Cookies na webu SKF

Společnost SKF na svých stránkách používá soubory cookies, které jí umožňují nabídnout návštěvníkům informace v co nejvhodnější formě, například pro zvolenou zemi a jazyk.

cookie_information_popup_text_2[151]

Pojezdové kolo

Tento příklad ukazuje proces volby ložiska v situaci, kdy je třeba vybrat ložiskové řešení pro pojezdové kolo nového jeřábu.

Výrobce jeřábů navrhl nový dílenský jeřáb a chce ověřit, že lze použít stávající konstrukci pojezdového kola (obr. 1). Pojezdové kolo má dvě příruby, které vedou jeřáb po kolejnici. Ložiska jsou namontována na mezilehlém pouzdře umístěném na pevné nápravě. Pro usnadnění montáže sestavy kola na konstrukci jeřábu je mezilehlé pouzdro na pevné nápravě uloženo s vůlí.

Jednotlivé kroky příkladu jsou popsány v rozbalovacích odstavcích níže. Pořadí kroků v příkladu odpovídá procesu volby ložiska. Úplný popis každého kroku je uveden v procesu volby ložiska.

Výkonnost a provozní podmínky

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

Ložiska přenáší radiální zatížení kola. Při kontaktu kola s kolejnicí navíc axiální vodicí síla způsobuje momentové zatížení uspořádání ložisek (obr. 1), které je vyrovnáno dodatečným opačným radiálním zatížením ložisek. Opěrné plochy pouzdra plovoucího uspořádání ložisek jsou axiálně vedeny mezi dvěma vnitřními kroužky, díky čemuž ložisko s nižším radiálním zatížením kola přenáší také axiální zatížení kola.

Aplikační údaje a provozní podmínky:

  • Radiální zatížení kola: Kr = 130 kN
  • Axiální zatížení kola: 0,1 Kr  nebo špičkové zatížení 0,3 Kr
  • Průměr kola: D = 315 mm
  • Rychlost pojezdu: v = 25 m/min → rychlost otáčení n = 25,3 r/min
  • Vzdálenost ložisek: l = 160 mm
  • Průměr pevné nápravy: d1 = 60 mm
  • Průměr pouzdra: d = 90 mm
  • Průměrná okolní teplota: T = 20 °C (70 °F)
  • Ložiska: 2 × 22218 E (soudečková ložiska)
  • Požadovaná základní trvanlivost: 12 500 h (2 h provozu denně)
  • Požadovaný součinitel statické bezpečnosti: > 2
Typ a uspořádání ložisek
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Vzdálenost mezi ložisky je velmi malá, a proto je malá i tepelná roztažnost nápravy. Plovoucí uspořádání ložisek lze použít.
Radiální zatížení jsou vysoká a je třeba přenést rovněž axiální zatížení. Soudečková ložiska jsou vhodnou volbou.
Velikost ložiska
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Je třeba použít dvě hlavní kritéria pro stanovení velikosti ložiska:

  1. Trvanlivost
    Ložiska přenášejí buď radiální zatížení (zvýšené momentem od působícího axiálního zatížení) nebo axiální zatížení a radiální zatížení (snížené momentem od působícího axiálního zatížení). Příslušné ekvivalentní dynamické zatížení ložiska je střední hodnotou obou případů zatížení.

  2. Statické zatížení
    Pro statickou bezpečnost je třeba uvážit maximální ekvivalentní statické zatížení ložiska.

Jmenovitá zatížení a výpočtové součinitele → Údaje o výrobku 22218 E

Zatížení ložiska – pouze radiální zatížení

Fr1 = Kr/2 + 0,1Kr D/2l = 130/2 + (0,1 × 130 × 315) / (2 × 160) = 77,8 kN
Fr1 peak = 130/2 + (0,3 × 130 × 315) / (2 × 160) = 103,4 kN
Fa1 = 0 

Ekvivalentní zatížení ložiska (→ Zatížení)
Fa1 = 0 ≤ e
P1 = Fr1 = 77,8 kN
P01 = Fr1 peak = 103,4 kN

Zatížení ložiska – radiální a axiální zatížení

Fr2 = Kr/2 – 0,1Kr D/2l = 130/2 – (0,1 × 130 × 315) / (2 × 160) = 52,2 kN
Fa2 = 0,1Kr = 13 kN
Fr2 peak = Kr/2 – 0,3Kr D/2l = 26,6 kN
Fa2 peak = 0,3Kr = 39 kN

Ekvivalentní zatížení ložiska (→ Zatížení)
Fa2/Fr2 = 0,25 > e
P2 = 0,67 Fr2 + Y2 Fa2 = 0,67 × 52,2 + 4,2 × 13 = 89,6 kN
P02 = Fr2 peak + Y0Fa2 peak = 26,6 + 2,8 × 39 = 136 kN

Základní trvanlivost

Na základě střední hodnoty obou případů zatížení (→ Ekvivalentní střední zatížení)

Pm = (P1 + 2 P2) / 3 = (77,8 + 2 × 89,6) / 3 = 85,7 kN



L10h = 106 / (60 × 25,3) × (331 / 85,7)10/3 = 59 550 h > 12 500 h

Součinitel statické bezpečnosti

Na základě maximálního špičkového zatížení P0 = 136 kN:

s0 = C0/P0 = 375 / 136 = 2,76 > 2

Závěr

Ložisko 22218 E je vhodnou velikostí pro dané použití.

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

Pro malé provozní rychlosti a za účelem zamezení vniku nečistot je použito plastické mazivo, kterým se ložisko a dutiny náboje plní na 100 %. Plastické mazivo se plní prostřednictvím kanálků v pevné nápravě a pouzdru.

Volba plastického maziva

  • Teplota: 20 °C (70 °F) → nízké (L)
  • Otáčky: nD = 25,3 × 160 ≈ 4 050 → velmi nízké (VL)
  • Zatížení: C/P = 3,8 → vysoké (H)
  • Špičková zatížení
  • Jsou vyžadovány dobré protikorozní vlastnosti

Tabulka pro volbu ložiskového plastického maziva SKF [PDF] 

Vhodnou volbou je mazivo SKF LGEP2. Nicméně vzhledem k častým rozběhům a zastavením je vhodné pro mazání nosných kol zvážit alternativní plastická maziva LGEV2 a LGEM2.

Domazávací interval

Provozní rychlost je příliš nízká pro použití diagramu ke stanovení domazávacího intervalu. Domazávací interval navíc určuje potřeba udržet nečistoty mimo zařízení. 

U tohoto dílenského jeřábu výrobce doporučuje začít s měsíčním domazáváním. Pokud je vytlačené mazivo po této době stále jako nové, domazávací interval se může prodloužit.

Množství maziva pro domazávání

Gp = 0,005 D B = 0,005 x 160 x 40 = 32 g

Provozní teplota a otáčky

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

Pro dané provozní podmínky (zejména velmi nízká rychlost a nízká okolní teplota) není zapotřebí provádět podrobnější tepelnou analýzu.

Kontaktní plochy ložiska

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

Způsob otáčení:

  • bodové zatížení vnitřního kroužku → uložení s vůlí lze použít (a je doporučeno pro usnadnění montáže)
  • obvodové zatížení vnějšího kroužku → je třeba použít uložení s přesahem
Tolerance úložných ploch pro standardní podmínky (získané z tabulky 2 a tabulky 4):

Rozměrová
tolerance
Tolerance celkového
radiálního házení
Tolerance celkového
axiálního házení
Ra
Vnitřní kroužek
g6ⒺIT5/2IT51,6 µm
Vnější kroužek
P7ⒺIT6/2IT63,2 µm

Pro usnadnění montáže lze s ohledem na velmi nízké provozní otáčky vnějšího kroužku použít toleranci N7Ⓔ. Případně lze pro vnitřní kroužek použít toleranci h6Ⓔ, která vytvoří přechodné uložení, které minimalizuje relativní pohyby mezi vnitřním kroužkem a nápravou/pouzdrem.

Plovoucí uspořádání ložisek vyžaduje malou axiální mezeru mezi ložisky a jejich opěrnými plochami. Z důvodu uložení vnitřních kroužků s vůlí je třeba mezi vnitřními kroužky a opěrnými plochami pouzdra ponechat mezeru.

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

Třída vůle

Stávající konstrukce využívá ložiska s normální počáteční vnitřní vůlí. Uložení vnějších kroužků s přesahem snižuje vnitřní vůli. Mezi teplotou vnitřních a vnějších kroužků není rozdíl. Určíme provozní vůli.



1. Počáteční vnitřní vůle
min./prům./max.60 / 80 / 100 μm
→ Údaje o ložisku. Hodnoty získány z tabulky 5.


2. Zmenšení vůle způsobené uložením s přesahem

Vnitřní kroužek není uložen s přesahem, proto použijte:

Δrfit = Δ2 f2Snížení vůle v důsledku uložení s přesahem

Získejte hodnoty pro:
Výsledky:
d/D
0,56
f2
0,88
Δ2min./prům./max.-60 / -36 / -11 μm
Δrfitmin./prům./max.-53-31-10 μm


3. Vnitřní vůle po montáži
min./prům./max.7 / 49 / 90 μm

Z výsledku vyplývá, že Normální vnitřní vůle je dostatečná.



Další konstrukční vlastnosti

Standardní provedení (ocelová klec, Normální rozměrové tolerance, geometrické tolerance P5) vyhovuje požadavkům použití.

Konečné označení: 22218 E

Těsnění, montáž a demontáž
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Těsnění

Stávající konstrukce používá jednoduchá štěrbinová těsnění. Tato těsnění jsou dostatečná, neboť dutiny v náboji jsou zcela vyplněny plastickým mazivem a provozní otáčky jsou velmi nízké. Budou však vyžadovat domazávání za účelem vypuzení případných nečistot. Celkovou spotřebu plastického maziva za provozní životnost aplikace lze snížit použitím hřídelových těsnicích kroužků, např. 90x10x10 HMS5 RG.

Souhrnné závěry

Vhodnou volbou pro dané použití jsou ložiska SKF Explorer 22218 E. Vysokou výkonnost zajistí mazání plastickými mazivy SKF LGEP 2, LGEM 2 nebo LGEV 2. Spotřebu plastického maziva lze snížit použitím hřídelového těsnicího kroužku. Případně lze použít ložisko s těsněním (BS2-2218-2RS/VT143).

SKF logo