních dílů

Přesnost běhu a nízká provozní teplota uložení závisí na jakosti opracování dosedacích ploch a sedel ložisek. Směrné hodnoty pro tvarové a polohové tolerance obdržíte na dotaz.


6. Volba lícování

Velký vliv na provozní teplotu a přesnost běhu ložiska má vedle přesnosti okolních konstrukčních dílů i lícování, které musí proto být sladěno s materiály, geometrií a okolními podmínkami.

Při volbě lícování se můžete bez obav obrátit na naše technické Poradenství týkající se použití


7. Mazání

Správná volba maziva a druhu mazání je pro funkci ložiska stejně rozhodující jako volba ložiska a konstrukce okolních dílů.

Tukové mazání
Nasazení tuků se doporučuje, jestliže ...
je požadován bezúdržbový provoz po dlouhé doby nasazení,
jestliže bude uvolněné teplo odváděno okolím téměř rovnoměrně,
the heat generated is almost uniformly dissipated by the environment,
jsou-li u málo zatížených a rychle se otáčejících ložisek požadovány malé ztráty třením.

Fáze zaběhnutí při tukovém mazání
Pro optimální účinek mazání a zajištění dlouhé doby životnosti tuku se doporučuje u nasazení ložisek pro vysoké otáčky naplánovat fázi zaběhnutí. Tuk je tak lépe rozdělen a u ložiska se tak dosáhne nižší provozní teploty.

Výrobci tuků je nabízeno velké množství mazacích tuků, které jsou vhodné pro vysoké otáčky. Při zohlednění velikosti ložiska a provozního počtu otáček je vodítkem pro výběr tuku faktor n · dm tuku.


D: vnější průměr ložiska [ mm]
d: průměr otvoru ložiska [mm]
n: provozní počet otáček ložiska [1/min]

Olejové mazání
Olejové mazání se používá, jestliže ...
vysoké počty otáček již nepřipouští použití tuků,
má mazivo současně sloužit pro odvod tepla z ložiska.

Nejčastěji používané druhy mazání:
Mazání olejovou mlhou - mlhováním:
Olej rozprášený do proudu vzduchu přebírá funkci mazání, proud vzduchu zajistí chlazení uložení, přetlak zamezuje vniknutí nečistot.
Mazání olej - vzduch (minimální mazání):
Olej je dopraven k ložisku ve formě kapek pomocí stlačeného vzduchu. Velikost kapek a časový rozestup mezi dvěma kapkami jsou řízeny.
Mazání vstřikováním oleje (chlazení a mazání):
Značná množství oleje jsou vedeny přes ložisko vstřikováním, teplo vzniklé v ložisku třením je odváděno. Chlazení oleje se dosáhne např. pomocí výměníku tepla olej-vzduch.
Mazání olej - vzduch (minimální mazání):
Olej je dopraven k ložisku ve formě kapek pomocí stlačeného vzduchu. Velikost kapek a časový rozestup mezi dvěma kapkami jsou řízeny.