A utesnené súdkové ložisko je vysokovýkonné valivé ložisko s dvoma radmi valčekov v tvare valca, ktoré bežia na spoločnej guľovej obežnej dráhe vo vonkajšom krúžku, vybavené integrovanými tesneniami na oboch stranách, ktoré zadržiavajú mazivo dovnútra a nečistoty von. Sférická obežná dráha umožňuje, aby sa ložisko samo vyrovnávalo a vyrovnávalo zhruba nesúososť hriadeľa 0,5° až 2° Zatiaľ čo integrované tesnenia eliminujú potrebu vonkajších krytov alebo samostatných tesniacich zariadení, vďaka čomu sú utesnené verzie preferovanou voľbou všade tam, kde by vystavenie prachu, vlhkosti alebo umývaniu inak skrátilo životnosť ložísk.
Návrh jadra a fungovanie ložiska
Sférické valčekové ložisko používa dva rady asymetrických alebo symetrických valčekov súdkovitého tvaru, ktoré sú umiestnené medzi spoločnou vonkajšou obežnou dráhou s guľovým profilom a dvoma vnútornými obežnými dráhami nastavenými pod uhlom k osi ložiska. Táto geometria umožňuje ložisku zvládnuť veľké radiálne zaťaženie aj mierne axiálne zaťaženie v oboch smeroch, pričom stále toleruje nesúososť hriadeľa, ktorá by spôsobila zaseknutie alebo predčasné opotrebovanie štandardného guľôčkového ložiska.
V utesnenej verzii sú kontaktné alebo bezdotykové tesnenia osadené do drážok na oboch stranách vonkajšieho krúžku, pričom sa zľahka pritláčajú k vnútornému krúžku alebo proti ploche tesnenia. To vytvára semipermanentnú bariéru, ktorá zadržiava mazivo naplnené z výroby a blokuje vniknutie prachu, vody a abrazívnych častíc – hlavnú príčinu predčasného zlyhania otvorených ložísk pracujúcich v drsnom prostredí.
Typy tesnení používané v utesnených súdkových ložiskách
Nie všetky tesnenia ponúkajú rovnakú úroveň ochrany alebo rovnaké trecie vlastnosti. Výrobcovia zvyčajne ponúkajú niekoľko konfigurácií tesnení v závislosti od cieľovej aplikácie.
| Typ tesnenia | Ochrana pred kontamináciou | Náraz trenia / rýchlosti |
|---|---|---|
| Tesnenie kontaktného pera (jedno) | Dobre | Mierne trenie, mierny rýchlostný limit |
| Dvojité/trojité dotykové tesnenie | Výborne | Vyššie trenie, nižší rýchlostný limit |
| Bezdotykové labyrintové tesnenie | Stredné až dobré | Nízke trenie, vyššia rýchlosť |
| Štít (bezkontaktný kovový kryt) | Základné, iba prach | Minimálne trenie, maximálna rýchlosť |
Kontaktné perové tesnenia zostávajú najbežnejšou voľbou pre všeobecné služby ťažkého priemyslu, pretože ponúkajú spoľahlivú rovnováhu ochrany pred kontamináciou a prijateľného trenia, zatiaľ čo labyrintové tesnenia sú čoraz viac špecifikované vo vysokorýchlostných aplikáciách, kde je popri kontrole kontaminácie prioritou minimalizácia tvorby tepla.
Utesnené vs. otvorené súdkové ložiská
Voľba medzi utesneným a otvoreným ložiskom do značnej miery závisí od prevádzkového prostredia, praktickosti premazania a celkových nákladov na vlastníctvo, a nie samotnej ceny vopred.
- Odolnosť voči znečisteniu: Utesnené ložiská dramaticky prekonávajú otvorené ložiská v prašnom, mokrom alebo umývanom prostredí, kde je hlavnou príčinou zlyhania vniknutie kontaminácie.
- Potreba premazania: Mnohé utesnené súdkové ložiská sú z výroby naplnené mazivom s dlhou životnosťou a sú určené na prevádzku bez premazania na dlhšiu dobu, čím sa zníži práca na údržbe
- Schopnosť rýchlosti: Otvorené ložiská vo všeobecnosti tolerujú vyššie rýchlosti, pretože im chýba trenie tesnenia, vďaka čomu sú vhodnejšie v čistých vysokorýchlostných aplikáciách
- Cena vopred: Utesnené ložiská zvyčajne stoja o 10% až 25% viac ako ekvivalentné otvorené ložisko, aj keď je to často kompenzované zníženou spotrebou maziva a menším počtom predčasných výmen
V priemyselných odvetviach s vysokou kontamináciou, ako je ťažba, cement a celulóza a papier, štúdie veľkých výrobcov ložísk ukázali, že utesnené súdkové ložiská môžu predĺžiť životnosť o dva až trikrát v porovnaní s otvorenými ložiskami, ktoré sa spoliehajú len na vonkajšie labyrintové tesnenia, najmä tým, že bránia jemným abrazívnym časticiam, ktoré urýchľujú opotrebovanie obežnej dráhy a valčekov.
Hodnoty zaťaženia a ako sa určujú
Súdkové ložiská sú hodnotené pomocou dvoch kľúčových hodnôt: dynamické zaťaženie (C) , ktorá sa týka únavovej životnosti pri rotačnom zaťažení a statická nosnosť (C0) , ktorá odráža maximálne zaťaženie, ktoré ložisko znesie bez trvalej deformácie pri státí alebo pri veľmi pomalom otáčaní.
| Veľkosť otvoru | Dynamická záťaž (C) | Statické hodnotenie zaťaženia (C0) |
|---|---|---|
| 50 mm | ~120 kN | ~135 kN |
| 100 mm | ~350 kN | ~440 kN |
| 150 mm | ~660 kN | ~900 kN |
| 200 mm | ~1 050 kN | ~1 500 kN |
Tieto údaje sa líšia v závislosti od výrobcu, série a konfigurácie valcov, takže vyššie uvedené hodnoty by sa mali považovať za približné referenčné hodnoty. Vždy si overte presné hodnoty z konkrétneho katalógu produktov, pretože dve ložiská s rovnakým priemerom diery môžu mať výrazne rozdielne hodnoty únosnosti v závislosti od vnútornej konštrukcie a série (ako sú označenia E, EA alebo CC používané veľkými výrobcami).
Obmedzenia rýchlosti a prevádzková teplota
Trenie tesnenia generuje teplo, ktoré vytvára praktický strop rýchlosti otáčania, ktoré utesnené guľôčkové ložisko vydrží v porovnaní s otvoreným ekvivalentom.
- Utesnené ložiská zvyčajne pracujú pri 60 % až 80 % rýchlostného limitu ekvivalentného otvoreného ložiska v závislosti od typu tesnenia
- Štandardné tukové náplne sú zvyčajne dimenzované na nepretržitú prevádzku medzi -30 °C a 110 °C (-22 °F až 230 °F)
- Varianty vysokoteplotných mazív rozširujú tento rozsah až na približne 150 °C (302 °F) pre aplikácie v blízkosti pecí, pecí alebo sušičiek
- Prekročenie menovitého limitu otáčok urýchľuje opotrebovanie tesnenia a rozpad maziva, čo môže skrátiť životnosť ložiska, aj keď zaťaženie zostáva v rámci menovitej kapacity
Typické aplikácie
Utesnené súdkové ložiská sú určené všade tam, kde sa vysoké zaťaženie spája s kontaminovaným alebo ťažko udržiavateľným prevádzkovým prostredím.
- Ťažba a spracovanie kameniva: Vibračné sitá, drviče a dopravníkové kladky vystavené neustálemu prachu a vlhkosti
- Celulózové a papierenské závody: Ložiská podpery valčekov vystavené vysokej vlhkosti a umývacím cyklom
- Oceliarne a cementárne: Prostredie s vysokou teplotou a vysokou kontamináciou okolo pecí, mlynov a dopravníkov
- Zariadenia na čistenie odpadových vôd: Miešadlá a čerpadlá pracujúce vo vlhkých, korozívnych podmienkach
- Poľnohospodárske a lesnícke stroje: Zariadenia sú pravidelne vystavené nečistotám, vlhkosti a vibráciám pri vonkajšej prevádzke
Konkrétne v aplikáciách s vibračnými sitami sa utesnené súdkové ložiská považujú skôr za nevyhnutné než za voliteľné, pretože tieto ložiská pracujú pri nepretržitom dynamickom zaťažení v prostredí nasýtenom jemným abrazívnym prachom – v podmienkach, kde životnosť otvoreného ložiska možno merať skôr v mesiacoch ako v rokoch.
Sprievodca nákupom: Čo skontrolovať pred nákupom
Výber správneho utesneného súdkového ložiska zahŕňa zosúladenie niekoľkých špecifikácií s vašimi skutočnými prevádzkovými podmienkami, namiesto toho, aby ste predvolili možnosť s najlepšou utesnenosťou, ktorá je k dispozícii.
Kontrolný zoznam nákupu
- Skontrolujte, či sa priemer otvoru, vonkajší priemer a šírka presne zhodujú s rozmermi vášho krytu alebo aplikácie
- Vypočítajte očakávané radiálne a axiálne zaťaženie vrátane špičkových rázových zaťažení a porovnajte ich s dynamickými a statickými hodnotami ložiska s primeranou bezpečnostnou rezervou
- Určite požadovanú rýchlosť otáčania a potvrďte, že spadá do menovitého limitu otáčok utesneného ložiska, nie do ekvivalentu otvoreného ložiska
- Prispôsobte typ tesnenia úrovni znečistenia – tesnenia s kontaktným okrajom pre silný prach/vlhkosť, labyrintové tesnenia pre čistejšie prostredia s vyššou rýchlosťou
- Skontrolujte rozsah prevádzkových teplôt podľa špecifikácie maziva, ak sa nachádzate v blízkosti tepelného zariadenia, prejdite na mazivo pre vysoké teploty
- Overte, či ložisko nie je potrebné domazávať alebo či vyžaduje pravidelné dopĺňanie maziva, a potvrďte dostupnosť pre údržbu, ak je potrebné domazávanie
Napríklad ložisko vibračného sita v kamennom lome zvyčajne vyžaduje a utesnené súdkové ložisko s dvojitým kontaktným tesnením a štandardnou tukovou náplňou , zatiaľ čo vysokorýchlostné ložisko hriadeľa ventilátora v čistom vnútornom zariadení by mohlo byť vhodnejšie otvorené alebo tienené súdkové ložisko aby ste sa vyhli obmedzeniu rýchlosti, ktoré prináša ťažšie tesnenie.
