Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2. 10 Základní části strojů Kapitola 31 Kluzná ložiska Ing. Dušan Kabát 30. 9. 2013
Obsah ÚVOD... 3 1 KLUZNÁ LOŽISKA... 4 1.1 TŘENÍ A MAZÁNÍ KLUZNÝCH LOŽISEK... 4 1.1.1 Ložiska hydrodynamická... 4 1.1.2 Ložiska hydrostatická... 5 1.2 VLASTNOSTI KLUZNÝCH LOŽISEK... 5 1.3 DRUHY KLUZNÝCH LOŽISEK... 6 1.3.1 Trubková ložiska... 6 1.3.2 Dělená ložiska... 7 1.3.3 Segmentová ložiska... 7 1.4 OTÁZKY KE KAPITOLE... 8 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 9 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 10 2
Úvod Výukový materiál se zabývá teorií kluzných ložisek a jejich možnostmi provedení. Za výkladem jsou k dané problematice zařazeny kontrolní otázky. Ucelený výukový materiál postihuje oblast základních částí strojů a strojních zařízení. Materiál je určen žákům zejména prvních ročníků strojírenských a se strojírenstvím souvisejících oborů ukončených závěrečnou zkouškou, kde je zapotřebí nabýt znalostí o stavbě strojů a jejich základních konstrukčních prvcích. Stejně tak je možné materiál využít u takovýchto oborů ukončených maturitní zkouškou. Lze ho využívat v předmětech zabývajících se základy strojírenství, jako jsou Strojnictví, Části strojů a mechanismy, Strojírenství nebo Stroje a zařízení, v oborech Mechanik opravář motorových vozidel (23-68- H/01), Autotronik (39-41-L/01), Autoelektrikář (26-57-H/01), Karosář (23-55-H/02), Strojník (23-65-H/01), Klempíř (23-55-H/01), Provozní technika (23-43-L/51) apod. 3
1 Kluzná ložiska Jsou to ložiska tvořená tělesem ložiska a pánví. Těleso ložiska může být jako samostatná strojní část nebo ho může tvořit část strojního zařízení, ve kterém je ložisko uloženo (nejčastěji v rámu stroje). Pánev je buď samostatná a je tvořena pouze pouzdrem, nebo je složena z pouzdra a výstelky. Hřídelový čep je pak v přímém kontaktu s pouzdrem nebo pánví. Obrázek 1: Kluzné ložisko 1.1 Tření a mazání kluzných ložisek Jelikož jsou kontaktní plochy kluzných ložisek a hřídelových čepů velké, vznikají na nich vysoká tření, která je nutno za provozu snižovat. Takto se předchází nebezpečí zadření ložisek a získává prodloužení životnosti ložisek. U kluzných ložisek je snaha získat tzv. kapalinné tření, kdy za určitých podmínek vznikne za provozu mezi hřídelovým čepem a ložiskem souvislá vrstva mazacího oleje nebo tuku olejový film. Tím se kontaktní kluzné plochy od sebe oddělí a v tomto ideálním případě jsou tření minimální. Kromě snižování tření plní mazivo v ložisku i funkci chladící. 1.1.1 Ložiska hydrodynamická Kapalinné tření vznikne dostatečnou obvodovou rychlostí hřídelového čepu (vysoké otáčky čepu). Tak vznikne kapalinné tření olejový film. Obrázek 2 : Hydrodynamické ložisko - princip 4
1.1.2 Ložiska hydrostatická Obvodová rychlost hřídelového čepu není dostatečně velká pro vznik kapalinného tření. Je zapotřebí pomocí čerpadla dopravovat do prostoru mezi hřídelovým čepem a kluzným ložiskem olej. Obrázek 3: Hydrostatické ložisko - princip 1.2 Vlastnosti kluzných ložisek Vlastnosti kluzných ložisek určují jejich použití ve strojích a zařízeních. Lze je z větší části popsat podobně jako u valivých ložisek, ale v opačném smyslu (naopak). Jejich pozitivní vlastnosti, jejich výhody, lze popsat takto: 1. Jednoduchá výroba a nižší nároky na výrobní zařízení 2. Z bodu 1 vyplívající nižší cena 3. Z podstaty konstrukce nižší hlučnost 4. Tlumí rázy a vibrace 5. Nízká konstrukční stavební výška pro malé prostory v konstrukci Nevýhody kluzných ložisek lze popsat takto: 1. Vysoké tření, způsobené velkými stykovými třecími plochami 2. Velké ztráty třením různé při rozběhu, doběhu a při plném provozním zatížení 3. Hůře snášejí vysoké otáčky 4. Neumožňují velká zatížení za klidu 5. Nesnášejí vysoké teploty a v těchto případech obvykle vyžadují zvláštní chlazení prostřednictvím soustavného mazání 6. Je nutný čas k záběhu - není možné je okamžitě zatěžovat provozními zatíženími 7. Z důvodu vyššího tření se musí více mazat vyšší spotřeba maziva 8. Mají větší konstrukční šířku nevhodná do užších prostor v zařízeních 9. Při nedostatečném přívodu maziva hrozí nebezpečí zadření 5
1.3 Druhy kluzných ložisek Podle směru zatížení lze kluzná ložiska rozdělit stejně jako valivá na radiální a axiální. Podle jejich konstrukce je lze rozlišovat na: 1. Trubková ložiska 2. Dělená ložiska 3. Segmentová ložiska 1.3.1 Trubková ložiska Jsou to nejjednodušší kluzná ložiska. Jsou tvořena uzavřenou (nedělenou) trubkovou pánví. Tato konstrukce se používá u menších rozměrů ložisek. Jejich tělesa mohou nabývat různých tvarů, podle požadavků konstrukce. Mazivo do pracovního prostoru se přivádí mazacími otvory vtělesech a na stykových plochách se rozvádí drážkami v pánvích a pouzdrech. Obrázek 4: Trubkové ložisko bez pouzdra Obrázek 5: Trubkové ložisko s pánví Trubková i dělená ložiska mohou být ve variantě s naklápěcí pánví. Toto konstrukční řešení umožňuje určité úhlové vychýlení pánve ložiska, čímž dovoluje i vychýlení osy 6
hřídelového čepu. Tento případ nastává v případě průhybu hřídele nebo při nedokonalé souososti hřídele a uložení v tělese (rámu) stroje. Obrázek 6: Trubkové ložisko naklápěcí 1.3.2 Dělená ložiska Jsou konstruována jako dělené objímky, které se na hřídelový čep svírají šroubovými spoji. Tato konstrukce se používá u větších rozměrů ložisek a v případech, kdy tvar hřídele nedovoluje nasazení trubkového ložiska. Typickým příkladem je dělené oko ojnice, nasazované na zalomení (hřídelový čep) klikové hřídele. Obrázek 7: Dělené ložisko 1.3.3 Segmentová ložiska Jejich funkční plochy jsou tvořeny ze segmentů (menších částí). Jsou konstruovány tak, že jednotlivé segmenty mohou zaujmout ideální polohu proti hřídelovému čepu. Tím se snižuje tření a opotřebení ložiska. Velkou výhodou je možnost snadné a rychlé výměny pouze opotřebovaných segmentů. Mohou být ve variantě ložisek kruhových i rovinných. 7
Obrázek 8: Segmentové ložisko kruhové a rovinné 1.4 Otázky ke kapitole 1. Z jakých částí se může skládat kluzné ložisko? 2. Co vyjadřuje pojem kapalinné tření? 3. Jaký je princip funkce hydrostatického ložiska? 4. Jaký je princip funkce hydrodynamického ložiska? 5. Jak lze rozdělit ložiska kluzná z hlediska jejich konstrukce? 6. Popište konstrukci segmentových ložisek. 7. Jaké znáte výhody segmentových ložisek? 8. Které vlastnosti kluzných ložisek lze zařadit mezi jejich výhody? 9. Které vlastnosti kluzných ložisek lze zařadit mezi jejich nevýhody? 8
2 Doporučená literatura 1. Leinveber, J., Řasa. J., Vávra. P. Strojnické tabulky. Praha: Scientia spol. s r. o., 2000. ISBN 80-7183-164. 2. Kříž, R., Stavba a provoz strojů I, Části strojů. Praha: SNTL, 1977. 5425. 3. Křiž, R., Strojní součásti I. Praha: SNTL, 1984. 5413. 4. Mičkal, Karel. Strojnictví- Časti strojů. Praha: Sobotáles, 1995. ISBN 80-85920-01-8. 9
3 Použitá literatura a zdroje 1. Mičkal, Karel. Strojnictví- Časti strojů. Praha: Sobotáles, 1995. ISBN 80-85920- 01-8. 2. Křiž, R., Strojní součásti I. Praha: SNTL, 1984. 5413. 3. Kříž, R., Stavba a provoz strojů I, Části strojů. Praha: SNTL, 1977. 5425 4. Rybářová, V. 2011. Strojní součásti a spoje. Dostupné z http://uloz.to/xa3mu1nf/strojni-soucasti-a-spoje-pdf. 10