4.0 Valivá ložiska -slouží k oto nému uložení h ídele v rámu stroje. Skládají se zpravidla ze dvou kroužk, valivých t les a klece. obr.08 Smykové t ení v kluzných ložiscích je nahrazeno valením kuli ek po vn jším a vnit ním kroužku kuli kového ložiska, ímž zna n zmenším pasivní odpory. Podle sm ru sil, které mohou zachycovat, se rozd lují na: axiální radiální 9
obr.09 Pasivní odpory v ložisku (t ecí moment) jsou Závislé zejména na kvalit mazání a hodnot zatížení. Mazání ložiska je provedeno v uzav ených sk íních (p evodovek) olejem nebo v ložiskových t lesech mazacím tukem. Mazacím médiem se odvád jí také tepelné ztráty a zárove dochází i k ochran proti korozi. Výhody kuli kových ložisek: - malý t ecí moment - dobrá mechanická ú innost - t ení p i rozb hu i p i chodu tém stejné - možnost plného zatížení za klidu, rozb hu i plném chodu - nepot ebují záb h - snášejí velmi dob e vysoké otá ky - malá spot eba maziva - snadná montáž, údržba, snadná vym nitelnost - menší osové délky než ložiska kluzná - p enášejí síly v rad. i ax. sm ru - b žné typy ložisek jsou pom rn levné Nevýhody: - v tší vn jší pr m ry než u kluzných ložisek, v tší hmotnost - nesnášejí dlouhodobá rázová zatížení - vyžadují p esnost ve výrob 92
Radiální ložiska P íklad uložení Obr.0 H ídel je uložena ve, dvou kuli kových radiálních ložiscích obr. 93
Obr.2 Uložení kuli kového ložiska v t lese Obr.3 Uložení kuli kového ložiska v t lese 94
obr.4 P íklady uložení ložiska v t lese (dome ek) z praxe 95
Výpo et valivých ložisek Výb r z SN ISO 28 a SN ISO 76 (02 4607 a 02 460) Ú innost od.9. 993 a.9.992 Postup výpo tu:. Návrh druhu ložiska v závislosti na daných pracovních podmínkách a konstruk ním uspo ádání stroje. 2. Stanovení zatížení ložiska radiální silou F r a axiální silou F a : a)zat žujících rozklad sil do sm ru radiálního a axiálního, za st ed p sobení sil v ložisku se považuje (viz. obr. 5) jedno adá kuli ková a vále ková ložiska geometrický st ed ložiska jedno adá kuli ková a kuželíková ložiska s kosoúhlým stykem st ed je posunut o hodnotu a uvedenou v rozm rových tabulkách p íslušného ložiska dvou adá ložiska nakláp cí geometrický st ed ložiska dvou adá ložiska s kosoúhlým stykem geometrický st ed ložiska, pokud jsou ob ady valivých t les zatíženy rovnom rn obr.5 96
b) pro zp esn ní výpo tu (vliv dynamických sil) je nutné vypo ítané hodnoty F r a F a násobit opravnými koeficienty: - vliv nep esnosti ozubených p evod charakterizuje koeficient f k, jehož hodnoty jsou uvedeny v tab.. - Tab. Sou initel p ídavných sil vyplývající z nep esnosti ozubení f k P esnost ozubení Sou initel f k P esná ozubená kola (úchylky rozte e a tvaru menší než 0,02 mm),05 až, B žná ozubená kola (úchylky rozte e a tvaru 0,02 až 0, mm), až,3 Litá neobrobená kola (úchylky rozte e a tvaru zub v tší než 0,,5 až 2 mm) - vliv p ídavných sil od p ipojených stroj charakterizuje koeficient f d, jehož hodnoty jsou uvedeny v tab. 2. Tab. 2 Sou initel p ídavných sil od p ipojených stroj f a Druhy stroje Sou initel f a Elektrické stroje, turbiny, turbokompresory, stroje s klidným,0 až,2 chodem bez ráz Pásové dopravníky, lanové dráhy, odst edivá erpadla, ventilátory,0 až,2 Pístové stroje podle stupn vyvážení. Dráhové motory,2 až,5 Je áby, výtahy, d lní ventilátory,2 až,4 D lní výtahy, d lní erpadla,5 až,8 Kulové, trubnaté a kladivové mlýny, drti e. Stroje s nárazivým,5 až,8 zatížením Stroje na odklizování zemin, vrtací hlubinné stroje,5 až 2,5 Papírenské a textilní stroje,0 až,5 Brusky, frézky, vrta ky, kotou ové, pásové a rámové pily,, až,3 d evoobráb cí stroje Soustruhy, hoblovky, obráb cí stroje s vratným pohybem,4 až,6 Hrubé a p edválcovací stolice,5 až 3 Vále kové trat s vratným pohybem, kladiva, n žky na plech, razicí,3 až 2 stroje Poznámka: U emenových p evod je nutné použít pro výpo et zatížení ložiska tzv. efektivní tažnou sílu v emenu, jejíž hodnotu získáme vynásobením obvodové síly sou initelem f p, jehož hodnoty jsou v tab. 3. 97
tab. 3 Druh emenu Sou initel f p Ozubené, až,3 Klínové,2 až 2,5 Ploché,5 až 4,5 3. Stanovení dynamického ekvivalentního zatížení ložiska - radiální kuli ková ložiska P r = XF r + YF a Hodnoty koeficient X a Y jsou v tab. 4, podrobn jsou uvedeny hodnoty koeficient X, Y a ísla e v rozm rových tabulkách ložisek. - axiální kuli ková ložiska zatížená pouze axiální silou: P a = F a - axiální soude ková ložiska, která mohou p i spln ní podmínky F r < 0,55F a, p enášet též radiální zatížení F r : P a = F a +,2F r Tab. 4. Hodnoty sou initel X, Y pro radiální valivá ložiska Typ ložiska Radiální kuli ková ložiska Kuli ková ložiska s kosoúhlým stykem Relativní axiální zatížení ) 2 ) F C a 0r 0,04 0,025 0,04 0,07 0,3 0,25 0,5 = 20 = 25 = 30 = 35 = 40 = 45 Jedno adá ložiska Dvou adá ložiska F a F e a F e a F e a e F F F F r r X Y X Y X Y X Y 0 0,56 0 0,43 0,4 0,39 0,37 0,35 0,33 2,30,99,8,6,4,2,00 0,87 0,76 0,66 0,57 0,50 r 0 0,56,09 0,92 0,78 0,66 0,55 0,47 r 0,70 0,67 0,63 0,60 0,57 0,54 2,30,99,8,6,4,2,63,4,24,07 0,93 0,8 e 0,9 0,22 0,24 0,27 0,3 0,37 0,44 0,57 0,68 0,80 0,95,4,34 Dovolená maximální hodnota závisí na konstrukci ložiska (v li v ložisku a hloubce žlábku ob žné dráhy) 2 Hodnoty X, Y, e pro hodnoty, které jsou v rozmezí hodnot relativního axiálního zatížení a (nebo) úhlu styku, se stanoví interpolací. 98
4. Stanovení základní dynamické únosnosti C r a C a se provede na základ požadované základní trvanlivosti ložiska. Hodnoty C r a C a jsou pro každé ložisko v p íslušných rozm rových tabulkách. Jejich velikost závisí na rozm ru ložiska, po tu valivých t les, materiálu a konstrukci ložiska. 5. P i azení vhodného typu a velikosti ložiska z norem nebo katalogu výrobce podle stanovené základní dynamické únosnosti C r nebo C a. V praxi je tém vždy dán pr m r h ídele a tedy pr m r vnit ního kroužku ložiska, proto je nutné provést kontrolu: a) statického ekvivalentního zatížení ložiska P 0r = X 0 F r + Y 0 F a nebo P 0a = X 0 F r + Y 0 F a Koeficienty X 0 a Y 0 jsou pro jednotlivé typy a velikosti ložisek uvedeny v rozm rových tabulkách. Pro kuli ková ložiska jsou hodnoty uvedeny v tab. 5. Tab. 5 Hodnoty koeficient X 0 a Y 0 pro ložiska kuli ková Typ ložiska Jedno adá ložiska Dvou adá ložiska X 0 Y 0 X 0 Y 0 radiální ) 0,6 0,5 0,6 0,5 s kosoúhlým stykem = 5 20 25 30 35 40 45 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,46 0,42 0,38 0,33 0,29 0,26 0,22 0,92 0,84 0,76 0,66 0,58 0,52 0,44 nakláp cí α 0 0,5 0,22 cotg 0,44 cotg ) Dovolená maximální hodnota F a /C 0r je závislá na konstrukci ložiska (vnit ní v li a hloubce ob žné dráhy). b) bezpe nost ložisek p i statickém zatížení C 0r = s 0 P 0r nebo C 0a = s 0 P 0a Hodnoty sou initele bezpe nosti p i statickém zatížení s 0 jsou v tab. 6. 99
Tab. 6 Bezpe nost s 0 p i statickém zatížení Pohyb Provozní pom ry a zp sob zatížení ložiska Otá ivý Kývavý Neotá ivý (v klidu) klidný chod bez ráz normální provozní pom ry a normální požadavky na chod po statickém zatížení se ložisko otá í p i menším zatížení výrazné rázové zatížení a velké požadavky na klidný chod ložiska malý úhel výkyvu s velkou frekvencí a rázovým nerovnom rným zatížením velký úhel výkyvu s malou frekvencí a stálé periodické zatížení normální a malé zatížení, na chod ložiska nejsou kladeny zvláštní nároky výrazné rázové zatížení axiální soude ková ložiska p i všech druzích pohybu a zatížení kuli ková ložiska 0,5,5 2 2,5 až 0,4 vále ková, jehlová, soude ková, kuželíková ložiska,5 3 4 3,5 2,5 2 až 0,8,5 až 3 až 2-4 c) základní trvanlivost ložiska P C L 0 = P kde: L 0 základní trvanlivost (0 6 otá ek) C - viz hodnoty C r nebo C a P - viz hodnoty P r nebo P a p - exponent volí se pro - ložiska s bodovým stykem (kuli ky): p = 3 0 - ložiska s árovým stykem (vále ky, kuželíky) p = 3 d) výpo et trvanlivosti ložiska v provozních hodinách L 0h, je pro jednotlivé typy ložisek uveden v tab. 7. 00
Tab. 7 Základní trvanlivost L 0 a L 0h Typ ložiska Trvanlivost (0 6 Základní trvanlivost (h) otá ek) radiální kuli ková i s kosoúhlým L 0 = (C r /P r ) 3 L 0h = (C r /P r ) 3. (0 6 /60n) stykem axiální kuli ková i s kosoúhlým L 0 = (C a /P a ) 3 L 0h = (C a /P a ) 3. (0 6 /60n) stykem vále ková a kuželíková L 0h = (C r /P r ) 0/3 L 0h = (C r /P r ) 0/3. (0 6 /60n) axiální vále ková, kuželíková, soude ková L 0 = (C a /P a ) 0/3 L 0h = (C a /P a ) 0/3. (0 6 /60n) n otá ky za minutu (min - ) Poznámka: Je-li P r (nebo P a ) > 0,5 C r (nebo 0,5 C a ), mohou nastat nep esnosti ve výpo tu. e) upravená trvanlivost s ohledem na spolehlivost a provozní podmínky L na = a a 23 L 0 Sou initel a vyjad uje trvanlivost pro jinou spolehlivost než je b žná (tj. 90%), jeho hodnoty jsou v tab. 8. Sou initel a 23 vyjad uje vliv materiálu ložiska a provozních podmínek. P i b žných provozních podmínkách závisí zejména na zp sobu mazání. Jeho velikost lze stanovit z diagramu na obr.6, kde je závislost sou initele a 23 na pom ru viskozit x. Plná ára platí pro normální maziva, árkovaná pro maziva s EP p ísadami (tj. s p ísadami zvyšujícími únosnost mazacího filmu). Tab. 8 Hodnoty sou initele a Spolehlivost 0,90 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 a,00 0,62 0,53 0,44 0,33 0,2 Poznámka: Pom r viskozit v x =, v kde v = viskozita oleje p i provozní teplot ložiska v = vztažná viskozita 0
Obr.6 P i x = se dosáhne stav mazání odpovídající základní trvanlivosti L 0, uvažované p i výpo tu ložiska. Je-li: x < 0,4 je nutné použít olej s EP p ísadami, x >, získáme vyšší spolehlivost ložiska x = 3 až 4, dosáhne se velmi dlouhá únavová trvanlivost ložiska P i normální trvanlivosti ložisek se doporu ují následující provozní viskozity: v = v - jedno adá kuli ková ložiska, kuli ková ložiska s kosoúhlým stykem, ložiska se ty dobým stykem, nakláp cí kuli ková ložiska, radiáln zatížená vále ková ložiska v = 2v - axiáln zatížená vále ková ložiska, axiáln zatížená kuželíková ložiska, jedno adá a dvou adá soude ková ložiska, axiální vále ková ložiska, axiální nakláp cí soude ková ložiska v = 2,5v - pomalob žná axiální vále ková a axiální nakláp cí soude ková ložiska s vn jším pr m rem > 400 mm. 6. Kontrola oteplení ložiska 02
B žn vyráb ná valivá ložiska jsou ur ena pro teploty do 20 C. Jedno adá kuli ková ložiska s t sn ním (typy RS, 2RS, RSR a 2RSR) však pouze do 00 C. Hodnoty únosnosti C r a C a uvedené v rozm rových tabulkách je nutné, pracuje-li ložisko p i vyšších než shora uvedených teplotách, násobit koeficientem f t, jehož hodnoty jsou v tab. 9. Tab. 9 Hodnoty sou initele f t Provozní teplota do ( C) 50 200 250 300 Sou initel f t 0,95 0,9 0,75 0,6 Výpo et vzniklého tepla: a) t ecí moment ložiska M t = µpd 2 kde P viz hodnoty P r nebo P a d pr m r vnit ního kroužku ložiska sou initel t ení, pro P = 0, C (kde C viz hodnoty C r nebo C a ) lze použít hodnoty uvedené v tab. 0. b) Ztrátový výkon (tj. teplo, které je nutné odvád t mazáním, p íp. chlazením) P z =,047. 0-4 nm t (W), Kde: n otá ky (min - ). P edpis vhodného zp sobu mazání, p íp. chlazení. Tab. 0 Sou initel t ení ve valivém ložisku Druh ložiska Jedno adá kuli ková ložiska 0,00 5 Kuli ková jedno adá s kosoúhlým stykem 0,002 0 Kuli ková dvou adá s kosoúhlým stykem 0,002 4 Nakláp cí kuli ková ložiska 0,00 0 Jedno a více adá vále ková ložiska 0,00 Vále ková ložiska bez klece 0,003 5 Kuželíková a soude ková ložiska 0,00 8 Jehlová ložiska 0,002 5 Jehlová ložiska bez klece 0,004 5 Axiální kuli ková ložiska 0,00 3 Axiální soude ková ložiska 0,00 8 Axiální vále ková a jehlová ložiska 0,004 0 03
P íklady kuli kových ložisek z SN obr.7 04
obr.8 05
obr.9 06
obr.20 p íklady valivých ložisek obr.22 07
obr.3 uložení h ídele v ložiskách obr.4 axiální ložisko 08
obr.5 obr.6 09
obr.7 nalisování ložiska na h ídel obr.8 P íklad lisování ložiska do náboje 0
obr.9 P íklad stahování ložiska z h ídele pomocí stahováku obr.20 P íklad správné demontáže ložiska z h ídele
obr.2 P íklad chybného uložení ramen stahováku p i demontáži ložiska z h ídele 2