Nowoczesne rozwiązania w łożyskach

polimerowe łożyska kulkowe © igus

Udostępnij:

Odporność na zatarcie, zużycie i na korozję, wytrzymałość na nacisk w temperaturze pracy, dobre przewodnictwo cieplne, wytrzymałość zmęczeniowa czy stabilność geometryczna to tylko kilka właściwości dobrych łożysk. Ich oferta musi też jednak nadążać za zmieniającym się charakterem produkcji, która coraz częściej jest produkcją jednostkową i małoseryjną.

Wybór konkretnego rodzaju łożysk zależy od rodzaju maszyny, w której będą zainstalowane, warunków pracy czy wielkości produkcji. Kluczowa okazuje się też ich żywotność, coraz skuteczniej przedłużana dzięki nowoczesnym rozwiązaniom. Jeden z liderów w produkcji łożysk, firma SKF, opracował pionierski model pozwalający obliczać znamionową trwałość łożysk tocznych. Umożliwia on ściślejsze dopasowywanie parametrów łożysk do faktycznych warunków ich eksploatacji, co przekłada się na wydłużenie okresów i obniżenie kosztów eksploatacji łożysk.



Łożyska o przedłużonej żywotności oferuje wiele firm na polskim rynku. Na przykład dwa lata temu firma NSK opracowała serię BNEQARTET, którą w tym roku uzupełniła o nowe warianty łożysk o średnicy zewnętrznej do 120 mm. Produkowane ze specjalnego stopu stalowego łożyska zapewniają dwa razy większą żywotność w porównaniu do produktów standardowych. Seria sprawdza się w maszynach przemysłowych, które poddawane są dużym obciążeniom i pracują w trudnych warunkach (zanieczyszczenie, duża wilgotność czy wysoka temperatura).

Energooszczędne i niekorodujące
Mniej tarcia to mniejsza utrata energii – z tego powodu producenci łożysk prześcigają się w rozwiązaniach zmniejszających moment tarcia. Jako jedna z pierwszych firm w Polsce odpowiedziała na to zapotrzebowanie SKF: dzięki optymalizacji geometrii, smarowania, koszyków i technik produkcyjnych jej łożyska są energooszczędne, charakteryzując się znacznie mniejszą (o ok. 30%) stratą wskutek tarcia niż łożyska konwencjonalne.

Kolejna właściwość nowoczesnych łożysk to odporność na korozję. Gdy do środka łożyska przedostanie się gaz korozyjny lub woda – w wyniku niewłaściwego smarowania, nieodpowiednich warunków przechowywania łożyska, wysokiej temperatury, wilgotności podczas postoju lub słabych zabezpieczeń antykorozyjnych podczas transportu – na powierzchniach jego pierścieni i elementów tocznych mogą pojawiać się wżery rdzy i korozji. Niektóre z oferowanych na rynku łożysk charakteryzują się zwiększoną odpornością na utlenianie i korozję. Na przykład w łożyskach kulkowych firmy NSK wstępnie dozowany jest smar EA3, co zwiększa ich trwałość i ochronę. Dużą odpornością na korozję charakteryzują się także łożyska specjalne (hybrydowe). Popularne wersje firmy Albeco mają kulki i pierścienie z żywicy acetalowej (POM), nylonowe koszyki (PA66) oraz kulki ze stali nierdzewnej (oznaczenie 316) lub szklane (oznaczenie GL). Dostępne są również łożyska plastikowe nierdzewne, np. z PTFE lub PEEK. Mogą być stosowane w warunkach pracy o wysokim zagrożeniu korozją i w wyższych temperaturach, nawet do 260°C.



Ekstremalna temperatura otoczenia
Praca maszyn w różnych warunkach, czasem przy ekstremalnych temperaturach, wymaga użycia odpowiednich łożysk. Klienci szukają produktów, które cechują się długą trwałością eksploatacyjną, dużą niezawodnością i koniecznością minimalnej obsługi. Przykładem łożysk, które sprawdzą się w bardzo wysokich lub bardzo niskich temperaturach i przy małych prędkościach obrotowych, są wysokotemperaturowe łożyska firmy SKF, zaprojektowane do pracy w zakresie temperatur roboczych do 350°C. Mogą więc być stosowane np. do łożyskowania kół wózków piecowych czy rolek wspierających w różnorodnych aplikacjach. Pozwalają na zmniejszenie całkowitych kosztów operacyjnych, uproszczenie konstrukcji maszyny czy ograniczenie szkodliwego wpływu na środowisko naturalne. Stosuje się je w przemyśle metalowym (łóżka do chłodzenia blachy stalowej), spożywczym (piece piekarnicze, waflownice) i na liniach lakierniczych.

 

Na pracę w temperaturach między +200°C a +350°C, gdy zarówno obciążenie, jak i prędkości obrotowe są niewielkie (poniżej 50 obr./min), pozwalają też wysokotemperaturowe łożyska Albeco. Mogą być wykorzystywane w przemyśle ceramicznym, hutach szkła czy przy produkcji cegieł i stali. Charakteryzują się dużym luzem poprzecznym, który kompensuje zmiany objętości materiału pod wpływem temperatury, specjalną obróbką cieplną zapewniającą metalurgiczną stabilność i stalowym koszykiem. Firma wprowadziła na rynek także łożyska do pracy w niskich temperaturach (-40°C) wykorzystujące specjalny smar odpowiedni do niskich temperatur. Przeznaczone są do stosowania np. w sprężarkach powietrza w kurortach narciarskich, urządzeniach mrożących w przemyśle spożywczym, do produkcji gazu czy w wózkach widłowych pracujących w komorach chłodniczych.

Szczególne wymagania branży motoryzacyjnej
Rynek łożysk napędza bardzo szybko rozwijająca się branża motoryzacyjna. W skrzyniach biegów i kołach wykorzystuje się m.in. łożysko stożkowe odwrócone oferowane przez firmę NTN-SNR. Pozwala ono na redukcję momentu obrotowego, co sprzyja zmniejszeniu emisji CO2. Firma chce rozwinąć produkcję takich łożysk na skalę przemysłową, aby móc wprowadzić na rynek dużą serię. Obecnie trwają badania i testy u największych europejskich producentów samochodowych.

Innowacyjne rozwiązania opracowali też inżynierowie z Schaeffler, wprowadzając łożyska bezobsługowe do kół, obejmujące zarówno kompaktowe zespoły łożysk, jak i wysoko zintegrowane zespoły piast kół. Zintegrowane czujniki dostarczają dane do sterowania układami ABS, ESP i aktywnej regulacji dynamiki jazdy. Rozwinięto też konstrukcję specjalnych czterorzędowych łożysk kulkowych skośnych, które znacząco redukują zużycie paliwa.

Najszybsze jednak tempo rozwoju prac nad udoskonalaniem łożysk wiąże się ze wsparciem Formuły 1. Od łożyska oczekuje się tu wytrzymywania ekstremalnych obciążeń, prędkości i temperatur pracy przy jednoczesnym zachowaniu bezwzględnie minimalnych rozmiarów i masy. Aby to zapewnić, firma SKF wykorzystuje w łożyskach kół i przekładni dla F1 bardzo twarde metale sproszkowane, a w turbosprężarkach – stal wysokoazotową (zastrzeżony stop Nitromax i M50: stal narzędziową o skrajnej wytrzymałości cieplnej i twardości). Elementy toczne łożysk są w większości wypadków ceramiczne, co zmniejsza tarcie i zapewnia oszczędność mocy. Koszyki wykonane są z PEEK, tytanu lub stali. Łożyska ślizgowe na potrzeby układów zawieszenia produkuje się ze stali, tytanu lub aluminium. Dodatkowo są wyposażone w okładziny politetrafluoroetylenowe (z PTFE). Kulki pokrywa się natomiast ceramicznymi powłokami.

Inteligentne łożyska
Producenci łożysk nieprzerwanie pracują nad poprawą istniejących i projektowaniem nowych produktów. Dążą do przedłużenia okresu żywotności łożysk, zmniejszenia kosztów i podniesienia wydajności. W tym celu podejmują współpracę z zewnętrznymi instytucjami, np. uczelniami technicznymi. W firmie NKE powstał specjalny dział „Advanced Engineering“, który ma opracowywać kreatywne i praktyczne rozwiązania dostosowane do potrzeb użytkowników. W laboratorium firmy igus o powierzchni 2750 m2, gdzie badane są ruchome elementy z tworzyw sztucznych, prowadzi się m.in. prace nad polimerowymi łożyskami kulkowymi.

Przed producentami stoi sporo wyzwań, szczególnie jeśli chodzi o łożyska do zadań specjalnych. Muszą zmierzyć się z restrykcyjnymi wymaganiami klientów i ekstremalnymi warunkami pracy maszyn. Już dziś oferowaną opcją, która z pewnością będzie się rozwijać, jest możliwość przekazywania przez łożyska informacji o warunkach ich pracy. Stwarza to zupełnie nowe możliwości monitorowania stanu maszyn. Wykorzystuje się do tego zasilane wewnętrznie czujniki i sprzęt elektroniczny zbierający dane. Klienci zyskują w ten sposób większą kontrolę nad trwałością maszyn, co prowadzi do obniżenia kosztów całkowitych.

---------

MM INFO

Nowym rozwiązaniem na rynku łożysk są kulkowe łożyska polimerowe. Nie wymagają smarowania i serwisowania, są bardzo odporne na korozję i nie mają właściwości magnetycznych. Inżynierowie z igus opracowali całą serię polimerowych materiałów „xiros”, wśród których każdy zapewnia inne właściwości: odporność na wysokie temperatury, możliwość wykorzystania do substancji chemicznych, odporność na ścieranie, ekstremalną odporność na warunki zewnętrzne czy ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi. Sprawdzą się w warunkach, w których niewskazane jest stosowanie łożysk metalowych.

Źródło: MM Magazyn Przemysłowy

Udostępnij:

Drukuj



Dominika Gorgosz




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również