Łożysko poprzeczne a wzdłużne: jaka jest różnica?

Co to jest łożysko poprzeczne?

Czop to ta część wału, która pracuje w łożysku. Łożysko poprzeczne (czopowe, promieniowe) to więc każde łożysko, które obejmuje ten odcinek wału i przenosi obciążenie działające w poprzek osi: ciężar wirnika, naciąg pasa na kole pasowym, reakcję sworznia w układzie dźwigniowym. W najprostszej postaci ślizgowej jest to tuleja cylindryczna: cylinder z brązu, bimetalu, kompozytu PTFE lub stali hartowanej wtłoczony w obudowę, z luzem roboczym względem wału i zwykle z filmem smarnym między nimi.

Ślizgowe łożyska poprzeczne charakteryzuje się naciskiem jednostkowym – siłą promieniową podzieloną przez rzut powierzchni otworu (średnica × długość) – oraz prędkością ślizgania. Smarowany smarem brąz C93200 dopuszcza 45 N/mm² statycznie i 25 N/mm² w ruchu przy prędkości do 0,5 m/s; tuleja kompozytowa PTFE 250 N/mm² statycznie, ale na sucho tylko przy małej prędkości; tuleja ze stali hartowanej JBM-ST 250 N/mm² przy 0,1 m/s. Toczne łożysko poprzeczne wykonuje tę samą pracę kulkami lub wałeczkami między pierścieniami, a charakteryzują je nośność dynamiczna i trwałość.

Co to jest łożysko wzdłużne (oporowe)?

Łożysko wzdłużne przenosi obciążenie, które próbuje przesunąć wał wzdłuż jego własnej osi: reakcję koła zębatego śrubowego, ciśnienie na wirniku pompy, ciężar wału pionowego, siłę boczną na sworzniu przegubu od skrzywionego układu dźwigniowego. Wystawia płaską powierzchnię prostopadłą do osi, o którą wał opiera się kołnierzem, odsadzeniem albo czołem.

Postacią ślizgową jest podkładka oporowa: płaski pierścień z brązu, bimetalu na podłożu stalowym, kompozytu PTFE lub brązu z wkładkami grafitowymi, często z rowkami promieniowymi, dzięki którym środek smarny przechodzi przez czoło, a obciążenie przenoszą oddzielne pola. Jej nośność to siła osiowa podzielona przez powierzchnię pierścieniową tych pól. Ponieważ prędkość ślizgania zmienia się od wnętrza do zewnętrza pierścienia, a na zwykłej płaskiej powierzchni nie ma klina, który zbudowałby film hydrodynamiczny, podkładki oporowe przenoszą mniejsze naciski jednostkowe niż ten sam materiał w tulei i jako pierwsze zawodzą, gdy obciążenie nie rozkłada się równomiernie. Alternatywą przy dużych prędkościach są toczne łożyska wzdłużne (kulkowe i walcowe łożyska oporowe) oraz hydrodynamiczne łożyska wzdłużne z segmentami wahliwymi.

Łożysko poprzeczne a wzdłużne: różnice

Tabela zestawia oba łożyska w postaci ślizgowej, której dotyczy większość zapytań o tuleje.

Większość węzłów potrzebuje obu

Sworzeń przegubu w ramieniu ładowarki jest łożyskiem poprzecznym, dopóki ramię nie zostanie pchnięte w bok; wtedy czoło tulei staje się powierzchnią oporową. Wał pompy przenosi promieniowo własny ciężar, a osiowo – siłę hydrauliczną od wirnika. Wały skrzyń biegów z kołami śrubowymi są obciążone w obu kierunkach bez przerwy. Konstrukcje radzą sobie z tym na trzy sposoby.

1. Tuleja kołnierzowa. Tuleja z kołnierzem wykonanym z jednego kawałka na jednym końcu. Część walcowa przenosi obciążenie promieniowe; kołnierz przenosi lekkie lub sporadyczne obciążenie osiowe i ustala tuleję w obudowie. Dostępna z brązu, bimetalu, kompozytu PTFE i POM. Kołnierz jest powierzchnią oporową o ograniczonej wielkości; nie należy liczyć go jak podkładki oporowej.
2. Tuleja cylindryczna z podkładką oporową. Dwie części, każda dobrana do własnego obciążenia. Podkładka może być z innego materiału niż tuleja, łatwo ją wymienić i można ją rowkować do smarowania. Standardowe rozwiązanie dla większego lub ciągłego obciążenia osiowego.
3. Osobne łożysko wzdłużne. Przy dużym obciążeniu osiowym i dużej prędkości siłę osiową przejmuje toczne łożysko wzdłużne lub hydrodynamiczne łożysko segmentowe, a łożysku poprzecznemu pozostaje wyłącznie obciążenie promieniowe.

W zapytaniu należy podać osobno obciążenie promieniowe i osiowe. Jednej liczby opisanej jako „obciążenie” nie da się przeliczyć na wymiar.

Dobór ślizgowego łożyska wzdłużnego

Ponieważ płaska powierzchnia jest łożyskiem mniej wybaczającym niż otwór, o trwałości podkładki oporowej decydują cztery szczegóły.

• Nacisk na czoło: siła osiowa podzielona przez powierzchnię pól, porównana z granicą materiału dla powierzchni oporowej, która jest niższa niż granica tego samego materiału w tulei.
• Płaskość i prostopadłość współpracującego kołnierza i czoła obudowy; przekoszenie o kilka setnych skupia całe obciążenie na jednej krawędzi.
• Droga smarowania: rowki promieniowe lub kieszenie, które przepuszczają środek smarny przez czoło; podkładka bez rowków przy ciągłym obrocie pracuje w środku na sucho.
• Ustalenie: podkładkę trzeba unieruchomić kołkiem, zaczepem lub wycięciem, żeby nie obracała się względem obudowy i nie zużywała niewłaściwej powierzchni.