Všetko, čo potrebujem vedieť o ložiskách - časť druhá (Výroba ložísk)

Naši špecialisti na ložiská dostávajú ohľadom ložísk mnoho otázok. V sérii týchto článkov Vám na ne odpovieme. 

V tomto článku se pozrieme na to ako a z čoho sú ložiská vyrobené.

Ložiská sa už po stáročia používajú na uľahčenie otáčavého pohybu, pretože poskytujú hriadeľom oporu a zároveň znižujú trenie. Ložiská nájdete takmer všade, od automobilov a bicyklov až po práčky a rúry, rovnako ako vo väčšine priemyselných strojov.

Existuje mnoho rôznych typov valivých ložísk, vrátane guličkových ložísk, súdkových ložísk, valčekových ložísk, ihlových ložísk a kuželíkových ložísk, pričom všetky ponúkajú vlastný rad funkcií a výhod. Sú k dispozícii v neprebernom množstve veľkostí, ktoré vyhovujú všetkým možným aplikáciám.

V tomto článku sa dozviete, ako sa jednotlivé súčasti ložísk vyrábajú a následne zostavujú do ložísk, ktoré môžete vidieť v strojových zariadeniach.

Z čoho sú ložiská vyrobené?
Najbežnejším materiálom, z ktorého sa ložiská vyrábajú je oceľ. Dôvodom, prečo sa väčšina ložísk vyrába z ocele, je jej vysoká pevnosť a dobrá odolnosť voči namáhaniu, čo sú základné vlastnosti každého ložiska.

Existuje mnoho ďalších materiálov, ktoré môžu byť použité v ložiskách, vrátane keramiky, bronzu, liatiny a plastov. Oceľ však zostáva najbežnejšie.

Priemyselná štandardná klasifikácia pre ložiskovú oceľ je 52100. To znamená, že oceľ sa skladá zo zliatiny jedného percenta chrómu a jedného percenta uhlíka na zvýšenie pevnosti. Oceľ je následne spevnená tepelným spracovaním. V aplikáciách, ktoré môžu byť vystavené korózii, je možné použiť nerezovú oceľ 440C. 

Zatiaľ čo mnoho ložiskových klietok sa vyrába z tenkej ocele vďaka jej tuhosti a tepelnej odolnosti, existuje aj mnoho ďalších možností materiálov na výrobu ložiskovej klietke. Patrí medzi ne plast, sklolaminát a bronz. Bronz je v klietkach valčekových ložísk bežný vďaka svojej schopnosti odvádzať teplo od valivých telies, čo pomáha predlžovať životnosť ložísk.

Požadovaný materiál ložiska nakoniec závisí od aplikácie, do ktorej sa montuje, spolu s prevádzkovým prostredím.

Z čoho sa ložisko skládá?
Hoci sa niektoré ložiská môžu líšiť od štandardnej konštrukcie, väčšina ložísk sa skladá z vnútorného a vonkajšieho krúžku, valivých telies a klietky alebo uloženia.

Obežnú dráhu ložiska tvoria kovové krúžky s drážkou. V nej sú uložené valivé elementy. Obežná dráha vedie valivé telesá po obvode ložiska a zabraňuje ich vykĺznutiu z ložiska počas prevádzky. Najväčší krúžok je vonkajší krúžok a najmenší krúžok, v ktorom jazdí hriadeľ, sa nazýva vnútorný krúžok.

Valivé telesá ložiska sú umiestnené medzi vnútorným a vonkajším krúžkom ložiska a slúžia na prenos otáčavého pohybu pri minimalizácii súčiniteľa trenia.

Existuje mnoho rôznych typov valivých telies, z ktorých každé má iné vlastnosti a výhody. Typ valivého telesa, ktorý si vyberiete, bude závisieť od požiadaviek aplikácie, vrátane zaťaženia, rýchlosti a prevádzkových podmienok.

Valivé prvky sa delia na guličky a valčeky. Všeobecne sa dá povedať, že guličkové ložiská sa obvykle používajú na vysokorýchlostné aplikácie s nízkymi až strednými požiadavkami na zaťaženie, zatiaľ čo valčekové ložiská sa uprednostňujú pre aplikácie s vysokými požiadavkami na zaťaženie pracujúce pri stredných rýchlostiach. Existuje však mnoho variantov jednotlivých typov ložísk, pričom sú k dispozícii varianty, ktoré vyhovejú každej požiadavke aplikácie.

Klietka ložiska, je zodpovedná za udržanie valivých telies ložiska na mieste, udržuje radiálny rozstup a zároveň zabraňuje ich vypadnutiu z ložiska.

Drážky, valivé telesá a klietka sú pri montáži často kombinované s tesnením, ktoré chránia ložisko a pomáha udržať mazivo čisté a vo vnútri ložiska.



Ako sa vyrábajú ložiskové krúžky?
Väčšina ložísk sa skladá z vnútorného a vonkajšieho krúžku. Tieto kovové krúžky začínajú ako kus oceľovej rúrky, ktorá sa pomocou CNC sústruhu nareže na veľkosť o niečo väčšiu, než sú požadované rozmery. Dôvodom, prečo sa reže o niečo väčší kus, je to, že počas tepelného spracovania dochádza k zmršteniu.

Po sústružení sa krúžky vložia na niekoľko hodín do pece na tepelné spracovanie s teplotou 850°C. Potom sa vyberú a rýchlo ponoria do olejového kúpeľa, aby sa ochladili a stvrdli. Tento proces môže spôsobiť krehkosť krúžkov, preto sa následne kalí v peci s teplotou okolo 150 °C. Potom sa krúžky nechajú vychladnúť na vzduchu, kde dosiahnu maximálnu pevnosť a tuhosť.

Akonáhle krúžok prejde procesom tepelného spracovania, je pripravený na povrchovú úpravu. Tá sa vykonáva pomocou brúsnych kotúčov, čím ložisko získa konečný hladký povrch. Následne sú ložiskové krúžky pripravené na montáž.

Ako sa vyrábajú valivé telesá ložísk?
V ložisku sa nachádza mnoho rôznych typov valivých telies. Patria medzi ne guličky, valčeky, kuželíkové valčeky, ihlové valčeky a sudčeky. Výrobný proces je u všetkých podobný. V tomto článku sa zameriame na to, ako sa vyrábajú guličky.

Napriek jednoduchému tvaru guličiek je ich výrobný proces zložitý. Ich výroba začína ako silný kus oceľového drôtu, ktorý je vložený do stroja na výrobu za studena. V stroji je narezaný na požadovanú dĺžku a potom zlisovaný. Tento proces je známy ako výroba za studena, pretože sa pri ňom nepoužíva žiadne teplo. Tento spôsob sa tiež často používa pri výrobe hláv skrutiek a skrutiek.

Gulička potom zostáva s vydutým stredom, známym ako otrep. Na odstránenie tohto otrepu sa guličky vkladajú do hrubých drážok medzi čelá dvoch liatinových kotúčov. Jeden kotúč sa otáča, zatiaľ čo druhý zostáva nehybný. Ako sa kotúč otáča, gulička sa pohybuje v drážke a trením sa odstraňuje otrep a zanecháva hladký povrch.

Po odstránení otrepov sú guličky pripravené na tepelné spracovanie rovnakým spôsobom ako vnútorné a vonkajšie krúžky, aby sa optimalizovala ich pevnosť a trvanlivosť. Rovnako ako pri vnútorných a vonkajších krúžkoch budú guličky o niečo väčšie, než je ich požadovaná veľkosť, aby sa počas tepelného spracovania mohli zmrštiť.

Po tepelnom spracovaní sa guličky vybrúsia do dokonalého guľovitého tvaru, ktoré sa od stanoveného rozmeru líšia o niekoľko desiatich tisíciny mm. Potom sa presunú do lapovacieho stroja, kde liatinové kotúče pomocou abrazívnej lapovacej zmesi dokončia guličky. To môže trvať až desať hodín v závislosti od požadovanej presnosti.

Proces výroby guličiek pre guličkové ložiská je zložitý, ale jeho výsledkom sú vysoko kvalitné valivé telesá s vynikajúcou pevnosťou a minimálnym trením.

Ako sa vyrábajú ložiskové klietky?
Dva najbežnejšie materiály pre ložiskové klietky sú oceľ a plast. Proces výroby každého z nich sa líši, preto si preberieme oba spôsoby.

Oceľové ložiskové klietky začínajú svoj život ako tenký plech. Klietka sa z tohto materiálu vylisuje rovnakým spôsobom, akým sa vykrajujú sušienky. Potom sa klietka vloží do lisu, kde sa ohne do konečného tvaru. Po vybratí z formy je klietka kompletná a pripravená na montáž.

Naproti tomu plastové ložiskové klietky sa obvykle vyrábajú metódou známou ako vstrekovanie. Roztavený plast sa vloží do kovovej formy a nechá sa vytvrdiť do tvaru ložiskovej klietky. Potom sa forma otvorí a hotová klietka sa vyberie a pripraví na montáž.

Ako sa ložiská montujú?
Po dokončení výrobného procesu všetkých dielov je ložisko pripravené na montáž. Najprv sa do seba nasadia ložiskové krúžky a vložia sa valivé telesá. Potom sa nasadí klietka, ktorá drží valivé telesá na svojom mieste. Plastové klietky sa obvykle zaklapnú, zatiaľ čo oceľové klietky treba znitovať.

Akonáhle je ložisko zmontované, môže byť opatrené náterom proti korózii. V závislosti od typu ložiska je možné do ložiska vložiť mazivo alebo mazací tuk a namontovať tesnenie. Ložisko sa potom starostlivo zabalí a pripraví na distribúciu.

Ako sa hodnotí kvalita ložisiek?
Kvalita ložiska je nevyhnutná pre presnú a spoľahlivú prevádzku, preto každé ložisko prechádza prísnou kontrolou kvality.

Pred použitím vo výrobnom procese sa testuje oceľ, aby sa zabezpečilo, že obsahuje správne množstvo legovaných kovov. Tým je zaistené, že ložisko bude mať najvyššiu kvalitu ešte predtým, než bude vytvorené.

V priebehu procesu tepelného spracovania budú diely testované na tvrdosť a húževnatosť, aby sa zabezpečilo, že spĺňajú normy kvality. V priebehu výrobného procesu sa taktiež pravidelne posudzujú tvary a rozmery jednotlivých súčastí. To zahŕňa zaistenie výnimočne hladkého povrchu valcovacích prvkov, aby sa minimalizovalo trenie, a tiež ich dokonale okrúhleho tvaru.

Zhrnuté a podčiarknuté
Ložiská sú vysoko presné strojové súčasti, ktoré musia byť starostlivo vyrobené s prísnymi toleranciami. Výrobný proces ložísk sa líši v závislosti od typu materiálu a značky ložiska. My sme vám poskytli prehľad typického výrobného postupu najbežnejších ložísk.