Postup pro volbu vhodné ložiskové jednotky

Potřebujete ložiskovou jednotku s ložiskem. Jak těžké je však najít vhodnou jednotku? Nemusí to být tak obtížné, pokud víte, jak na to.

Každé zařízení klade na ložiskové jednotky jiné nároky. Ať už se však jedná o zařízení, které musí splňovat vysoké požadavky na přesnost, nebo o stroj, který pracuje ve vysoce znečištěném prostředí, jednotka musí vždy chránit ložiska hřídelí, ozubených kol nebo jiných dílů, které vykonávají rotační či oscilační pohyby. Pokud zvolíte vhodnou jednotku, zařízení bude pracovat s potřebným výkonem. V opačném případě však výkon zařízení nebude zdaleka optimální, může docházet k odstávkám a celkové náklady na vlastnictví pravděpodobně překročí plánovanou úroveň.

Jednou z velkých předností ložiskových jednotek je standardizace provedení a rozměrů, která nabízí široké možnosti výběru a řešení pro nová i stávající zařízení. V tak široké nabídce, která zahrnuje dělená i nedělená tělesa, ocelová a litinová tělesa, a navíc různé typy těsnění a způsoby pojištění ložisek, může být skutečně obtížné zvolit vhodnou jednotku pro určité zařízení. Která hlediska byste měli zvážit při výběru jednotky, abyste dosáhli potřebného výkonu a spolehlivosti? Představíme vám podrobný postup.

Ložisková jednotka neboli také stojaté ložiskové těleso je samostatný ložiskový systém. Skládá se z ložiska, těsnění, maziva a pojistného zařízení. Ložiskové jednotky chrání ložiska na několika úrovních, a proto se většinou používají ve vysoce znečištěném prostředí, v němž zajišťují optimální funkci ložiska.

Tento článek se zabývá ložiskovými jednotkami s ložisky s čárovým stykem, které se používají nejčastěji v náročném prostředí. Právě v takových podmínkách má volba vhodné ložiskové jednotky zásadní význam. Jednotky s ložisky s čárovým stykem se používají v dopravníkových systémech, zařízeních pro manipulaci s materiálem, ventilátorech, dmychadlech a dalších strojích, které pracují s vysokým zatížením a nízkými otáčkami ve znečištěném prostředí. Pokud jste zaměstnáni v cementárnách, lomech, energetice, dolech, papírnách a celulózkách, na pilách nebo v ocelárnách a používáte ložiskové jednotky, pravděpodobně vám leží na srdci jejich spolehlivost a výkon.

Ložiskové jednotky určené pro náročné provozní podmínky jsou nejčastěji osazeny soudečkovými a kuželíkovými ložisky. Ve všeobecném strojírenství se většinou používají soudečková ložiska. Vyznačují se spolehlivou funkcí a přenášejí radiální zatížení a do určité míry i axiální zatížení. Dále vyrovnávají za chodu normální nesouosost hřídele vzhledem k tělesu (±1,5°), a proto jsou přednostně používány v ložiskových tělesech.

Kuželíková ložiska přenášejí radiální a axiální zatížení, která vznikají za provozu např. velkých ventilátorů, šnekových dopravníků a zemních vrtáků. Kuželíková ložiska představují dobrou volbu v případě strojů se svislými hřídelemi (které často vyvolávají axiální zatížení) nebo uložení, které musí splňovat vysoké nároky na tuhost a malou vůli.

Na rozdíl od ložiskových jednotek s kuličkovými ložisky jsou jednotky s ložisky s čárovým stykem určeny pro tu nejtěžší práci. Z toho důvodu je tak důležitá správná volba. Vhodná jednotka přispívá k lepšímu výkonu, delší době provozuschopnosti stroje, nižším nárokům na údržbu a celkově nižším nákladům na vlastnictví.

Co potřebujeme vědět při výběru ložiskové jednotky s ložiskem s čárovým stykem? Nejdříve se zaměříme na provedení ložiskového tělesa, a dále na materiál tělesa, těsnění a způsob zajištění ložiska.

Při výběru nejvhodnější jednotky s ložiskem s čárovým stykem pro příslušné zařízení je nejlépe začít s volbou typu tělesa. Tato volba může mít zásadní vliv na celkové náklady na vlastnictví a vlastní montáž.

Ložisková tělesa pro ložiska s čárovým stykem jsou vyráběna ve dvou provedeních. První provedení s děleným tělesem je rozebíratelné a obsahuje díly, které lze vyměnit a opravit. Ve druhém případě je těleso nedělené a dodává se ve smontovaném stavu jako kompletní jednotka.

Obě provedení mají své přednosti, i když každé má jiné. Dělená tělesa se vyznačují stavebnicovou konstrukcí, a tedy nižšími skladovacími náklady. Těleso jedné velikosti lze použít pro hřídele různých průměrů a různá ložiska. V dělených tělesech se používají k axiálnímu zajištění axiální vodicí kroužky stejné šířky. Tělesa jsou zpravidla opatřena na povrchu důlky, které usnadňují výrobu závitových děr pro montáž mazacích a monitorovacích systémů nebo pro přídavné upevňovací šrouby. Těsnění lze snadno vyměnit (těsnění se dvěma těsnicími břity, V-kroužky, labyrintová nebo takonitová těsnění) v závislosti na provozních podmínkách.

Dělená tělesa jsou většinou používána pro hřídele s průměrem větším než 125 mm. Vzhledem k větším rozměrům a celkové hmotnosti jednotky je často vhodnější ji přepravovat po částech. Těleso lze rozebrat na jednotlivé díly a opět smontovat. V případě, že ložisková jednotka bude později vyžadovat údržbu, je možné ložiska a těsnění vyměnit, aniž by bylo nutné měnit celou těžkou jednotku nebo spodní část tělesa.

Pro hřídele s průměrem menším než 125 mm jsou vhodná nedělená tělesa, jejichž velikosti a hmotnosti nejsou z montážního hlediska tak důležité. Tyto jednotky jsou sestaveny, naplněny plastickým mazivem a opatřeny těsněním již ve výrobním závodu a jsou dodávány ze skladu přímo do provozu. Jejich montáž a ustavení nezabere více než 15 minut.

Pro zvětšení klikněte na tabulku

Montáž dělených těles většinou trvá cca 80-90 minut. Montáž a ustavení musejí však zajišťovat kvalifikovaní pracovníci. Správnou vnitřní vůli ložiska nastaví spárovými měrkami, aby bylo zajištěno správné uložení na hřídeli. Musí rovněž použít správný utahovací moment při utahování šroubů víka tělesa, aby nedošlo k jeho poškození. Rovněž musí do tělesa doplnit plastické mazivo (viz podrobnější informace o mazání dále).

Jednotky s dělenými a nedělenými tělesy jsou zpravidla dodávány se stojatými ložiskovými tělesy. Jednotky s nedělenými tělesy jsou nabízeny v mnoha provedeních – např. jednotky s čtvercovými a kruhovými přírubami, napínací ložiskové jednotky nebo jednotky s osazením pro montáž do vodicího otvoru.

Tělesa jsou nejčastěji vyráběna z litiny. Některá uložení, na něž působí vysoká rázová zatížení nebo která se nenacházejí ve vodorovné poloze (např. montáž se svislou hřídelí nebo spodní částí tělesa nahoře), vyžadují ložisková tělesa s vyšší pevností. V takových případech může totiž docházet u běžných těles k plastické deformaci úložných ploch neboli k „vytloukání“. Montáž ve svislé nebo obrácené poloze může také snížit typickou únosnost litinových těles.

Tvárná litina se vyznačuje vyšší pevností a odolností proti vysokým rázovým zatížením. Tělesa z ocelolitiny mají ještě vyšší pevnost a mohou být namontována v libovolné poloze, aniž by došlo ke snížení únosnosti.

Pokud ložiskové jednotky s ložisky s čárovým stykem nedosáhnou maximální životnosti, příčinou jsou často nesprávné postupy mazání nebo průnik nečistot. Pevné a účinné těsnění má zásadní význam pro ochranu proti průniku částic nečistot a správné mazání, které naopak přispívá k prodloužení trvanlivosti ložiska a doby provozuschopnosti stroje.

Těsnění můžete vybírat z mnoha typů, např. z kontaktních s těsnicím břitem, který se dotýká povrchu hřídele, nebo bezkontaktních, která zajišťují utěsnění bez fyzického kontaktu. Životnost těsnění rovněž ovlivňuje volba materiálu. Při rozhodování je tedy třeba posoudit i prostředí, v němž stroj pracuje. Nejběžnějším těsnicím materiálem je nitrilkaučuk. Tento materiál je vhodný pro většinu těsnění s těsnicím břitem, která jsou používána v průmyslových aplikacích. Materiály Viton a Teflon jsou vhodnější pro vyšší teploty a otáčky.

Pro zvětšení klikněte na tabulku

Účinnost těsnění lze zvýšit pomocnými těsněními, víky a kryty konců hřídelí, které je možné dodatečně namontovat na ložiskové jednotky. V případě, že uložení je vystaveno působení vody, prachu a/nebo kalů, anebo je třeba chránit mazivo v jednotce proti průniku nečistot, je třeba zvážit použití nedělené jednotky s víky.

Správná funkce ložiska často vyžaduje domazávání ložiskových jednotek. Domazávací interval a množství doplňovaného maziva závisejí na provozním prostředí. V náročných provozních podmínkách, např. v silně znečištěném prostředí nebo v prostředí, v němž dochází k oplachování zařízení, musí být zajištěno častější domazávání. Správné postupy mazání a účinné utěsnění zabraňují průniku nečistot a vody do ložiska a úniku maziva z uložení. Je tedy možné prodloužit intervaly údržby a snížit náklady.

Správný způsob zajištění ložiska na hřídeli může zjednodušit a urychlit montáž a údržbu ložiskové jednotky a přispět k bezporuchovému provozu. U dělených těles se zpravidla používá upínací pouzdro, které usnadňuje axiální nastavení a zajištění ložiska na hřídeli. V případě nedělených těles lze vybírat z mnohem většího počtu možností v závislosti na prioritách, provedení hřídele a požadavcích na montáž.

Při výběru ložiskové jednotky nesmí být hlavním hlediskem její cena. Je třeba vzít v úvahu také náklady na vlastnictví a náklady na údržbu v průběhu životnosti jednotky a také její vlastní životnost. Celkové náklady na vlastnictví nezahrnují pouze počáteční náklady na pořízení jednotky, ale také montážní náklady, náklady na domazávání a výměnu vadných dílů. Při výběru nejvhodnější ložiskové jednotky s ložisky s čárovým stykem je nutné zvážit všechny tyto náklady.

Ložiskové jednotky s dělenými a nedělenými tělesy nabízejí mnoho možností, jak ochránit uložení proti průniku nečistot a zajistit dlouhou životnost ložisek. V zásadě platí, že z konstrukčního hlediska zaručují standardní díly neděleného tělesa lepší ochranu proti znečištění než standardní díly dělených těles.

Ložiskové jednotky s ložisky s čárovým stykem mají zásadní význam z hlediska dosažení nejdelší možné životnosti kritických zařízení. Volbou správného řešení můžete zvýšit dobu provozuschopnosti stroje i jeho spolehlivost. Při volbě nejvhodnější jednotky je třeba zvážit nejdůležitější hlediska, jako např. montáž, provozní prostředí a celkové náklady na vlastnictví.

Brian Berg, Karen Cunningham, Mark Flaherty

Timken

schumann@carapetyan.com