Dobór łożysk tocznych do pomp odśrodkowych i sprężarek wyporowych: typ, pasowanie, smarowanie, uszczelnienie i podstawa trwałości

Najpierw wybierzcie typ na podstawie podziału obciążenia i prędkości

Ustalcie typ łożyska, zanim dotkniecie luzu, pasowań czy smarowania. Decyzja o typie wynika z tego, jak obciążenie dzieli się na promieniowe i osiowe oraz jak szybko obraca się wał.

Ciężkie obciążenia wskazują na łożyska wałeczkowe, lekkie na łożyska kulkowe. Duża prędkość sprzyja łożyskom kulkowym, mała wałeczkowym^1,11.

Pozycja przenosząca wyłącznie obciążenie promieniowe może użyć łożyska wałeczkowego walcowego N lub NU, które nie przenosi żadnego obciążenia osiowego¹. Gdy obciążenie promieniowe i osiowe występują razem, wskazanym typem jest łożysko kulkowe skośne.

Przenosi ono większe obciążenie osiowe niż łożysko kulkowe zwykłe o zbliżonym rozmiarze^1,16. Kąt działania to kolejne pokrętło: większy kąt kupuje nośność osiową, mniejszy sprzyja dużej prędkości, więc oba wymagania negocjują ze sobą¹⁶.

Poproście producenta o potwierdzenie kąta wobec waszego rzeczywistego stosunku osiowego do promieniowego, bo żadne źródło tutaj nie podaje tabeli kąt–obciążenie.

Przewidźcie jedno łożysko ustalające i jedno swobodne

Wał na dwóch podporach potrzebuje zwykle jednego łożyska, które go jednoznacznie ustala, i jednego swobodnego w kierunku osiowym⁹. Powód jest termiczny: wał i oprawa rosną w różnym stopniu albo tolerancje osiowe kumulują się między dwoma gniazdami.

Para łożysk ustalonych osiowo walczy z tym ruchem i obciąża się pasożytniczym naciągiem⁹. Najczystszym łożyskiem swobodnym jest łożysko wałeczkowe walcowe z jedną prostą bieżnią, bo wałeczki po prostu ślizgają się po prostym torze pod smarowaniem⁹.

Jeśli zamiast tego użyjecie łożyska kulkowego zwykłego, dwurzędowego skośnego, stożkowego lub wahliwego, zwykłą praktyką jest pozwolić jego pierścieniowi zewnętrznemu ślizgać się w otworze oprawy⁹. Zdecydujcie, które gniazdo ustala, a które jest swobodne, zanim wydacie rysunek oprawy.

Ten wybór ustala pasowanie pierścienia zewnętrznego na każdym końcu.

Traktujcie luz i pasowania jako jedną decyzję

Pasowania wciskowe nie są darmowe: ciasne pasowanie na wale rozszerza pierścień wewnętrzny, a ciasne w oprawie ściska pierścień zewnętrzny. Oba zjadają luz wewnętrzny⁴.

Przy dostatecznie ciasnym pasowaniu luz roboczy staje się ujemny, co objawia się nadmiernym tarciem i wczesną awarią⁴. Celem jest luz roboczy bliski zeru, a resztki luzu można usunąć podkładkami lub sprężynami, które napinają łożysko wstępnie⁴.

Napięcie wstępne to narzędzie z sufitem. Po przekroczeniu optimum sztywność rośnie tylko nieznacznie, podczas gdy tarcie i ciepło rosną, a trwałość wyraźnie spada²⁴.

W łożyskach wałeczkowych walcowych, które wymagają ciaśniejszych pasowań i startują z większym luzem, zwykle woli się luz Normal (CN) niż C3, aby strefa obciążona nie zmniejszyła się po montażu¹².

Klasy otworu oprawy dobiera się według rodzaju obciążenia i tego, czy pierścień musi móc się przesuwać; JS7 i K7 są wymieniane dla silników elektrycznych, pomp i łożysk głównych wału korbowego²¹. Traktujcie to jako klasę startową i poproście producenta o potwierdzenie pary wobec waszego rzeczywistego pasowania i temperatury.

Sprawdzajcie prędkość jako n·dm wobec środka smarnego, nie wobec obrotów z katalogu

Katalogowa prędkość graniczna to liczba warunkowa. Dotyczy łożysk w wykonaniu standardowym pod obciążeniem normalnym, z grubsza C/P ≥ 16 i Fa/Fr ≤ 0,25.

Przesuwa się wraz z typem, wymiarami, dokładnością, rodzajem i ilością środka smarnego, kształtem i materiałem koszyka oraz obciążeniem^3,18. Powyżej 80% wartości katalogowej należy zapytać producenta, a nie używać tej liczby jako progu zaliczenia³.

Dla samego środka smarnego obliczcie n·dm — prędkość obrotowa razy średnica podziałowa wieńca kulek — i porównajcie z maksymalną prędkością smaru z jego karty danych¹¹. Jeśli n·dm przekracza ten limit, smar nie będzie smarował wystarczająco i opcją staje się metoda olejowa, taka jak mgła olejowa.

Mgła olejowa pracuje chłodniej przy dużej prędkości, ale wymaga zewnętrznego układu mieszania i dozowania oraz filtrowanego powietrza¹¹. Kąpiel olejowa pasuje do małych prędkości, a każda droga oleju wnosi obciążenie uszczelnieniem i wyciekami, którego smar nie ma^11,20.

Dopasujcie uszczelnienie do medium i klasy IP

Uszczelnienie to miejsce, w którym narażenie na medium procesowe wchodzi do specyfikacji łożyska. Łożysko uszczelnione daje zwartą barierę przed pyłem, brudem i rozbryzgiem wody i utrzymuje smar na całe życie przy minimalnej obsłudze, kosztem nieco większego tarcia i momentu rozruchowego¹³.

Łożysko otwarte ma najniższe tarcie, ale żadnej ochrony i zależy od smarowania zewnętrznego. Pasuje do czystych, smarowanych olejem wnętrz, a nie do mokrych czy brudnych¹³.

W maszynie elektrycznej wymagana szczelność wynika z klasy IP obudowy według IEC 60034-5. Można ją osiągnąć zintegrowanymi uszczelnieniami łożyska, zewnętrznymi uszczelnieniami wału lub labiryntowymi, albo jednym i drugim²².

Małe maszyny w czystym, suchym powietrzu mogą obyć się uszczelnieniem szczelinowym plus łożyskami z pokrywkami, a większe maszyny z dosmarowywalnymi łożyskami otwartymi mogą potrzebować uszczelnień promieniowych, osiowych i labiryntowych łącznie²². Tam, gdzie zagrożeniem jest rozbryzg cieczy, pierwszą barierą jest bezstykowe uszczelnienie labiryntowe.

Linia uszczelnień CF jednego dostawcy jest oferowana dla średnic wału od 10 do 100 mm i do 200 °C w aluminium⁵. Ten zakres to dane produktowe tego dostawcy; sprawdźcie go wobec średnicy waszego wału i temperatury, zamiast zakładać, że pokrywa waszą pracę.

Podajcie podstawę trwałości na rysunku

Podstawowa trwałość nominalna L10 to trwałość, którą osiąga 90% grupy identycznych łożysk bez łuszczenia. Jest statystyczna, bo trwałość zależy od konstrukcji, wymiarów, materiału i obróbki⁶.

To czyni liczbę na waszym rysunku celem, a nie właściwością łożyska. Wykonajcie obliczenie L10 z rzeczywistym obciążeniem dynamicznym zastępczym i ustawcie niezawodność powyżej domyślnych 90%, gdzie awaria jest kosztowna lub krytyczna dla bezpieczeństwa²³.

Tam, gdzie realnym ryzykiem są smarowanie i zanieczyszczenie, trwałość uwzględniająca granicę obciążenia zmęczeniowego, smarowanie i zanieczyszczenie wykracza poza podstawowe L10; L10mh SKF jest jedną z takich metod²⁴. Minimum 30 h w przykładzie serwonapędu SKF jest wymaganiem tego przypadku, a nie liczbą do skopiowania na rysunek pompy lub sprężarki²⁴.

Zapiszcie cel niezawodności i podstawę obciążenia w specyfikacji, aby oferty porównywano według tej samej definicji trwałości.

Kontrole przed wydaniem

To punkty, które leżą poza krokami typu, pasowania i smarowania i które łatwo zostawić otwarte, aż rysunek jest już wydany.

• ✓Potwierdźcie współosiowość, którą wał i oprawa naprawdę utrzymają; łożysko kulkowe samonastawne przyjmuje do 3° w wersji otwartej i 1,5° uszczelnionej, a kosztuje mniej niż łożysko wałeczkowe wahliwe.
• ✓Zdecydujcie, czy przewidujecie monitoring drgań, bo daje wczesne ostrzeżenie o uszkodzeniu i pozwala zaplanować wymianę.
• ✓Ustawcie alarm zmiany temperatury: przesunięcie o więcej niż 50 °F uzasadnia dochodzenie niezależnie od wartości bezwzględnej.
• ✓Poproście producenta o potwierdzenie grupy luzu i napięcia wstępnego wobec waszego pasowania i temperatury pracy.
• ✓Podnieście koszt jednostkowy, czas realizacji i zamienność bezpośrednio u dostawcy; żadne źródło w tym zestawie ich nie podaje.

Gdzie źródła nie zgadzają się co do luzu

Wskazówki dotyczące luzu nie układają się czysto, a rozbieżność ma znaczenie, bo decyduje, czy podajecie CN, czy układ z napięciem wstępnym.

Zanim wyślecie zapytanie ofertowe

• Poproś dostawcę o dowody odnoszące się do konkretnego modelu i zapisz warunek, który zmieniłby Twoją decyzję zakupową.
• Poproś dostawcę o dowody odnoszące się do konkretnego modelu i zapisz warunek, który zmieniłby Twoją decyzję zakupową.
• Poproś dostawcę o dowody odnoszące się do konkretnego modelu i zapisz warunek, który zmieniłby Twoją decyzję zakupową.
• Poproś dostawcę o dowody odnoszące się do konkretnego modelu i zapisz warunek, który zmieniłby Twoją decyzję zakupową.
• Poproś dostawcę o dowody odnoszące się do konkretnego modelu i zapisz warunek, który zmieniłby Twoją decyzję zakupową.
• Poproś dostawcę o dowody odnoszące się do konkretnego modelu i zapisz warunek, który zmieniłby Twoją decyzję zakupową.