Jak wybrać łożyska samosmarujące: najlepsze materiały, trwałość, montaż i przypadki użycia

Łożyska samosmarujące to zaprojektowane komponenty zaprojektowane do pracy bez zewnętrznego smaru lub oleju, osadzające smary bezpośrednio w materiale łożyska. Stosowane w ciężkich maszynach, układach motoryzacyjnych i precyzyjnych instrumentach, redukują cykle konserwacji nawet o 90% w porównaniu z łożyskami konwencjonalnymi. Ten przewodnik odpowiada na cztery najważniejsze pytania, które kupujący i inżynierowie zadają przed określeniem specyfikacji łożyska samosmarujące dla nowej lub istniejącej aplikacji.

Które łożysko samosmarujące wytrzymuje najdłużej?

Najdłużej utrzymujący się łożyska samosmarujące to kompozytowe typy pokryte PTFE i spiekanego brązu i grafitu, o wytrzymałości przekraczającej 50 000 godzin pracy przy prawidłowych warunkach obciążenia i prędkości.

Trwałość zależy od kombinacji materiału bazowego, wbudowanego środka smarnego, obciążenia i środowiska pracy. Poniższa tabela porównuje cztery główne typy pod względem oczekiwanej żywotności w umiarkowanych warunkach przemysłowych:

Jakie materiały nadają się do łożysk samosmarujących?

Wybór materiału jest najważniejszą decyzją przy określaniu specyfikacji łożyska samosmarujące . Cztery rodziny materiałów obejmują zdecydowaną większość zastosowań przemysłowych.

Jak prawidłowo zamontować łożyska samosmarujące

Nieprawidłowy montaż jest główną przyczyną przedwczesnych awarii łożyska samosmarujące . Wykonaj te pięć kroków, aby osiągnąć żywotność projektową.

1. Oczyścić otwór obudowy — Usuń wszystkie zadziory, wióry i zanieczyszczenia powierzchni. Zmierzyć średnicę otworu, aby upewnić się, że odpowiada ona pasowaniu wciskowemu określonemu dla łożyska (zwykle tolerancja H7 w przypadku konstrukcji wciskanych). Jakikolwiek olej lub smar w otworze oprawy pogarsza przyczepność typów wzmocnionych PTFE.
2. Użyj prasy lub trzpienia — Nigdy nie uderzaj młotkiem bezpośrednio w powierzchnię łożyska. Zastosuj równomiernie siłę za pomocą trzpienia o odpowiednim rozmiarze lub prasy hydraulicznej. W przypadku tulei kołnierzowych należy docisnąć od strony kołnierza, aby uniknąć zapadnięcia się ścianki łożyska.
3. Po naciśnięciu sprawdź identyfikator — Wtłaczanie zmniejsza średnicę wewnętrzną o 0,01 – 0,05 mm w zależności od grubości ścianki i materiału obudowy. Zmierzyć ostateczny otwór i rozwiercić, jeśli jest to konieczne, aby przywrócić określony luz na wale (zwykle 0,02 – 0,08 mm dla łożysk ślizgowych).
4. Dokładnie wyrównaj wał — Niewspółosiowość kątowa przekraczająca 0,5 stopnia powoduje obciążenie krawędzi, które może zmniejszyć trwałość łożyska o 60% lub więcej. Podczas pierwszej instalacji użyj sprawdzianów wyrównania. W przypadku zastosowań oscylacyjnych należy sprawdzić, czy zakres ruchu kątowego mieści się w określonym łuku łożyska.
5. Docieranie przy zmniejszonym obciążeniu — W przypadku kompozytów grafitowych lub PTFE pracować przy 30–50% obciążenia znamionowego przez pierwsze 4–8 godzin. Umożliwia to przeniesienie filmu smarnego na powierzchnię wału i utworzenie warstwy ochronnej przed rozpoczęciem pełnego obciążenia.

Które zastosowania wymagają łożysk samosmarujących?

W niektórych środowiskach pracy konwencjonalne łożyska smarowane są niepraktyczne lub niebezpieczne. Łożyska samosmarujące stanowią standardową specyfikację w sześciu głównych kategoriach zastosowań.

• Przetwarzanie żywności i napojów — Zanieczyszczenie smarem stanowi naruszenie bezpieczeństwa żywności. Łożyska z PTFE i polimeru działają bez smaru w środowiskach płukania, spełniając bezkompromisowo przepisy FDA i UE dotyczące kontaktu z żywnością.
• Lotnictwo i obrona — Masa, dostęp konserwacyjny i ekstremalne wahania temperatury (-55°C do 260°C) wykluczają smar. Łożyska sferyczne wyłożone PTFE są standardem w powierzchniach sterowych lotu, drzwiach podwozia i słupach silnika.
• Sprzęt budowlany i górniczy — Wysięgniki koparki, ramiona ładowarki i sworznie obrotowe kruszarki pracują w warunkach ściernych i zapylonych, co powoduje wypłukiwanie konwencjonalnego smaru w ciągu kilku godzin. Tuleje brązowo-grafitowe tolerują to środowisko i nie wymagają ponownego smarowania pomiędzy remontami.
• Morskie i offshore — Słona woda szybko niszczy standardowe łożyska metalowe. Tuleje z nylonu i PEEK wypełnione włóknem szklanym są całkowicie odporne na korozję pod wpływem wody morskiej i są stosowane w czopach steru, płetwach stabilizatorów i systemach wind kotwicznych.
• Sprzęt medyczny i pomieszczenia czyste — Maszyny MRI, roboty chirurgiczne i narzędzia do produkcji półprzewodników nie wymagają zanieczyszczenia cząstkami stałymi. Łożyska kompozytowe PTFE spełniają normy ISO 14644 dotyczące pomieszczeń czystych, nie emitując oparów smaru.
• Maszyny rolnicze — Kombajny zbożowe, sadzarki i głowice nawadniające pracują w cyklu przez sezony polowe z minimalnymi przestojami. Spiekane łożyska z brązu i grafitu w połączeniach i punktach obrotu całkowicie eliminują sezonowe smarowanie.

Często zadawane pytania

Czy łożyska samosmarujące można stosować ze smarem zewnętrznym?

W większości przypadków dodanie smaru do łożysko samosmarujące nie szkodzi, ale nie zapewnia korzyści w normalnych warunkach pracy. W przypadku brązów spiekanych okazjonalne lekkie naoliwienie może wydłużyć żywotność w zastosowaniach wymagających dużych prędkości lub wysokich temperatur, gdzie zbiornik oleju bazowego jest częściowo wyczerpany. Łożysk wyłożonych PTFE nie należy nigdy smarować, ponieważ zanieczyszczenia zakłócają warstwę transferową zapewniającą smarowanie.

Jakie maksymalne obciążenie może wytrzymać łożysko samosmarujące?

Nośność statyczna różni się znacznie w zależności od materiału: łożyska ze spiekanego brązu i grafitu zwykle wytrzymują ciśnienie 60–100 MPa, kompozyty PTFE do 250 MPa w warunkach statycznych, a typy polimerów 20–60 MPa. Nośności dynamiczne są o 30–50% niższe. Zawsze wybieraj na podstawie wartości PV (ciśnienie x prędkość), a nie samego obciążenia, aby uwzględnić wytwarzanie ciepła na granicy faz.

Po czym poznać, że łożysko samosmarujące wymaga wymiany?

Podstawowymi wskaźnikami wymiany są mierzalne zużycie przekraczające luz projektowy (zazwyczaj 0,1 – 0,3 mm poza luzem nowej części), widoczne zarysowania lub rozwarstwienie tulei, luz lub wibracje na wale wcześniej gładkich czopów oraz nietypowy hałas podczas pracy. W przeciwieństwie do łożysk nasmarowanych nie ma harmonogramu smarowania — wymiana następuje wyłącznie na podstawie pomiaru zużycia lub monitorowania stanu.

Czy łożyska samosmarujące nadają się do zastosowań wymagających dużych prędkości?

Ograniczenia prędkości różnią się znacznie w zależności od materiału. Brąz spiekany impregnowany olejem niezawodnie wytrzymuje prędkości powierzchniowe do 3 m/s. Wkładki z kompozytu PTFE są zoptymalizowane pod kątem oscylacji lub ciągłego obrotu z niską prędkością poniżej 0,5 m/s. W przypadku dużych prędkości ciągłych obrotów powyżej 5 m/s właściwym wyborem są łożyska polimerowe z wypełniaczem PTFE lub specjalne gatunki węglowo-grafitowe. Zawsze sprawdzaj limit PV producenta przed określeniem któregokolwiek łożysko samosmarujące w służbie dużej prędkości.