namiar

W uzupełnieniu do łożyska tocznego, łożyskowa jest najczęściej stosowanym typem łożyska w maszynie i urządzenie konstrukcji .

W łożysku ślizgowym obie poruszające się względem siebie części stykają się bezpośrednio . Ślizgają się one po sobie wbrew oporom powodowanym przez tarcie ślizgowe . Można to utrzymać na niskim poziomie, wybierając parę materiałów o niskim współczynniku tarcia, smarując lub tworząc film smarujący ( pełne smarowanie ), który oddziela dwie powierzchnie styku. Jeżeli te dwie części stykają się, co ma miejsce w przypadku większości stosowanych łożysk ślizgowych, na powierzchniach styku dochodzi do zużycia , co ogranicza żywotność. Wytworzenie oddzielającego filmu smarnego przy pełnym smarowaniu wymaga dodatkowych nakładów, które są możliwe tylko w przypadku dużych łożysk w dużych maszynach. Opór ślizgowy powoduje przemianę części energii kinetycznej w energię cieplną , która przepływa do części nośnych oraz ewentualnie wyprowadzone.

Łożysko ślizgowe promieniowe (dzielone):
Cylinder o jasnym kolorze to tuleja łożyska.
zdejmowana osłona smarowania z tłuszczem (mieszane tarcie)

Zróżnicowanie w zależności od rodzaju oporu ślizgowego

Zasady działania łożysk ślizgowych: hydrodynamiczne (powyżej), hydrostatyczne (poniżej)
Przykłady: promieniowe łożyska
Rodzaje tarcia w szczelinie łożyska ślizgowego: T stałe (suche), M mieszane, F tarcie płynne

Rozróżnia się proste łożyska ślizgowe (niesmarowane lub smarowane smarem), hydrodynamiczne łożyska ślizgowe i hydrostatyczne łożyska ślizgowe . Opór ślizgowy ciało stałe tarcie , tarcia mieszanego lub tarcia płynu .

Krzywa Stribecka (schemat):
współczynnik tarcia μ jako funkcja względnej prędkości w szczelinie smarnej hydrodynamicznego łożyska ślizgowego

Łożyska ślizgowe ze stałym tarciem

Pary materiałów o niskim współczynniku tarcia są stosowane w łożyskach ślizgowych z tarciem ciała stałego (również tarciem suchym). Czasami jeden z dwóch partnerów ma tak zwaną „ właściwość samosmarującą ” (na przykład materiał stopowy z ołowiem lub cyną , tworzywo sztuczne, takie jak PTFE lub ceramika techniczna ). Drugi partner ( zazwyczaj wał w łożyskach promieniowych ) jest wykonany ze stali.

Łożyska ślizgowe z tarciem płynnym

W łożyskach ślizgowych, gdzie ważna jest trwałość i niskie straty energii (np. przy konwersji energii w turbinach i generatorach ), stosuje się pełne smarowanie, z tarciem płynnym. Film smarujący musi być poddany naciskowi, aby mógł oddzielić powierzchnie styku od siebie wbrew sile łożyska. W łożyskach hydrostatycznych stosuje się pompę olejową .

W hydrodynamicznych łożyskach ślizgowych, takich jak wiele łożysk wałków rozrządu i wału korbowego , ciśnienie oleju w filmie smarującym jest generowane przez dwie powierzchnie styku, które poruszają się ku sobie. Bez dodatkowej pompy film smarujący tworzy się tylko z opóźnieniem przy uruchomieniu ruchu, tak że tarcie mieszane występuje czasami na początku i krótko przed zatrzymaniem.

Łożyska z rowkiem spiralnym

Obecnie stosuje się hydrodynamiczne łożysko ślizgowe z rowkiem śrubowym (ang. są łożyskiem spiralno-rowkowym ), w którym smar na obracającym się wale podawany jest przez rowek z zewnątrz i jest przenoszony do środka łożyska. Często wystarczą rowki wytrawione na płasko lub wycięte laserem. Spiralne rowki są stosowane na przykład w szczególnie cichych wentylatorach komputerowych. Łożyska szybkoobrotowe są również oferowane w wersji smarowanej powietrzem .

Łożyska ślizgowe z tarciem mieszanym

W przypadku smarowanych łożysk ślizgowych tarcie mieszane występuje wraz ze wzrostem obciążenia i spadkiem prędkości. Na krzywej Stribecka jest to obszar na lewo od minimum, obszar niezużywających się hydrodynamicznych łożysk ślizgowych zaczyna się na prawo od minimum . W obszarze tarcia mieszanego środek smarny ( stały , tłusty lub oleisty ) znajduje się w mikrochropowatości (zagłębieniach) powierzchni styku, podczas gdy tylko wierzchołki tych chropowatości stykają się ze sobą, co zmniejsza opory ślizgowe w porównaniu z łożyskiem niesmarowanym .

Materiały łożysk ślizgowych

Typowe łożysko ślizgowe to łożysko promieniowe do łożyska promieniowego wału, którego powierzchnie bieżne są utwardzone .

Wał jest objęty tuleją łożyskową, której materiał może być bardzo różny, na przykład:

Materiał tulei dobiera się tak, aby był „miększy” niż materiał wału, dzięki czemu zużycie występuje głównie tam. Ich wymiana jest łatwiejsza i tańsza niż wału. Często składa się z dwóch części: dwóch półskorup, które można wyjąć promieniowo z wału.

Tuleje łożysk ślizgowych wykonane ze spiekanego metalu; po lewej osłona końcowa silnika elektrycznego z chwiejnie zamontowaną tuleją łożyska

Łożysko grafitowe (solidne)

Grafit (węgiel) jest odpowiedni jako materiał łożyskowy, ponieważ jego ścieranie ma działanie samosmarujące. Grafit modyfikowany węglem ma płaszczyzny krystaliczne, które mogą się łatwo przesuwać po sobie. Łożyska grafitowe są również korzystne, gdy prądy elektryczne muszą być przesyłane przez punkty łożyskowania, czego należy unikać w przypadku innych łożysk - zarówno łożysk ślizgowych, jak i w szczególności łożysk kulkowych, ponieważ prądy płynące przez punkty styku z różnych stopów metali powodują usuwanie materiału.

Należy zauważyć, że w przypadku tych łożysk współczynnik tarcia znacznie wzrasta wraz z wyższymi obciążeniami, a tym samym wzrostem temperatury . Niemniej jednak nadają się do wyższych temperatur, w których zawodzą łożyska smarowane.
Przykładem łożyska grafitowego jest łożysko oporowe do uruchamiania sprzęgła w starszych pojazdach mechanicznych.

Porównaj również kontakt ślizgowy .

Łożyska ceramiczne

Jako materiał ceramiczny, na przykład węglik krzemu w pompach stosowanych również w dużych pompach wzmacnianych włóknem. Łożyska ślizgowe znajdują się w obudowie pompy i są smarowane pompowaną cieczą. Odporność na korozję oraz bardzo niskie zużycie ze względu na twardość są wielkie zalety tych łożysk. Problemy pojawiają się jednak, gdy pompy pracują na sucho.

Kamienne łożysko (z zwieńczeniem ) w zegarku bransoletki

Łożyska ślizgowe z tworzywa sztucznego

Oznaczone Już w 1869 roku, Daniel Spill, partner Alexander Parkes , nadawał się do tego plastikowy Ksylonit , „Gears and Friction Wheels” ( przekładnie i koła cierne ) oraz „Bearings for Machinery”, czyli produkcja łożysk ślizgowych.

Nowoczesne łożyska ślizgowe z tworzyw sztucznych składają się ze specjalnych, samosmarujących tworzyw sztucznych. Nadają się do niskich i średnich sił nośnych. W przeciwieństwie do innych materiałów, ryzyko „zakleszczenia” jest przy nich niezwykle niskie. Łożyska ślizgowe z tworzywa sztucznego należą zatem do najważniejszych przedstawicieli łożysk ślizgowych bezsmarowych i bezobsługowych.

Są to tak zwane materiały kompozytowe , które składają się z polimeru bazowego, materiałów wzmacniających (np. włókien i wypełniaczy) oraz osadzonych stałych smarów lub olejów. Podczas pracy smary te stale docierają do powierzchni ze względu na mikro zużycie, a tym samym zmniejszają tarcie i zużycie łożysk. Zastosowane tworzywo sztuczne to głównie PTFE (politetrafluoroetylen) ze względu na jego szczególnie niski współczynnik tarcia o inne substancje (w tym stal).

Ogólnie rzecz biorąc, łożyska ślizgowe z tworzyw sztucznych występują w wielu różnych wariantach, w zależności od pożądanej właściwości. Z reguły są bezsmarowe, odporne na korozję, lekkie i niewrażliwe na zabrudzenia. Różni producenci oferują specjalne materiały do ​​specjalnych zastosowań, takie jak łożyska przewodzące prąd elektryczny lub dopuszczone do kontaktu z żywnością ( zgodne z wymogami FDA ).

W przypadku łożysk gorszej jakości, w których obaj partnerzy są z tworzywa termoplastycznego, wymagane do tego smary zawierają PTFE.

Łożyska spiekane

Tuleje łożyskowe spiekane z brązu lub żelaza mają mniejszą gęstość niż te lite. Smar może zostać osadzony w ich porach (tarcie mieszane). Smar żywicowany można usunąć z porów przez ogrzewanie. Następnie gniazda są ponownie nasączane olejem.

Łożyska spiekane znajdują się w wielu małych silnikach elektrycznych , m.in. B. od Mabuchi Motor i napędów wentylatorów PC .

Nawet wolnoobrotowe wały w prostych, solidnych konstrukcjach, które nie zależą od precyzyjnego prowadzenia, są projektowane jako łożyska spiekane; z. B. wały napędowe małych betoniarek .

Tuleje ślizgowe w łożyskach liniowych są również często projektowane jako łożyska spiekane.

Kotwica z balansem; Rubin użyty jako łożysko można wyraźnie rozpoznać po jego czerwonawym kolorze

Magazyn kamienia

Tuleje łożyskowe wykonane w dużej mierze z rubinu monokryształowego są używane w małych zegarkach mechanicznych , instrumentach i wagach . Działają na stal i są smarowane w zegarkach, ale nie w wagach. W zegarkach wyższej jakości kamienie są używane w większej ilości, przynajmniej w łożysku balansu .

  • Segmentowy powierzchnią toczną osiowego łożyska na wał statku . Smar może dotrzeć do powierzchni łożyska między segmentami.

  • Dzięki dużym kołom ręcznym regulowany jest luz łożysk w szeregu łożysk ślizgowych osiowych w pierwszej niemieckiej wojskowej łodzi podwodnej U1 , 1906.

Indywidualne dowody

  1. ↑ Stephein Fenichell: „Plastik – tworzenie syntetycznego stulecia”, ISBN 0-88730-732-9 , cyt. za dypl. -inż. Ullrich Höltkemeier: Dopasowany nawet do skrajności , w: Konstruktionspraxis Spezial Antriebstechnik, kwiecień 2013