Przewodnik po łożyskach stożkowych: Zasady i zastosowania

Co umożliwia ciężkim ciężarówkom przenoszenie ogromnych ładunków, a maszynom przemysłowym niezawodne działanie w ekstremalnych warunkach? Odpowiedź tkwi w łożyskach stożkowych (TRB), kluczowych elementach, które zapewniają płynne działanie w wymagających zastosowaniach. Ten artykuł omawia strukturę, zasady działania, zastosowania i kryteria doboru tych niezbędnych elementów mechanicznych.

Łożyska stożkowe to łożyska toczne, charakteryzujące się stożkowymi rolkami rozmieszczonymi pomiędzy stożkowymi bieżniami pierścieni wewnętrznych i zewnętrznych. Ta unikalna konstrukcja pozwala im na jednoczesne przenoszenie obciążeń promieniowych i jednokierunkowych osiowych. Szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, budowlanym, metalurgicznym i wydobywczym, łożyska stożkowe służą jako niezbędne elementy w systemach przeniesienia napędu.

Łożyska stożkowe składają się z czterech podstawowych elementów:

• Pierścień wewnętrzny (stożek): Pasuje na wał z powierzchnią zewnętrzną w kształcie stożka, służącą jako bieżnia
• Pierścień zewnętrzny (panewka): Montowany w obudowie z wewnętrzną bieżnią w kształcie stożka
• Rolki stożkowe: Ścięte stożkowe elementy toczne, które przenoszą obciążenia
• Koszyk: Utrzymuje odpowiednie rozmieszczenie i wyrównanie rolek podczas pracy

Działanie łożyska przekształca tarcie ślizgowe w tarcie toczne. Po obciążeniu siły przenoszone są przez pierścień zewnętrzny na rolki, które toczą się pomiędzy bieżniami. Stożkowa geometria zapewnia czysty ruch toczny, przy czym teoretyczne wierzchołki wszystkich elementów zbiegają się w jednym punkcie na osi łożyska. Ta konstrukcja minimalizuje tarcie ślizgowe, jednocześnie optymalizując rozkład obciążenia.

Łożyska stożkowe są klasyfikowane ze względu na ich konfigurację i atrybuty wydajności:

Najbardziej powszechny wariant obsługuje połączone obciążenia promieniowe i jednokierunkowe osiowe. Ich rozłączna konstrukcja ułatwia montaż i konserwację. Zazwyczaj stosowane parami w celu przeciwdziałania indukowanym siłom osiowym.

Zawierające dwa zespoły stożka i panewki, te łożyska przenoszą większe obciążenia promieniowe i dwukierunkowe siły osiowe, oferując zwiększoną sztywność w wymagających zastosowaniach.

Zaprojektowane do ekstremalnych warunków obciążenia, takich jak walcownie, zawierają cztery rzędy rolek pomiędzy wieloma stożkami i panewkami.

Łożyska o dużej nośności z powiększonymi rolkami (oznaczone sufiksem „J”), które są zgodne z normami ISO w zakresie międzynarodowej wymienności.

Standardowe, średnie i strome kąty działania (oznaczone odpowiednio bez kodu, „C” i „D” w serii metrycznej) określają stosunek nośności osiowej do promieniowej. Bardziej strome kąty priorytetyzują nośność osiową.

• Wysoka nośność: Przenosi znaczne połączone obciążenia promieniowe i osiowe
• Rozłączność: Ułatwia montaż i konserwację
• Regulacja: Umożliwia precyzyjne ustawienia luzu/wstępnego obciążenia
• Odporność na uderzenia: Wytrzymuje obciążenia udarowe w trudnych warunkach
• Sztywność: Zastosowanie wstępnego obciążenia zmniejsza ugięcie wału

Krytyczne dla piast kół (obsługa promieniowych i osiowych sił drogowych), mechanizmów różnicowych (umożliwiających różnicowanie prędkości osi) i przekładni (wspierających zespoły kół zębatych).

Niezbędne elementy w mechanizmach obrotu koparek, osiach napędowych ładowarek i systemach podnoszenia dźwigów.

Wspierają stojaki walcownicze poddawane ogromnym siłom walcowania podczas formowania metalu.

Wytrzymują obciążenia udarowe w kruszarkach i młynach kulowych przetwarzających materiały ścierne.

Właściwy dobór łożysk stożkowych wymaga oceny:

• Wielkości i kierunku działających obciążeń
• Wymagań dotyczących prędkości roboczej
• Warunków temperatury otoczenia
• Metody smarowania (smar lub olej)
• Dostępnej przestrzeni montażowej
• Wymaganego luzu wewnętrznego
• Standardów jakości producenta

• Dokładnie oczyścić powierzchnie stykowe
• Sprawdzić prawidłowe dopasowanie wału/obudowy
• Zastosować prawidłowe wstępne obciążenie (jeśli określono)
• Zapewnić precyzyjne wyrównanie

• Wdrożyć regularne harmonogramy smarowania
• Monitorować temperaturę i hałas podczas pracy
• Okresowo regulować luz
• Niezwłocznie wymieniać zużyte elementy

Wyprodukowane zgodnie ze specyfikacjami ISO 355, numery modeli łożysk stożkowych wskazują:

• Podstawowe oznaczenie: Typ, wymiary i cechy konstrukcyjne
• Kody sufiksów: Wymagania specjalne (luz, dokładność itp.)

Chociaż oba obsługują połączone obciążenia, łożyska stożkowe wyróżniają się nośnością i sztywnością, podczas gdy łożyska kulkowe skośne działają lepiej w zastosowaniach o dużej prędkości. Wybór zależy od konkretnych wymagań operacyjnych.