Charakterystyka łożysk kulkowych

Budowa maszyn przemysłowych nie byłaby możliwa bez łożysk – niewielkich elementów, które umożliwiają przenoszenie sił z wału lub osi na obudowę. W zależności od kierunku głównego obciążenia wyróżnia się łożyska wzdłużne i poprzeczne, zaś sposób przenoszenia obciążeń jest podstawą rozróżnienia na łożyska ślizgowe i toczne. Interesujące nas w tym tekście łożyska kulkowe zaliczane są do grupy łożysk tocznych.

Słowo wstępu – łożyska toczne

Tym, co odróżnia łożyska toczne od ślizgowych, jest obecność ruchomych elementów pośredniczących, co przekłada się na bardzo mały współczynnik tarcia, a w związku z tym mniejsze zużycie środków smarnych. Do zalet łożysk tocznych należy zaliczyć też małe opory – zarówno podczas rozruchu, jak i w czasie ruchu ustalonego – oraz stabilność pracy nawet w sytuacji zmiany warunków. Łożyska toczne są sztywne, nie odkształcają się pod wpływem obciążeń, wyróżnia je też duża nośność. Są łatwe w montażu i tanie w użytkowaniu (małe zapotrzebowanie na smar, wysoka trwałość). Funkcję elementów tocznych w łożysku mogą pełnić wałeczki, stożki, igiełki, baryłki lub kulki. Zdecydowanie najczęściej stosowanym typem są łożyska kulkowe. Dlaczego?

Łożyska kulkowe

Budowa łożyska kulkowego nie odbiega od konstrukcji innych łożysk tocznych. Między dwoma pierścieniami, w bieżniach  zamknięty jest koszyk, który podtrzymuje części toczne, w tym przypadku kulki. Ponieważ kulki narażone są na bardzo duże obciążenia i naciski, wykonuje się je ze stali o bardzo wysokiej twardości. Dla optymalnego zmniejszenia tarcia kulki mogą być dodatkowo szlifowane lub gładzone w innych procesach obróbczych, np. oscylacyjnie. Łożyska kulkowe produkowane są jako zwykłe (bez możliwości odchylenia pierścieni), wahliwe (z jednym ruchomym pierścieniem) i samonastawne (możliwość odchylenia obu pierścieni).

Prosta budowa łożysk kulkowych zwykłych zapewnia ich wysoką trwałość i wytrzymałość nawet przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych. Są zdolne do przenoszenia obciążeń poprzecznych, a w nieco mniejszym zakresie również wzdłużnych, co czyni z nich najbardziej uniwersalne rozwiązanie. Jako najczęściej wykorzystywany typ łożysk, są obiektem nieprzerywanych badań i prac zmierzających do ich udoskonalenia. Za przykład mogą posłużyć energooszczędne łożyska SKF z oferty UNI-LAGER, które pozwalają zaoszczędzić do 30% energii. Imponujące efekty, które przekładają się na mniejsze koszty użytkowania maszyn i ochronę środowiska, osiągnięto dzięki modyfikacji konstrukcji i geometrii łożyska.

Łożyska kulkowe wahliwe przeznaczone są do przenoszenia obciążeń poprzecznych. W łożyskach tego rodzaju oś wewnętrznego pierścienia wraz z koszykiem może odchylać się w niewielkim zakresie od centralnej części łożyska. Pierścień zewnętrzny w łożysku kulkowym samonastawnym ma kulisty kształt, co umożliwia montaż w oprawie – niezbędnej do jego prawidłowej pracy. Tego typu elementy przenoszą obciążenia wzdłużne i poprzeczne, często stosowane są jako łożyska ustalające wałki.