Témata
Reklama

Využitie aerodynamických účinkov vzduchu pre zlepšenie tesniacich vlastností

Ložiskové tesnenia sú technické komponenty systému uloženia (napríklad vretena obrábacích strojov). Sú to najmenšie stavebné prvky, ale často sa stávajú najväčším technickým problémom. Dôvodom ich zlyhania býva najčastejšie samotná mazacia látka, výskyt cudzích pevných látok na funkčných plochách ložísk ako i nesprávne konštrukčné riešenie a materiál tesnenia.

Tesnenie ložísk a všeobecných komponentov

Dôležitosť tesniacich systémov sa priamoúmerne zvyšuje s otáčkami a požiadavkou dlhej trvanlivosti celého tribologického systému u moderných vysokopresných obrábacích strojov. Cena týchto strojov nedovoľuje prestoje, čo kladie zvýšené nároky na riešenie celého tribologického systému. Základným princípom tohto riešenia je udržať mazacie médium v ložisku a zamedziť vniknutiu cudzích nežiadúcich látok do ložiska vrátane prúdenia vzduchu väčšej rýchlosti (obr. 1). Funkcia tesnenia môže byť realizovaná rôznymi konštrukčnými riešeniami dotykovým alebo bezdotykovým spôsobom [1, 2].

Jedným z možných spôsobov vzniku nedostatočnosti plnenia funkcie je skutočnosť, že otáčajúci sa rotor strháva so sebou vzduch, v tesniacich komorách vzniká turbulencia a môže nastať prechod vzduchu cez tesnenie. I jemne obrobený povrch otáčajúceho sa hriadeľa pôsobí ako ventilátor, ťahá vzduch smerom von z komory (v komore je malý pretlak). Pri odstupňovaných priemeroch hriadeľa sa vzduch posúva smerom k väčšiemu priemeru. Podobný efekt vzniká i na rotujúcich častiach tesnení. Vhodným konštrukčným riešením sa dá tento efekt potlačiť alebo sa nútene privádza vzduch do protiprúdu s určitým tlakom. Takýto uzatvorený tesniaci systém je znázornený na obr. 2.

V praxi sa tento systém rieši tak, aby prietok privádzaného vzduchu sa rozdelil v smere do ložiska a od ložiska v pomere približne 1 : 2 (obr. 1 a obr. 2). Potrebný prietok vzduchu sa dá odmerať (niekoľko dm3.min-1), približne vypočítať [1, 5] a usmerniť jeho rozdelenie. Keďže technické usporiadanie obrábacieho stroja, a najmä sústružníckeho, je pomerne známe v technickej verejnosti, v ďalšej časti ukážeme na možné efektívne riešenie tesnenia pomocou prídavného vzduchu.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Základné funkcie ložiskového tesnenia

Tesnenie uloženia vretena

Tesnenie uloženia vo všeobecnosti i v konkrétnych praktických aplikáciách je veľmi dôležité. Častokrát však neplní komplexne svoju funkciu a spôsobuje nepredvídané problémy vedúce v kritických situáciách až k havárii a deštrukcii zariadenia. Tesnenie uloženia zamedzujúce vniknutiu nečistôt z pracovného priestoru stroja z čelnej strany vreteníka  je posilnené využitím prúdu stlačeného vzduchu. Tento je privádzaný z externého agregátu medzi labyrint tesnenia a teleso v uložení ložiska. Privádzaný vzduch pod určitým tlakom je filtrovaný na max. veľkosť nečistôt do 0,01 μm. Dôležitou požiadavkou je i odlúčenie vody z tohto vzduchu a jeho mazanie, čo vylúči negatívne dôsledky vplyvu korózie.

Obr. 2. Uzatvorený tesniaci systém

Tesnenie vzduchom pri tukovej náplni ložiska

Pri realizácii vyšších typov sústružníckych obrábacích strojov (CNC riadené, technicky náročná koncepcia a tým i vyššia cena)  sa obyčajne aplikuje sústava ložísk plnených tukom priamo u výrobcu. Tieto sú uzatvorené bočnými krytmi so zárukami na celú životnosť. Prípadný únik mazacieho tuku pri takejto koncepcii je nereálny vzhľadom na jeho vysokú kvalitu a stabilizáciu pracovnej teploty, pretože teplota uloženia je indikovaná a upravovaná. Takéto riešenie je nezameniteľné pri aplikácii oceľových tubusov, ktoré sú ako kompaktný uzol dodávané kompletačnej firme. Nie je teda dôvod konštrukčne riešiť zamedzenie úniku maziva z ložiska. Potrebné je však zaoberať sa kvalitou utesnenia na zamedzenie vniknutia nečistôt i technologických kvapalín z vonkajšieho pracovného priestoru do komplexu uloženia vretena. Klasické tesniace systémy [1, 4] najmä z hľadiska nepresnosti výroby, montáže a zmien rozmerov vplyvom vonkajších faktorov sú nevyhovujúce.

Obr. 3. Prívod tesniaceho vzduchu za vonkajšie tesnenie

Konštrukčné usporiadanie

Spomínané usporiadanie prívodu vzduchu za vonkajšie tesnenie je uvedené na obr. 3. Čistený vzduch je privádzaný sústavou kanálov a vybraní [6, 7] pod tlakom 25 kPa do aktivačných miest. Externý agregát zvyšuje náročnosť konštrukčného riešenia. Musí spĺňať podmienku dizajnovej kompaktnosti a najmä umožňovať reguláciu tlaku dodávaného média. Táto požiadavka vychádza predovšetkým zo skutočnosti neopakovateľnej presnosti výroby a montáže predmetných komponentov a ich plôch, ako i ich postupným opotrebením, ktoré spôsobuje zmenu vôle v stykových plochách. Prídavné zariadenie na zvýšenie tesniacich parametrov klasického tesniaceho systému je overené na sústružníckom obrábacom stroji. Komfortným technickým riešením by bolo snímanie tlaku na tesniacom výstupe a cez spätnú väzbu zabezpečenie zmeny tlaku na vstupe do systému. Takéto riešenie by bolo finančne náročné, technicky komplikované (ďalšie informačné a výkonové trasy, snímače, vyhodnocovacie členy, servozariadenia a ďalšie), čo v neposlednej miere dáva predpoklady k zvýšeniu poruchovosti. V obvode zaradený regulačný člen umožňuje prípadné doregulovanie tlaku mechanickým zásahom, i keď nie vždy s dostatočnou presnosťou. Uvádzaný tlak 25 kPa bol vypočítaný na ideálny stav [7, 8], preto je nutné tento parameter mechanicky prispôsobovať aktuálnemu stavu.  Treba poznamenať, že výrobné nepresnosti v stykových plochách v komplexe uloženia sú z väčšej časti eliminované tmeliacou hmotou pri montáži.

Záver

Popísaná problematika býva tiež realizovaná i v uložení zadného ložiska vretena. Je možné ju úspešne aplikovať i v ďalších podobných konštrukčných riešeniach a má všeobecnú platnosť. Riešenie je čiastkovým výsledkom realizácie úlohy APVV 20-034604.  

Použitá literatúra:

1.   Haas, W.: Ložiskové tesnenia. Výskumná správa, Stuttgart, 2000

2.   Málik, l., a i.: Časti a mechanizmy strojov. EDIS ŽU v Žiline, Žilina, 2003, ISBN 80-8070-043-5

3.   Muller, H. K.: Abdichtung bewegter Maschinenteile. Waiblingen, 1995

4.   Novota, L., Lahučký, d.: Nové trendy v konštrukcii obrábacích strojov. Transfer 2004, Trenčín 2004, s. 338 - 342, ISBN 80-8075-030-0

5.   Turza, J., a i.: Dvojfázové hydraulické mechanizmy so striedavým prietokom kvapaliny. TUAD v Trenčíne, 2005, ISBN 80-8075-071-8

6.   Výskumné správy Inštitútu strojových častí univerzity v Stuttgarte. Dostupné na //www.ima.inu-stutgart.de/, //www.fachwissen-dichtungstechnik.de/

7.   Interné materiály Trens, a. s., Trenčín, Tesnenia uloženia vretien

8.   Maga, D., Harťanský, R.: Numerické riešenia. UO Brno, 2006, ISBN 80-7231-130-1

Dušan Lahučký

Peter Lipták

Fakulta špeciálnej techniky, Trenčianska univerzita AD v Trenčíne

Jozef Bronček

Strojnícka fakulta  Žilinskej univerzity v Žiline

//www.tnuni.sk/

lahucky@tnuni.sk

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 70518
Datum: 23. 05. 2007
Rubrika: Automobilový průmysl / Automobilový průmysl
Autor:
Firmy
Související články
Skutečný pomocník

Na českém trhu je od září letošního roku k dostání nová generace vozů Opel Vivaro a to ve třech variantách: Van, Crew Van a Combi. První dvě verze jsou určeny především pro převoz nákladu a osob, Combi pak pro převoz větších skupin lidí či sportovních týmů. Všechny vozy pohání turbodieselové motory.

Vozový park pod kontrolou díky moderním technologiím

Mít na starost firemní flotilu není snadné, ale když se nebudete vyhýbat moderním technologiím, ušetříte spoustu peněz, času i stresu.

Stavme na pozitivním a fungujícím

Česko patřilo ke konci roku 2023 k zemím, jejichž ekonomika stále nedosáhla předcovidové úrovně. Hospodářský růst bude podle většiny ekonomů i v tomto roce velmi pomalý. Situaci komplikují nepříliš optimistické faktory, jako je nestabilita veřejných financí, výroba postavená na subdodávkách, nedostatečná infrastruktura a další. Když k tomu připočteme vnější geopolitické okolnosti, není situace příliš příznivá. A o tom, jak toto vše ovlivňuje automobilový průmysl a jak se zbavit stigmatu subdodavatelské země, jsme hovořili s Petrem Knapem, odborníkem společnosti EY pro automobilový průmysl.

Související články
Je nutné stanovit diagnózu a následně zvolit léčbu

Bohdan Wojnar vždy razil zásadu, že je třeba si všechno řádně odpracovat a každý den zkusit udělat něco navíc. Nikdy se nebránil novým věcem, trpělivě se je učil a s potřebnou dávkou štěstí se pak dostával k zajímavým pracovním příležitostem. Během čtyřiceti profesních let ušel cestu od chemického inženýra, přes dlouhou kariérou ve Volkswagenu Slovakia ve financích a controllingu až po člena představenstva za oblast HR ve Škoda Auto. Toto je dle jeho slov výhodou velkého koncernu, kdy nemusíte zůstat na jednom místě, u jednoho oboru a v jedné zemi. Tyto zkušenosti mu poskytly velký profesní přehled, ze kterého vycházejí témata aktuálního otevíracího rozhovoru MM Průmyslového spektra.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Krize jako cesta k žádoucí změně

Hlavním životním mottem Ing. Vlastislava Břízy, majitele a generálního ředitele společnosti Koh-i-noor, je tvrzení, že kdo je připraven, není zaskočen. Společný rozhovor probíhal v intencích této jeho celoživotní strategie.

MM Podcast: Glosa - Sedmnáctá země spolková na kolečkách

Problémy koncernové automobilky jsou vážnější, než si většina lidí umí představit. Kombinace emisního skandálu DieselGate, změny trhu a návyků spotřebitelů, inflace a neschopnosti na to všechno pružně reagovat je pro VW smrticí koktejl. Může jí dokonce hrozit osud finské Nokie či amerického Kodaku, které před lety nedokázaly zachytit nastupující disruptivní změny a se svým ikonickým byznysem skončily. Jak zásadní problém by podobný osud znamenal pro Německo, potažmo celou subdodavatelskou Evropu, se můžeme jen domýšlet.

Důraz na udržitelnost, digitalizaci a 3D tisk

Japonsko je zemí, kde se rodí nejmodernější technologie a kde se dbá na udržitelný způsob života. Je kolébkou průmyslu a domovem největších průmyslových firem. Každé dva roky mají návštěvníci z celého světa možnost nahlédnout prostřednictvím veletrhu Jimtof (Japan International Machine Tool Fair) pod pokličku nejnovějších inovací v oboru obráběcích strojů a jejich příslušenství. Díky pozvání Japonské asociace výrobců obráběcích strojů JMTBA jsme měli možnost zúčastnit se tohoto veletrhu osobně. V následující reportáži se vám pokusíme zprostředkovat alespoň pár nejzajímavějších témat, která zde zazněla.

Žijeme na dluh dalších generací

Petr Novák aktuálně zastává pozici Director of Automotive Operations ve společnosti JTEKT European Operations. Je zodpovědný za devět výrobních závodů ve Francii, Belgii, ČR, Anglii a Maroku. Obrat této divize čítající 4 000 zaměstnanců představuje 1, 2 miliardy eur.

MM Podcast: Glosa - Made in Germany: Richtig oder falsch?

Proč stále není slyšet o problémech průmyslových firem, do kterých se kvůli souběhu všech krizí dostaly? Obecně, ať se jedná o jedince, či instituci, vždy máme obavy přiznat určité potíže. V momentu, kdy majitel firmy či management pustí do éteru první negativní zprávu, přestane být podnik důvěryhodný pro zákazníky, banky a zaměstnance, jak současné, tak i potenciální. Proto to všichni zatím drží pod pokličkou a vyčkávají do doby, kdy situace již bude neudržitelná či na stav upozorní okolí.

Příklady táhnou: Umět řídit i motivovat

Ačkoli byla Ing. Andrea Urban - tehdy ještě Andrea Kovačiková ze Žiliny- již od střední školy orientována humanitním a ekonomickým směrem, vystudovala posléze v doktorandském programu obor Strojírenská technologie na ostravské VŠB-TUO. A také toto vzdělání ji katapultovalo do prestižních pozic ve špičkových technologických firmách, z nichž zatím poslední, od roku 2014, je Volvo stavební stroje v německém městě Hameln.

Chceme svítit

Povědomí o bývalém vojenském prostoru Stříbro v západní části naší republiky přinášejí buď vzpomínky osobního rázu, nebo přicházejí skrze narukované, kteří zde společně, převážně s romskými spoluobčany z tehdejšího východu Československa, v tankových praporech chránili naši republiku proti vpádu západních imperialistů. Doba se naštěstí změnila. Nyní je to rozvíjející se region jak díky blízkosti k Německu a hlavní dálniční tepně, tak i zásluhou generace techniků, kteří se zde kolem plzeňské Škody zrodili a po jejím rozpadu a rozmělnění se vydali na cestu soukromého podnikání ve strojírenském oboru. Do jedné z takových firem, nacházející se v Kladrubech u Stříbra, jsem se vypravil. Důvodem byla ukázka vzniku a růstu dalšího partnerství s dodavatelem technologií obrábění, společností Mazak.

Příklady táhnou:
Maximum aerodynamiky pro nejrychlejší vozy

Petra Palizu již od mládí zajímaly automobily a záhy se rozhodl, že se v dospělosti bude podílet na jejich vývoji. V průběhu prvních ročníků studia Wichterlova gymnázia v Ostravě si ujasnil, že jeho profesní dráha povede přes strojírenský obor na univerzitě. Že se za několik let bude podílet na vývoji nejrychlejších automobilů na světě, by jej nejspíš v té době ještě nenapadlo…

Stroje v pohybu:
Jak uhasit letadlo

Pozoruhodný stroj, který vám v tomto článku představíme, se pohybuje na šesti kolech a setkáte se s ním nejčastěji v prostoru letiště. Jde o speciální zásahové vozidlo hasičů. Kombinovaný hasicí automobil Rosenbauer Panther 6 x 6 je tři metry široký a téměř 12 metrů dlouhý, váží až 36 tun a ve výbavě má dlouhé teleskopické rameno. Dva tyto vozy slouží na letišti v Praze-Ruzyni.

Reformy nestačí. Je nutná transformace

Je současná ekonomická krize příležitostí k progresu národního hospodářství? Bude avizovaná 7% inflace v tomto roce velkou hrozbou? Proč by se čísla měření životní úrovně ČR neměla srovnávat s některými státy EU? Je iniciativa českých podnikatelů k druhé transformaci české ekonomiky oprávněným voláním po změnách? Na tyto a další otázky odpovídala v rozhovoru pro MM Průmyslové spektrum hlavní ekonomka Raiffeisenbank Helena Horská.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit