Łukasz Lewczuk

Copywriter i publicysta

Łożyska igiełkowe

Łożyska igiełkowe, katalogowane jako podgrupa łożysk tocznych wałeczkowych, to cała gama ciekawych rozwiązań, również hybrydowych - czyli łączących cechy łożysk wałeczkowych z cechami łożysk choćby kulkowych czy baryłkowych – bez których wiele branży techniczno-przemysłowych nie jest w stanie się obyć.

Konstrukcja i podstawowe cechy łożysk igiełkowych.

W łożyskach tego typu nie stosuje się kulek, których powierzchnia styku z pierścieniami jest właściwie punktowa, lecz wałeczki, których proporcje wymiarowe są następujące:

- maksymalna Ø 6 mm

- stosunek długości do średnicy wałeczka w zakresie od 3:1 do 10:1 (w milimetrach).

Z tego zestawienia wynika jasno, że wałeczki tych łożysk przypominają raczej igiełki i właśnie to skojarzenie nadało nazwę całej rodzinie łożysk igiełkowych. Z powyższego zestawienia proporcji wynika też w sposób oczywisty, iż stosunek średnicy zewnętrznej takich łożysk do wewnętrznej jest niewielki, zaś stosunek różnicy tych średnic do szerokości pierścienia zewnętrznego jest dość duży – a zatem łożyska te muszą mieć wysoką zdolność do przenoszenia obciążeń promieniowych, choć trzeba przyznać, że obciążenia osiowe też do pewnego stopnia znoszą (zależnie od kierunku obciążenia).  Warto jeszcze przy tym wskazać na wykonanie samych igiełek – są one na swych końcach zaokrąglane. Takie rozwiązanie przeciwdziała ich zaklinowaniu się pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i zewnętrznym.

Łożyska igiełkowe są bardzo popularne wszędzie tam, gdzie wymaga się ciągłej pracy w ciasnej przestrzeni i przy dużych prędkościach obrotowych, ale wbrew powtarzanej w sieci internetowej opinii, przy niskoobrotowych zastosowaniach łożyska te również się sprawdzają. Są bardzo sztywne, a ich ciasne usadowienie i mały przekrój poprzeczny sprawiają, że łatwo się dopasowują do wału i oprawy.  W gruncie rzeczy te toczne łożyska przypominają swoją geometrią łożyska ślizgowe, ale mają nad nimi przewagę w tym, że można je stosować przy dowolnych prędkościach obrotowych (ślizgowe tylko przy wysokich obrotach), gdyż ich tarcie toczne nie wynika bezpośrednio z prędkości . Najważniejszą zaletą tych łożysk jest to, że są one w stanie przenosić poprzeczne obciążenia – i to duże, w przeciwieństwie do łożysk kulkowych, u których to wzdłużne obciążenie jest tym najlepiej znoszonym. Oczywiście powszechne są sytuacje, gdy od łożyska oczekuje się zdolności do przenoszenia jednocześnie obciążenia poprzecznego i wzdłużnego. Wówczas sięga się po rozwiązania hybrydowe czyli po konstrukcje mieszane, które łączą pożądane cechy w jednym produkcie.

Na płynność pracy, zużycie i zarazem szczelność łożysk igiełkowych (oraz wszelkich łożysk w ogóle) decydujący wpływ ma smarowanie. Stosuje się je przede wszystkim dla zmniejszenia tarcia, co ma niebagatelny wpływ na żywotność łożyska. Działa to w ten sposób, ze w miejscach bezpośredniego styku metalu między pierścieniami łożyska, igiełkami i koszykiem znajduje się cieniutka warstewka smaru lub oleju, który nie tylko zmniejsza tarcie ale i ścieranie się powierzchni na styku. Smarowanie wpływa też na zwiększenie żywotności zmęczeniowej łożysk, poprzez właściwą lepkość i grubość warstwy oleju. Im grubsza warstwa oleju tym żywotność większa, lecz zarazem wraz ze spadkiem lepkości żywotność zmęczeniowa łożyska spada. Smarowanie pomaga też w zapewnieniu odpowiedniego rozkładu ciepła i zapobiega do pewnego stopnia przegrzaniu. Pozostaje jeszcze sprawa szczelności: smarowanie oczywiście zapobiega dostawaniu się niepożądanych cząsteczek, drobinek i pyłów do łożyska, ale też pełni rolę zabezpieczenia antykorozyjnego. Wspomniane dwa środki smarujące, czyli olej i smar, w różny sposób wpływają na efektywność smarowania. Drugi z nich wymaga znacznie prostszej struktury około-łożyskowej, zaś olej – choć wymusza znacznie bardziej skomplikowaną konstrukcję obudowy - pozwala na lepszy efekt chłodzenia i pracę przy wyższych prędkościach obrotowych.

Dla żywotności i sprawności każdego łożyska kluczowe są materiały zastosowane do jego wytworzenia. W przypadku łożysk igiełkowych mowa tu oczywiście o stali, ale jak wiadomo odpowiednie domieszki różnych pierwiastków znacznie wpływają na zmianę właściwości poszczególnych rodzajów stali łożyskowych. Pierścienie i igiełki wykonuje się z reguły ze stali chromo-węglowych z dość dużą zawartością węgla  i chromu (oba do 1,2 %) oraz takimi dodatkami do stopu, jak siarka (około pół procenta), mangan (około 1%) czy molibden (do 1/4 procenta). Łożyska przeznaczone do pracy pod bardzo dużymi obciążeniami wykonuje się zaś z niskowęglowych stali przeznaczonych do nawęglania i uzupełnianych chromem, niklem oraz molibdenem. W przypadku łożysk pracujących w wysokich temperaturach producenci sięgają po stale szybkotnące, które w składzie wykazują nieco mniej węgla, za to 3 lub 4 razy więcej chromu, molibdenu i wanadu.  Koszyki łożysk igiełkowych wykonywane są z niskowęglowych odmian stali lub z mosiądzu o wysokiej trwałości i zawartości miedzi w zakresie od 50 do 60 procent oraz  cynku w zakresie od 30 do 40 procent. Mosiądz taki zawiera też nieco molibdenu, żelaza i aluminium, przy czym udział każdego z tych pierwiastków oscyluje wokół wartości 1,5%.

Podstawowe typy i rodzaje łożysk igiełkowych.

Różni producenci łożysk podają swoje własne, czasem dość odmienne klasyfikacje łożysk igiełkowych, niemniej istnieje kilka podstawowych rodzajów, które nawet przy nieco innej nomenklaturze, zawsze występują w katalogach głównych graczy na rynku wytwórców tych łożysk.

Dwie grupy łożysk igiełkowych, które należy wymienić w pierwszej kolejności, to łożyska cienkościenne i łożyska masywne. Te pierwsze posiadają bardzo cienki pierścień zewnętrzny który wykonuje się ze stalowej blachy, natomiast z reguły nie posiadają pierścienia wewnętrznego. Są to najczęściej łożyska jednorzędowe, choć wielu producentów wprowadziło również odmiany dwurzędowe. Niezależnie od ilości rzędów występują w odmianach przelotowych i nieprzelotowych oraz – jak sugeruje nazwa – zawsze cechują się małą grubością (wysokością) w przekroju poprzecznym i zdolnością do przejmowania sporych obciążeń wzdłużnych. Znajdują zastosowanie w bardzo ciasnych przestrzeniach, w których brakuje miejsca na pierścień wewnętrzny.

Natomiast łożyska igiełkowe masywne (czyli z masywnym pierścieniem zewnętrznym) to wyroby przenoszące obciążenia promieniowe, cechujące się dużą sztywnością. Ich pierścienie są na tyle grube, że zawierają w sobie igiełki i cały koszyk, stanowiąc nierozłączną całość. Są idealnym rozwiązaniem wszędzie tam, gdzie występują wysokie prędkości obrotowe, duże obciążenia i gdzie wymaga się dokładnej tolerancji roboczej. Ich oferta rynkowa obejmuje wersje z pierścieniem wewnętrznym jak i bez niego. Warto jeszcze wspomnieć o odmianie łożysk igiełkowych masywnych z rozłącznym pierścieniem, który trzeba montować tak, aby złożenie łożyskowe było wprowadzane przez wał (osadzenie). Można też inaczej: po prostu pierścień zewnętrzny, złożenie igiełkowe jak i pierścień wewnętrzny wciska się pojedynczo na wał – wszystko to dzięki ich rozłączności.

Odmianą o najmniejszym przekroju poprzecznym i zarazem podstawowym elementem składowym niemal każdego łożyska igiełkowego, są tzw. złożenia igiełkowe o bardzo prostej konstrukcji (igiełki i koszyk są nierozłączne), dużej nośności i zdolności dopasowywania się do elementów współpracujących ze złożeniem w danej aplikacji. Te bardzo popularne produkty to w gruncie rzeczy łożyska pozbawione pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego – ze względu na ciasne przestrzenie w których mają pracować – w których igiełki toczą się bezpośrednio po wale (czopie wału). Oznacza to, że wał taki staje się częścią łożyska, co pociąga za sobą konieczność jego odpowiedniego przygotowania. Krótko mówiąc powinien wykazywać cechy stali łożyskowej i spełniać wymagania co do twardości, chropowatości powierzchni i właściwej struktury oraz składu chemicznego (domieszki węgla, chromu, molibdenu, wanadu czy siarki.). Złożenia igiełkowe trafiają bardzo często do korbowodów w niewielkich silnikach, gdzie działają na nie szybkie zmiany obciążenia i jego kierunku oraz wysoka temperatura, która wpływa negatywnie na smarowanie.

Kolejna istotna grupa łożysk igiełkowych w ofercie każdego poważnego producenta, to łożyska hybrydowe, zwane kombinowanymi lub zespolonymi. Chodzi tu o połączenie konstrukcji i cech dwóch typów łożysk w jednym wyrobie, na przykład łożysk igiełkowych z kulkowymi czy igiełkowych z wałeczkowymi. W tego rodzaju hybrydach część igiełkowa przejmuje obciążenia promieniowe, zaś część z kulkami bądź wałeczkami przejmuje na siebie obciążenia osiowe.

Ostatnią podstawową grupą łożysk igiełkowych są łożyska wzdłużne, składające się z koszyka igiełkowego i pierścienia, w którym igiełki ułożone są promieniście. Rozwiązanie to stosuje się tam, gdzie powierzchnie czołowe przylegających do siebie części urządzenia służą za bieżnię dla igiełek. Oznacza to że elementy składowe łożyska ślizgają się z różnymi prędkościami obwodowymi co jednak nie uniemożliwia stosowania ich przy dużych prędkościach obrotowych. Łożyska igiełkowe wzdłużne przenoszą duże obciążenia osiowe i udarowe, a przy tym zajmują bardzo mało miejsca.

Oprócz wyżej wymienionych podstawowych typów łożysk igiełkowych istnieje cała gama innych, które można znaleźć w naszym katalogu, lecz właśnie te opisane wyżej stanowią dużo powyżej 50% wszystkich sprzedawanych na świecie łożysk igiełkowych.

Zastosowanie.

Łożyska igiełkowe znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie konstrukcja urządzenia lub mechanizmu oferuje bardzo niewielką, w pewnym sensie wąską (poprzecznie) przestrzeń dla łożyska, które musi się tam znaleźć. Inne rodzaje łożysk – może poza ślizgowymi – z reguły w takich sytuacjach się nie sprawdzają, po prostu się nie mieszczą.

Ale zastosowanie należy rozpatrywać głównie z punktu widzenia branży czy rodzaju urządzenia i w tej materii na pierwszym miejscu wszyscy wymieniają przemysł motoryzacyjny. Dzieje się tak nie bez powodu. Przykłady zastosowania łożysk igiełkowych w nowoczesnych samochodach można mnożyć. Obejmują one m.in. wirniki alternatorów, przeguby Cardana, systemy wspomagania kierownicy czy układy przenoszenia napędu.

Inne urządzenia w których powszechnie spotyka się te łożyska to kompresory, maszyny drukarskie i dziewiarskie, wszelkiego rodzaju narzędzia o napędzie pneumatycznym, spalinowym i elektrycznym (np. elektronarzędzia budowlane takie jak szlifierki kątowe czy młoto-wiertarki elektropneumatyczne). Inne urządzenia w których z powodzeniem stosuje się te łożyska, to konstrukcje takie jak pompy, kruszarki, maszyny do produkcji drewna, obrabiarki, ale także środki transportu kolejowego (elementy układów hamulcowych czy skrzynie wałków osiowych w lokomotywach).

Podsumowanie.

Rozwój łożysk igiełkowych – podobnie jak wszystkich innych rodzajów łożysk – zmierza od produkcji oferty standardowej, która oczywiście nie zaniknie, do produkcji wyrobów opracowanych na specjalne i indywidualne zamówienia. Są to najczęściej łożyska o wyższych klasach dokładności, o nietypowych wymiarach i indywidualnym zakresie luzu lub wykonywane ze specjalnych mieszanek stali łożyskowej o indywidualnie ustalonym stopniu nawęglania. Do tego dochodzą nowe rozwiązania w zakresie smarowania, które wykorzystują oleje polimerowe, które są w gruncie rzeczy masą  polimerową wypełnioną do 70% olejem, co skutkuje lepszym uszczelnieniem przeciwko pyłom i wodzie, a zatem wyższą trwałością i żywotnością łożyska.

Ostatnie wpisy

Nie trać czasu na samodzielne i mozolne próby stworzenia tekstu, jaki potrzebujesz. Zleć to profesjonaliście, po czym spokojnie się skoncentruj na swoich zadaniach. Czas to pieniądz, a jedną z metod jego oszczędzania jest delegowanie zadań na zewnątrz.

Skontaktuj się ze mną: ustalimy ramy współpracy, przejdziemy do równolegle prowadzonych działań, a na koniec sfinalizujemy naszą udaną kooperację.

Strona www stworzona w kreatorze WebWave.

email: lukaszlewczuk@teksty-dla-firm.pl

Łukasz Lewczuk

Copywriter i publicysta

Tel. 665 222 180