14.0 valivá ložiskadata0.wdfiles.com/local--files/pdf/částistrojů14.pdf · výb r z sn iso 281...
TRANSCRIPT
91
14.0 Valivá ložiska
-slouží k oto�nému uložení h�ídele v rámu stroje. Skládají se zpravidla ze
dvou kroužk�, valivých t�les a klece.
obr.108
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
92
obr.109
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�
93
Radiální ložiska
P�íklad uložení
Obr.110 H�ídel je uložena ve, dvou kuli�kových radiálních ložiscích
obr.111
94
Obr.112 Uložení kuli�kového ložiska v t�lese
Obr.113 Uložení kuli�kového ložiska v t�lese
95
obr.114 P�íklady uložení ložiska v t�lese (dome�ek) z praxe
96
Výpo�et valivých ložisek
Výb�r z �SN ISO 281 a �SN ISO 76 (02 4607 a 02 4610)
Ú�innost od 1.9. 1993 a 1.9.1992
Postup výpo�tu:
1. Návrh druhu ložiska v závislosti na daných pracovních podmínkách a konstruk�ním uspo�ádání stroje.
2. Stanovení zatížení ložiska radiální silou Fr a axiální silou Fa:
a)zat�žujících rozklad sil do sm�ru radiálního a axiálního, za st�ed p�sobení sil v ložisku se považuje (viz. obr. 115)
• 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.115
97
b) pro zp�esn�ní výpo�tu (vliv dynamických sil) je nutné vypo�ítané hodnoty Fr a Fa násobit opravnými koeficienty:
- vliv nep�esnosti ozubených p�evod� charakterizuje koeficient fk, jehož hodnoty jsou uvedeny v tab. 1.
-Tab. 1 Sou�initel p�ídavných sil vyplývající z nep�esnosti ozubení fk
P�esnost ozubení Sou�initel fk
P�esná ozubená kola (úchylky rozte�e a tvaru menší než 0,02 mm) 1,05 až 1,1
B�žná ozubená kola (úchylky rozte�e a tvaru 0,02 až 0,1 mm) 1,1 až 1,3
Litá neobrobená kola (úchylky rozte�e a tvaru zub� v�tší než 0,1
mm)
1,5 až 2
- vliv p�ídavných sil od p�ipojených stroj� charakterizuje koeficient fd, jehož hodnoty jsou uvedeny v tab. 2.
Tab. 2 Sou�initel p�ídavných sil od p�ipojených stroj� fa
Druhy stroje Sou�initel fa
Elektrické stroje, turbiny, turbokompresory, stroje s klidným
chodem bez ráz�1,0 až 1,2
Pásové dopravníky, lanové dráhy, odst�edivá �erpadla, ventilátory 1,0 až 1,2
Pístové stroje – podle stupn� vyvážení. Dráhové motory 1,2 až 1,5
Je�áby, výtahy, d�lní ventilátory 1,2 až 1,4
D�lní výtahy, d�lní �erpadla 1,5 až 1,8
Kulové, trubnaté a kladivové mlýny, drti�e. Stroje s nárazivým
zatížením
1,5 až 1,8
Stroje na odklizování zemin, vrtací hlubinné stroje 1,5 až 2,5
Papírenské a textilní stroje 1,0 až 1,5
Brusky, frézky, vrta�ky, kotou�ové, pásové a rámové pily,
d�evoobráb�cí stroje
1,1 až 1,3
Soustruhy, hoblovky, obráb�cí stroje s vratným pohybem 1,4 až 1,6
Hrubé a p�edválcovací stolice 1,5 až 3
Vále�kové trat� s vratným pohybem, kladiva, n�žky na plech, razicí
stroje
1,3 až 2
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 fp, jehož hodnoty jsou v tab. 3.
98
tab. 3
Druh �emenu Sou�initel fp
Ozubené 1,1 až 1,3
Klínové 1,2 až 2,5
Ploché 1,5 až 4,5
3. Stanovení dynamického ekvivalentního zatížení ložiska - radiální kuli�ková ložiska
Pr = XFr + YFa
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:
Pa = Fa - axiální soude�ková ložiska, která mohou p�i spln�ní
podmínky
Fr< 0,55Fa, p�enášet též radiální zatížení Fr: Pa = Fa + 1,2Fr
Tab. 4. Hodnoty sou�initel� X, Y pro radiální valivá ložiska
Jedno�adá ložiska Dvou�adá ložiska
eF
F
r
a ≤ eF
F
r
a ≥ eF
F
r
a ≤ eF
F
r
a ≥Typ ložiska „Relativní
axiální zatížení“1)
2)
X Y X Y X Y X Y
r
a
C
F
0
e
Radiální
kuli�ková
ložiska
0,014
0,025
0,04
0,07
0,13
0,25
0,5
1 0 0,56
2,30
1,99
1,8
1,6
1,4
1,2
1
1 0 0,56
2,30
1,99
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,19
0,22
0,24
0,27
0,31
0,37
0,44
Kuli�ková
ložiska
s kosoúhlým
stykem
� = 20°
� = 25°
� = 30°
� = 35°
� = 40°
� = 45°
1 0
0,43
0,41
0,39
0,37
0,35
0,33
1,00
0,87
0,76
0,66
0,57
0,50
1
1,09
0,92
0,78
0,66
0,55
0,47
0,70
0,67
0,63
0,60
0,57
0,54
1,63
1,41
1,24
1,07
0,93
0,81
0,57
0,68
0,80
0,95
1,14
1,34
1 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.
99
4. Stanovení základní dynamické únosnosti Cr a Ca se provede na základ�požadované základní trvanlivosti ložiska. Hodnoty Cr a Ca 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 Cr nebo Ca . 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 P0r = X0Fr + Y0Fa nebo P0a = X0Fr + Y0Fa Koeficienty X0 a Y0 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� X0 a Y0 pro ložiska kuli�ková
Jedno�adá ložiska Dvou�adá ložiska Typ ložiska
X0 Y0 X0 Y0
radiální1) 0,6 0,5 0,6 0,5
s kosoúhlým
stykem � =
15°
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
1
1
1
1
1
1
1
0,92
0,84
0,76
0,66
0,58
0,52
0,44
nakláp�cí 0≠α 0,5 0,22 cotg � 1 0,44 cotg �
1) Dovolená maximální hodnota Fa/C0r je závislá na konstrukci ložiska (vnit�ní v�li a
hloubce ob�žné dráhy).
b) bezpe�nost ložisek p�i statickém zatížení C0r = s0P0r nebo C0a = s0P0a
Hodnoty sou�initele bezpe�nosti p�i statickém zatížení s0 jsou v tab. 6.
100
Tab. 6 Bezpe�nost s0 p�i statickém zatížení
Pohyb
ložiska
Provozní pom�ry a zp�sob zatížení kuli�ková
ložiska
vále�ková,
jehlová,
soude�ková,
kuželíková
ložiska
Otá�ivý 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
0,5
1
1,5
2
1
1,5
3
4
Kývavý malý úhel výkyvu s velkou frekvencí a
rázovým nerovnom�rným zatížením
velký úhel výkyvu s malou frekvencí a stálé
periodické zatížení
2
1,5
3,5
2,5
Neotá�ivý
(v klidu)
normální a malé zatížení, na chod ložiska
nejsou kladeny zvláštní nároky
výrazné rázové zatížení
1 až 0,4
1,5 až 1
2 až 0,8
3 až 2
axiální soude�ková ložiska p�i všech
druzích pohybu a zatížení
- 4
c) základní trvanlivost ložiska
L10 = P
P
C��
���
�
kde: L10 – základní trvanlivost (106 otá�ek) C - viz hodnoty Cr nebo Ca
P - viz hodnoty Pr nebo Pa
p - exponent volí se pro - ložiska s bodovým stykem (kuli�ky): p = 3
- ložiska s �árovým stykem (vále�ky, kuželíky) p = 3
10
d) výpo�et trvanlivosti ložiska v provozních hodinách L10h, je pro jednotlivé typy ložisek uveden v tab. 7.
101
Tab. 7 Základní trvanlivost L10 a L10h
Typ ložiska Trvanlivost (106
otá�ek)
Základní trvanlivost (h)
radiální kuli�ková i s kosoúhlým
stykem
L10 = (Cr/Pr)3
L10h = (Cr/Pr)3. (10
6/60n)
axiální kuli�ková i s kosoúhlým
stykem
L10 = (Ca/Pa)3 L10h = (Ca/Pa)
3. (10
6/60n)
vále�ková a kuželíková L10h = (Cr/Pr)10/3
L10h = (Cr/Pr)10/3
.
(106/60n)
axiální vále�ková, kuželíková,
soude�ková
L10 = (Ca/Pa)10/3
L10h = (Ca/Pa)10/3
.
(106/60n)
n – otá�ky za minutu (min-1
)
Poznámka: Je-li Pr (nebo Pa) > 0,5 Cr (nebo 0,5 Ca), mohou nastat nep�esnosti ve výpo�tu. e) upravená trvanlivost s ohledem na spolehlivost a provozní podmínky Lna = a1a23L10
Sou�initel a1 vyjad�uje trvanlivost pro jinou spolehlivost než je b�žná (tj. 90%), jeho hodnoty jsou v tab. 8. Sou�initel a23 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.116 , kde je závislost sou�initele a23 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 a1
Spolehlivost 0,90 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99
a1 1,00 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21
Poznámka: Pom�r viskozit
1v
vx = ,
kde v = viskozita oleje p�i provozní teplot� ložiska v1 = vztažná viskozita
102
Obr.116
P�i x = 1 se dosáhne stav mazání odpovídající základní trvanlivosti L10, uvažované p�i výpo�tu ložiska. Je-li: x < 0,4 je nutné použít olej s EP p�ísadami, x > 1, 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 = v1 - 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 = 2v1 - 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 = 2,5v1 - pomalob�žná axiální vále�ková a axiální nakláp�cí soude�ková ložiska s vn�jším pr�m�rem > 400 mm.
6. Kontrola oteplení ložiska
103
B�žn� vyráb�ná valivá ložiska jsou ur�ena pro teploty do 120 °C. Jedno�adá kuli�ková ložiska s t�sn�ním (typy RS, 2RS, RSR a 2RSR) však pouze do 100 °C. Hodnoty únosnosti Cr a Ca uvedené v rozm�rových tabulkách je nutné, pracuje-li ložisko p�i vyšších než shora uvedených teplotách, násobit koeficientem ft, jehož hodnoty jsou v tab. 9.
Tab. 9 Hodnoty sou�initele ft
Provozní teplota do (°C) 150 200 250 300
Sou�initel ft 0,95 0,9 0,75 0,6
Výpo�et vzniklého tepla: a) t�ecí moment ložiska
PdMt
µ2
1=
kde P – viz hodnoty Pr nebo Pa
d – pr�m�r vnit�ního kroužku ložiska � – sou�initel t�ení, pro P = 0,1 C (kde C – viz hodnoty Cr nebo Ca) lze použít hodnoty uvedené v tab. 10.
b) Ztrátový výkon (tj. teplo, které je nutné odvád�t mazáním, p�íp. chlazením)
Pz = 1,047 . 10-4nMt (W),
Kde: n – otá�ky (min-1).
P�edpis vhodného zp�sobu mazání, p�íp. chlazení.
Tab. 10 Sou�initel t�ení � ve valivém ložisku
Druh ložiska �
Jedno�adá kuli�ková ložiska 0,001 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 0,001 0
Jedno a více�adá vále�ková ložiska 0,001 1
Vále�ková ložiska bez klece 0,003 5
Kuželíková a soude�ková ložiska 0,001 8
Jehlová ložiska 0,002 5
Jehlová ložiska bez klece 0,004 5
Axiální kuli�ková ložiska 0,001 3
Axiální soude�ková ložiska 0,001 8
Axiální vále�ková a jehlová ložiska 0,004 0
104
P�íklady kuli�kových ložisek z �SN
obr.117
105
obr.118
106
obr.119
107
obr.120 p�íklady valivých ložisek
obr.122
108
obr.113 uložení h�ídele v ložiskách
obr.114 axiální ložisko
109
obr.115
obr.116
110
obr.117 nalisování ložiska na h�ídel
obr.118 P�íklad lisování ložiska do náboje
111
obr.119 P�íklad stahování ložiska z h�ídele pomocí stahováku
obr.120 P�íklad správné demontáže ložiska z h�ídele
112
obr.121 P�íklad chybného uložení ramen stahováku p�i demontáži ložiska z h�ídele