Následuj mě na: 
Kuličková ložiska vs válečková ložiska, která z nich?
Ložiska jsou kritickými součástmi téměř všech strojů a pomáhají jim hladce pracovat tím, že snižují tření mezi pohyblivými částmi. Existuje mnoho typů ložisek (legenda říká, že existuje 470,000 XNUMX typů), z nichž každé je navrženo tak, aby zvládlo různé podmínky zatížení. Tento článek se zaměřuje na dva hlavní typy: kuličková ložiska a válečková ložiska. Na základě dlouholetých zkušeností s výrobou ložisek Aubearing vysvětluje jejich různé konstrukce a porovnává je a poskytuje konstruktivní rady, jak si mezi nimi vybrat.
Oba kuličková ložiska si válečková ložiska se používají v různých strojích s rotujícími částmi. Jejich vlastnosti často významně přispívají k technologickému a ekonomickému pokroku v různých oblastech strojírenství. Standardizace ložisek umožňuje výběr provedení přímo z tabulky ložisek v katalogu ložisek výrobce. Společnosti vyrábějící ložiska jako např SKF, NTS, Timken, FAG, Schaeffler, Pokorný, atd. jsou přirozenými zdroji informací o výběru. Většinu času si konstruktér může vybrat skladové ložiskové produkty pro svůj návrh přímo z katalogu. Výběr oblíbeného a široce používaného designu pomáhá dosáhnout optimální použitelnosti a poskytuje nejekonomičtější řešení.
Průmyslová kuličková ložiska se používají v různých strojích a výrobních zařízeních k dosažení hladkého a účinného rotačního pohybu. Samotné ložisko se skládá z vnějšího kroužku, vnitřního kroužku, sady ocelových kuliček a klece, která udržuje kuličky rovnoměrně rozmístěné. Vnější i vnitřní kroužky jsou obvykle vyrobeny z extrémně odolných materiálů, jako je ocel nebo keramika, a jsou navrženy tak, aby vydržely vysoké rychlosti a velké zatížení. Ocelové kuličky v ložisku poskytují kontaktní body s nízkým třením mezi vnitřním a vnějším kroužkem, což umožňuje pohyb s minimálním odporem a snižuje ztrátu energie při tření. Klec ložiska slouží k udržení správného umístění kuliček, zabránění jejich vzájemnému kontaktu a zajištění rovnoměrného rozložení zátěže. Valivý pohyb je vystaven axiálnímu a radiálnímu zatížení. Kuličková ložiska se běžně používají ve vysokorychlostních aplikacích, jako jsou elektromotory a převodovky. Informace naleznete v našem článku s přehledem kuličkových ložisek.
Typ kuličkového ložiska
Existují dva základní typy kuličkových ložisek, jednořadé nebo dvouřadé. Nejoblíbenější jsou jednořadá kuličková ložiska s hlubokou drážkou, která se skládají z řady kuliček pohybujících se po jedné dráze. Dvouřadá kuličková ložiska se skládají ze dvou řad kuliček ve dvou sadách drážkovaných oběžných drah. Jednořadá i dvouřadá kuličková ložiska se skládají z vnitřních kroužků, vnějších kroužků, kuliček a klecí. Oba typy ložisek zvládnou vysoké radiální i axiální zatížení. Kuličková ložiska s hlubokými drážkami jsou k dispozici v nízko i vysokorychlostních aplikacích v závislosti na třídě tolerance, mazání, vnitřní vůli a typu zvoleného těsnění nebo ochranného krytu. Následující seznam uvádí různé typy kuličkových ložisek, z nichž každé má jedinečné vlastnosti a specifické použití. Tato ložiska jsou kritická v mnoha aplikacích včetně přesných přístrojů, mikromotorů, převodovek a nábojů kol.
Kuličková ložiska s hlubokými drážkami: Kuličková ložiska s hlubokými drážkami jsou nejběžnějším typem. Mohou odolat radiálnímu i axiálnímu zatížení.
Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem: Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem mají nadprůměrnou vnitřní axiální vůli. Mohou odolat axiálnímu zatížení v jednom směru a střednímu radiálnímu zatížení.
Naklápěcí kuličková ložiska: Samonaklápěcí kuličková ložiska se mohou přizpůsobit chybám vyrovnání. Mohou odolat radiálnímu zatížení, ale vydrží minimální axiální zatížení.
Axiální kuličková ložiska: Axiální kuličková ložiska jsou navržena pro vysoké axiální zatížení a zanedbatelné radiální zatížení.
Miniaturní kuličková ložiska: Miniaturní kuličková ložiska jsou vhodná pro aplikace s přesnými přístroji, kde je omezený prostor, jako jsou mikromotory.
Dvouřadá kuličková ložiska: Dvouřadá kuličková ložiska mají dvě řady kuliček a snesou vyšší zatížení.
Výhody kuličkových ložisek
Nízký koeficient tření: Hlavní výhodou velké kontaktní plochy je, že kuličkové ložisko zažívá mnohem menší tření v důsledku pohybu vnitřní a vnější oběžné dráhy. To znamená, že otáčení dílu probíhá velmi hladce. Stejně tak se stačí podívat na fidget spinner, abychom pochopili, jak dobře kuličková ložiska zvládají rotační pohyb. Proto jsou kuličková ložiska řešením volby v aplikacích, kde je prioritou rychlost a snadná obsluha.
Vydrží radiální a tahové zatížení: Další unikátní vlastností kuličkových ložisek je, že se mohou otáčet ve více osách. To znamená, že reagují nejen na radiální zatížení, ale i na zatížení axiální. Jak se kuličkové ložisko otáčí, závisí na úhlu axiálního zatížení. Všestrannost kuličkových ložisek z nich dělá vynikající volbu pro vybavení, které není zvyklé na přísné normy, jako jsou hračky nebo jiné předměty kolem domu.
Kompaktní design: Vyžadují méně místa a lze je použít v menších provozovnách.
Všestrannost: Vhodné pro radiální a axiální (tahové) zatížení.
Nízké nároky na údržbu: Mají dlouhou životnost v aplikacích s nízkým axiálním zatížením a vyžadují méně údržby.
Nevýhody kuličkových ložisek
Neschopnost unést těžkou váhu: Přestože kuličková ložiska mají menší kontaktní plochu se zátěží, což znamená, že jsou vystavena mnohem menšímu namáhání, znamená to také, že se zátěž koncentruje. V extrémních případech to může způsobit deformaci kuličkových ložisek, což je předzvěst úplného selhání. Kuličková ložiska se proto obvykle používají pouze v aplikacích s menším zatížením. Pro průmyslová zařízení jsou preferována válečková ložiska. Typ kuličkového ložiska, nazývaný kuličkové ložisko s plným počtem, vyplňuje prostor mezi vnitřní a vnější oběžnou dráhou co největším počtem kuliček. Tento typ ložiska zvládne vyšší zatížení rozložením zatížení na kuličky. Kuličková ložiska s plným počtem jsou však také náchylná k opotřebení kvůli častému kontaktu mezi sousedními kuličkami.
Trvanlivost: Při nadměrném zatížení se může deformovat, což má za následek zkrácení životnosti ložisek.
Citlivost: náchylné k vychýlení a rázovému zatížení.
Valivá ložiska mají válcová nebo kuželová valivá tělesa. Tento typ ložiska je navržen pro přenášení velkých radiálních zatížení díky větší kontaktní ploše mezi válečky a oběžnými drahami.
Typ válečkového ložiska
Následující seznam uvádí různé typy válečkových ložisek s různými vlastnostmi a specifickými aplikacemi. Tato ložiska hrají zásadní roli v různých scénářích, jako jsou kola vozidel, těžké stroje a aplikace vyžadující vysokou nosnost. Přečtěte si náš článek s přehledem válečkových ložisek, kde se dozvíte.
Válečková ložiska: Válečková ložiska mají válečkové válečky, které jsou po celé délce rovnoměrně dimenzovány. Tato ložiska jsou vhodná pro přenášení velkých radiálních zatížení a mohou pracovat při vysokých rychlostech. Válečková ložiska jsou vedena mezi přírubami na vnitřním nebo vnějším kroužku. I když jsou volné kroužky odstraněny, drží je spolu s vodícími kroužky klec. U nejběžnějšího typu válečkových ložisek nemá volný kroužek žádnou přírubu, takže v určitých mezích mohou být kroužky ložisek vůči sobě axiálně posunuty. Pokud se ložisko otáčí, dojde k tomuto posunu bez odporu, za předpokladu, že rychlost posunu je relativně pomalá (např. posun v důsledku tepelné roztažnosti hřídele). Nízké tření válečkových ložisek je činí vhodnými pro relativně vysoké rychlosti a často se používají ve spojení s vysokorychlostními kuličkovými ložisky s kosoúhlým stykem ve vřetenech vysokootáčkových strojů.
Kuželíkové ložiska: Kuželíková ložiska mají kuželové válečky a oběžné dráhy, díky čemuž jsou ideální pro náboje vozidel a další aplikace s vysokým zatížením. Kuželíková ložiska jsou nejpoužívanější válečková ložiska. Dokážou odolat velkým axiálním a radiálním silám. Kuželíková ložiska se skládají z vnějšího kroužku a vnitřního kroužku, zatímco kuličková ložiska se skládají z vnějšího kroužku a vnitřního kroužku. Kuželové válečky mohou být sestaveny do kazet, ale ve své nejjednodušší podobě jsou to dvě samostatné součásti, zatímco kuličková ložiska mohou být oddělitelná, což je obvykle samostatná jednotka.
Kuželíková ložiska používají přímé kuželíkové válečky, jejichž čelní plochy jsou v kontaktu s vodicí přírubou na vnitřním kroužku. Kužel válečku a dráha válečku vnitřního kroužku mají společný vrchol na ose ložiska. Vnější kroužek je navržen s mírně zakřivenou vytvářecí čárou dráhy válečku, aby se zabránilo zatížení hran válečků. I když je blízkost mezi válečky a vnějším kroužkem snížena, napětí vnějšího kroužku je menší než u vnitřního kroužku. Vodicí příruba vnitřního kroužku má kulovou plochu, na kterou tlačí kulové konce válečků. Stejně jako u kulových ložisek tlak na přírubu účinně vede válečky. Někteří výrobci jako Timken, FAG, NTN a SKF vyrábí čelní plochy válečků ploché a přírubové vodicí plochy kuželové. Konce válečků se pak dotýkají příruby válečku pouze ve dvou bodech.
Protože jsou kuželíková ložiska oddělitelná, jsou obvykle namontována proti sobě, takže se jedno ložisko může přizpůsobit druhému. Po seřízení zůstane v ložisku vždy určitá velmi malá mezera. Změny teploty na hřídeli ovlivňují toto seřízení a tím i vůli ložiska. Jednořadá kuželíková ložiska se proto obvykle používají pouze při krátké vzdálenosti. Kuželíková ložiska mají vysokou radiální únosnost i axiální únosnost v jednom směru. Schopnost tahu závisí na úhlu válců. Jako míra tohoto úhlu (kontaktního úhlu) je typicky 12 až 16 stupňů. Některá kuželíková ložiska pro velká zatížení mají kontaktní úhly 28-30 stupňů.
V mnoha aplikacích se kuželíková ložiska používají v párech zády k sobě k podpoře axiálních sil rovnoměrně v obou směrech. Kuželíková ložiska jsou široce používána v automobilových ložiscích kol pro přenášení radiálního a axiálního zatížení. Kuželíková ložiska se běžně používají v těžkých aplikacích. Mnoho různých průmyslových odvětví, včetně zemědělských, stavebních a důlních zařízení, nápravových systémů, převodovek, motorů a převodovek, hnacích hřídelí, železničních nápravových skříní, diferenciálů, větrných turbín a všech typů přívěsů.
Soudečková ložiska: Soudečková ložiska mají funkci automatického samonastavování a dokážou odolat velkému radiálnímu i axiálnímu zatížení. Jsou ideální pro aplikace zahrnující nesouosost nebo vychýlení hřídele.
Jehlová ložiska: Jehlová ložiska mají tenké, dlouhé válečky a jsou vhodná pro aplikace, kde je omezený radiální prostor, ale je vyžadována nosnost.
Axiální válečková ložiska: Axiální válečková ložiska vydrží velká axiální zatížení a často se používají v těžkých strojích, jako jsou vrtné soupravy a extrudéry.
Výhody valivých ložisek
Noste velká břemena: Velká kontaktní plocha poskytovaná válečkovými ložisky jim umožňuje odolávat větším zatížením bez deformace nebo selhání. Díky tomu jsou válečková ložiska vynikající volbou pro průmyslová zařízení určená k přenášení těžkých nákladů nebo jiné aplikace, kde je malý prostor pro selhání.
Variantní návrhy: Na rozdíl od kuličkových ložisek se geometrie válečků může lišit pro různé typy provozu. Standardní válcové válečky jsou navrženy pro čistě radiální zatížení, poskytují větší nosnost na úkor schopnosti zvládnout jakékoli tahové zatížení.
Jehlová ložiska jsou mírnou variací válečkových válečků s mnohem menším průměrem. Používá se v aplikacích, kde je radiální prostor malý. Jehlové válečky také poskytují velké množství kontaktní plochy, ale generují velké tření a vibrace, protože se otáčejí tak rychle. Proto jej lze použít pouze v zařízeních, která pracují při nízkých otáčkách a snesou velké množství vibrací.
Kuželíková ložiska jsou na jednom konci zúžená, spíše než aby byla celý rovný válec. To umožňuje, aby válečková ložiska odolávala omezenému axiálnímu zatížení. Poměr radiálního zatížení k axiálnímu zatížení, které může kuželový válec unést, je určen úhlem válce. Přijatelné je až 30 stupňů, ale většina zkosených válečků má úhly mezi 10 a 16 stupni.
Trvanlivost: Pevný a odolný, snese větší zatížení bez deformace.
Méně citlivé: odolný vůči rázovému zatížení a nesouososti než kuličková ložiska.
Nevýhody valivých ložisek
Omezená schopnost zvládnout axiální zatížení: Přestože existuje možnost použití kuželíkových verzí, faktem zůstává, že válečková ložiska nejsou primárně navržena pro axiální zatížení. Pohyb, který umožňují valivá ložiska, je proto omezen. To snižuje všestrannost válečkových ložisek, což vysvětluje, proč jsou v domácím prostředí méně viditelná.
náchylné k nesouososti: Ložiska jakéhokoli typu, ať už kuličková nebo válečková, mají malou vůli mezi ložiskovými prvky a oběžnými drahami. Tato vnitřní vůle umožňuje, aby se ložiskové prvky pohybovaly hladce po oběžné dráze. To však také umožňuje, aby se ložiskové prvky vychýlily ze své původní polohy. Kuličková ložiska jsou tolerantní k úhlové nesouososti. To platí zejména pro válečková ložiska. Zatímco kuličková ložiska zvládnou nesouosost až do 0.004 palce, válečková ložiska mohou mít potíže s otáčením, když nesouosost přesáhne 0.001 palce. To znamená, že válečková ložiska musí být navržena s větší přesností, což ztěžuje a zdražuje jejich výrobu.
Velikost: Obvykle jsou větší a vyžadují mechanický prostor.
Údržba: může být nutná častá údržba, zejména u vysokorychlostních aplikací kvůli zvýšenému tření.
Rozdíl mezi kuličkovými ložisky a válečkovými ložisky
Kuličková i válečková ložiska jsou navržena tak, aby snižovala rotační tření a zároveň podporovala radiální a axiální zatížení. Základní rozdíl mezi válečkovými a kuličkovými ložisky spočívá v jejich základní konstrukci. Hlavní rozdíl mezi válečkovými ložisky a kuličkovými ložisky spočívá v tom, že valivým prvkem je váleček nebo kulička. Při porovnávání kuličkových a válečkových ložisek vstupuje do hry několik faktorů.
Díky nižšímu koeficientu tření jsou kuličková ložiska obecně vhodná pro aplikace vyžadující vysokorychlostní provoz.
Valivá ložiska mají velkou kontaktní plochu a jsou ideální pro aplikace s vysokým radiálním zatížením.
Díky menší stykové ploše je únosnost kuličkových ložisek nižší než u válečkových ložisek.
Kuličková ložiska se při zatížení méně deformují, takže jsou vhodná pro přesné aplikace.
Kritéria pro výběr
Výběr správného ložiska pro konkrétní aplikaci je rozhodující pro optimální výkon a životnost. Výběrová kritéria jsou založena především na následujících dvou kritériích:
Typ zatížení a nosnost: Ložiska musí být schopna odolat specifickému zatížení, ať už radiálnímu, axiálnímu nebo kombinovanému zatížení. Válečková ložiska se obvykle používají pro velká radiální zatížení, zatímco kuličková ložiska se používají pro menší zatížení.
Požadavek na rychlost: Rychlost běhu aplikace hraje důležitou roli. Kuličková ložiska jsou první volbou pro vysokorychlostní aplikace kvůli jejich nízkému třecímu odporu. Kuličková ložiska jsou obecně vhodnější pro aplikace, které mohou vyžadovat vysokou rychlost otáčení. Mají nižší koeficient tření při spouštění a provozu, což znamená, že mohou dosáhnout vyšších rychlostí s menším odporem.
Valivá ložiska jsou naproti tomu vhodnější pro aplikace vyžadující vyšší únosnost. Je to proto, že liniový kontakt (na rozdíl od bodového kontaktu u kuličkových ložisek) umožňuje široké rozložení zatížení na ložisko. Z hlediska účinnosti mívají kuličková ložiska mírnou výhodu v minimalizaci tření při vysokých rychlostech. Valivá ložiska však díky své konstrukci dokážou efektivně zvládnout větší zatížení.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Ložiska se používají po desetiletí a jsou nepochybně jednou z nejdůležitějších konstrukčních součástí v průmyslovém, komerčním a domácím prostředí. Poskytují hladký a konzistentní rotační pohyb a zabraňují opotřebení způsobenému třením. Kuličková ložiska a různé typy válečkových ložisek jsou vše, co kdokoli potřebuje k zajištění odnímatelného spojení mezi součástmi, které se musí otáčet podél jakékoli osy.