Ciasteczka wykorzystywane przez serwis internetowy SKF

SKF uzywa na swoich stornach interentowych cookies w celu możliwie jak najlepszego dostosowywania prezentowanych informacji do preferencji odwiedzających, dotyczących między innymi regionu i języka. Czy wyrażasz zgodę na wykorzystywanie cookies przez SKF?

cookie_information_popup_text_2[150]

Dobór napięcia wstępnego

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

W zależności od zastosowania, może istnieć konieczność napięcia wstępnego łożyskowania. Jeżeli wymagany jest na przykład wysoki stopień sztywności lub kontroli położenia, to napięcie wstępne może być odpowiednim rozwiązaniem. Podobnie, gdzie na pracujące łożysko działa bardzo niskie obciążenie zewnętrzne, albo zupełnie brak takiego obciążenia, napięcie wstępne może być wymagane do uzyskania obciążenia minimalnego.
Przyłożenie napięcia wstępnego następuje zwykle w drodze pomiaru siły, niekiedy przemieszczenia na pewnym odcinku, albo pomiaru momentu tarcia w trakcie montażu.
Praktyczne wartości zastosowanego napięcia wstępnego można uzyskać ze sprawdzonych konstrukcji, a następnie zastosować w podobnych rozwiązaniach. W odniesieniu do nowo projektowanych konstrukcji, SKF zaleca wyliczanie odpowiedniego zakresu napięcia wstępnego przy pomocy narzędzia SKF SimPro Quick lub SKF SimPro Expert i sprawdzenie poprawności obliczeń na drodze testów w danym zastosowaniu. Zgodność wyników obliczeń z faktycznym zastosowaniem zależy od tego, w jakim stopniu przyjęte założenia dotyczące zależności temperaturowych występujących w eksploatacji i charakterystyka sprężystości elementów współpracujących – głównie oprawy – odpowiadają rzeczywistości. W tym kontekście, w testach uwzględniony musi zostać wpływ rozruchu mającego miejsce w warunkach niskiej temperatury otoczenia.

Czynniki uwzględniane przy stosowaniu napięcia wstępnego

Zależnie od rodzaju łożyska, napięcie wstępne może być promieniowe lub osiowe. Przykładowo, łożyska walcowe superprecyzyjne, ze względu na ich konstrukcję, mogą być napięte wstępnie tylko promieniowo, zaś łożyska kulkowe skośne i łożyska stożkowe tylko osiowo.
Jednorzędowe łożyska stożkowe oraz łożyska kulkowe skośne montuje się zwykle razem z drugim łożyskiem tego samego typu i rozmiaru, w układzie rozbieżnym (rozbiegające się linie obciążeń, ilustr. 1) lub zbieżnym (zbiegające się linie obciążeń, ilustr. 2). Ta sama zasada odnosi się do jednorzędowych łożysk kulkowych skośnych.
Odległość L między środkami nacisku w układzie rozbieżnym (ilustr. 1) jest większa niż w układzie zbieżnym (ilustr. 2). Układ rozbieżny może przenosić większe momenty przechyłowe (wywrotne).
Jeśli w czasie pracy temperatura wału jest wyższa niż temperatura oprawy, napięcie wstępne łożysk zmienia się z poziomu nastawionego podczas montażu w temperaturze otoczenia. Ponieważ rozszerzenie cieplne wału następuje w kierunku zarówno osiowym, jak i promieniowym, układy rozbieżne są mniej wrażliwe na wpływ ciepła niż układy zbieżne.
Przy nastawianiu napięcia wstępnego w łożyskowaniu ważne jest, żeby ustaloną wartość napięcia wstępnego osiągnięto z możliwie jak najmniejszym rozrzutem. Dla ograniczenia rozrzutu przy montażu łożysk stożkowych, wał powinien zostać kilka razy przekręcony, tak aby wałeczki prawidłowo przylegały do obrzeża prowadzącego pierścienia wewnętrznego.

Napinanie wstępne za pomocą sprężyn

Napinanie wstępne łożysk pozwala na zmniejszanie hałasu generowanego w małych silnikach elektrycznych i podobnych urządzeniach. W takim przypadku łożyskowanie składa się z łożyska kulkowego zwykłego jednorzędowego z napięciem wstępnym na każdym końcu wału (ilustr. 3). Najprostszy sposób napięcia wstępnego łożysk polega na użyciu sprężyny falistej. Sprężyna działa na pierścień zewnętrzny jednego z dwóch łożysk. Pierścień ten musi mieć możliwość przesunięcia osiowego.
Siła napięcia wstępnego pozostaje praktycznie stała, nawet jeśli w wyniku wydłużenia cieplnego następuje przesunięcie osiowe łożyska.
Wymaganą siłę napięcia wstępnego można oszacować według następującego wzoru

F = k d

gdzie
siła napięcia wstępnego [kN]
k
współczynnik, opisany poniżej
średnica otworu łożyska [mm]

W przypadku małych silników elektrycznych, dla współczynnika k przyjmuje się wartości z zakresu od 0,005 do 0,01. Jeżeli napięcie wstępne jest stosowane przede wszystkim do ochrony łożyska w stanie bezruchu przed uszkodzeniem w wyniku drgań, wymagane jest większe napięcie wstępne i należy przyjąć współczynnik k = 0,02.
Nacisk sprężyny jest też powszechnie stosowaną metodą napinania wstępnego łożysk kulkowych skośnych wykorzystywanych w wysokoobrotowych wrzecionach szlifierskich. Metoda ta nie sprawdza się w przypadku łożyskowań, od których oczekuje się wysokiego stopnia sztywności, ani w zastosowaniach, gdzie kierunek obciążenia osiowego jest zmienny lub występują nieokreślone obciążenia szczytowe.
Więcej informacji na ten temat, patrz Napięcie wstępne łożyska [PDF].
SKF logo