Łożyska walcowe jednorzędowe

Charakterystyka ogólna

Łożyska walcowe jednorzędowe to jeden z najczęściej stosowanych typów łożysk tocznych, zaprojektowanych do efektywnego przenoszenia dużych obciążeń promieniowych przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej sztywności układu oraz niskich oporów toczenia. Dzięki swojej konstrukcji doskonale nadają się do pracy w aplikacjach, w których wymagane jest precyzyjne prowadzenie wału oraz odporność na przeciążenia i wibracje.

W łożyskach tych zastosowano walce cylindryczne jako elementy toczne, co zapewnia większą powierzchnię styku z bieżniami w porównaniu z łożyskami kulkowymi. W efekcie osiąga się znaczną nośność, nawet przy kompaktowych wymiarach zewnętrznych.

Typy konstrukcji łożysk walcowych jednorzędowych

W zależności od liczby i rozmieszczenia obrzeży na pierścieniach wewnętrznym i zewnętrznym, wyróżnia się kilka podstawowych odmian konstrukcyjnych łożysk walcowych jednorzędowych:

NU

• Pierścień zewnętrzny: dwa obrzeża,
• Pierścień wewnętrzny: bez obrzeży,
• Możliwość kompensacji osiowej: tak (w obu kierunkach),
• Nie przenosi obciążeń osiowych.

N

• Pierścień zewnętrzny: bez obrzeży,
• Pierścień wewnętrzny: dwa obrzeża,
• Możliwość kompensacji osiowej: tak (w obu kierunkach),
• Nie przenosi obciążeń osiowych.

NJ

• Pierścień zewnętrzny: jedno obrzeże,
• Pierścień wewnętrzny: dwa obrzeża,
• Możliwość przenoszenia obciążeń osiowych: tak (w jednym kierunku).

NUP

• Pierścień zewnętrzny: jedno obrzeże + dodatkowy pierścień ustalający,
• Pierścień wewnętrzny: dwa obrzeża,
• Możliwość przenoszenia obciążeń osiowych: tak (w obu kierunkach).

NF, NP, NH, NUJ, NJP, NUB

Istnieje również szereg konstrukcji specjalnych, np.:

• NF: jedno obrzeże na zewnątrz, dwa wewnątrz,
• NP: jak NF, ale z dodatkowym pierścieniem ustalającym,
• NH: połączenie NJ i pierścienia kątowego HJ,
• NUJ, NJP: umożliwiają konfigurację z ustalaniem osiowym,
• NUB: z przedłużonym pierścieniem wewnętrznym do kompensacji przesunięć.

Materiały i rodzaje koszyków

Koszyk w łożysku walcowym pełni funkcję prowadzenia i separowania elementów tocznych. Dobór odpowiedniego materiału koszyka zależy od warunków eksploatacji, temperatury, obciążeń oraz wymagań dotyczących smarowania. Obecnie w mniejszych łożyskach stożkowych jednorzędowych, standardowo stosowane są koszyki z tworzywa sztucznego: np. TVP2 (NKE, FAG), P (SKF).

Koszyki stalowe tłoczone

• Materiał: stal niskowęglowa,
• Zastosowanie: standardowe aplikacje,
• Zalety: dobra odporność mechaniczna, niskie koszty.

Koszyki mosiężne obrabiane maszynowo

• Materiał: mosiądz,
• Zastosowanie: wysoka prędkość, wysokie temperatury,
• Zalety: odporność na korozję, trwałość, niski współczynnik tarcia.

Koszyki poliamidowe (PA66 zbrojone włóknem szklanym)

• Materiał: tworzywo sztuczne,
• Zastosowanie: aplikacje o średnim obciążeniu, cicha praca,
• Zalety: niska masa, odporność chemiczna, dobre właściwości ślizgowe.

Łożyska walcowe jednorzędowe bez koszyka (z pełną liczbą elementów tocznych)

Specjalne wykonanie przeznaczone do przenoszenia największych obciążeń osiowych, przy niewielkich prędkościach obrotowych. Zwykle oznaczane dodatkowo literą „V”

Zastosowania łożysk jednorzędowych

Łożyska walcowe jednorzędowe są szeroko stosowane w:

• silnikach elektrycznych i przekładniach przemysłowych,
• agregatach pompowych i wentylatorach,
• maszynach budowlanych i obrabiarkach,
• urządzeniach transportu wewnętrznego,
• układach napędowych maszyn papierniczych i górniczych.

Dzięki dużej różnorodności typów konstrukcyjnych i koszyków możliwe jest ich precyzyjne dopasowanie do warunków pracy i wymagań technicznych danej aplikacji.

Montaż, eksploatacja i trwałość

Prawidłowy montaż łożysk walcowych jednorzędowych ma kluczowe znaczenie dla ich trwałości i bezawaryjnej pracy. Dzięki rozłącznej budowie pierścieni (wewnętrznego i zewnętrznego), montaż jest ułatwiony, jednak wymaga zachowania odpowiednich tolerancji i zastosowania właściwego wyposażenia montażowego. W przypadku montażu na gorąco należy ściśle kontrolować temperaturę, aby uniknąć uszkodzeń powierzchni bieżni lub zdeformowania koszyka.

Ważne zasady eksploatacyjne:

• Utrzymanie odpowiedniego luzu promieniowego i osiowego,
• Stosowanie odpowiednich środków smarnych (smary litowe, oleje syntetyczne),
• Regularna inspekcja stanu technicznego łożyska – pomiar luzów, kontrola hałasu, analiza drgań,
• Ochrona przed zanieczyszczeniami – dobór odpowiedniego uszczelnienia lub montaż w komorze ochronnej.

W praktyce dobrze eksploatowane łożyska walcowe jednorzędowe osiągają przebiegi liczone w dziesiątkach tysięcy godzin pracy. W wielu przypadkach, np. w obrabiarkach CNC czy silnikach prądu przemiennego, ich żywotność jest równa żywotności całego podzespołu.

Typowe awarie i diagnostyka

Mimo wysokiej trwałości, także łożyska walcowe jednorzędowe mogą ulec uszkodzeniom wynikającym z niewłaściwej eksploatacji, błędów montażowych lub warunków pracy. Do najczęstszych awarii należą:

• Łuszczenie bieżni – spowodowane przeciążeniem lub niewłaściwym luzem promieniowym,
• Zużycie koszyka – wynik działania zanieczyszczeń lub braku smarowania,
• Korozja cierna (fretting corrosion) – powstaje przy mikroruchach między pierścieniem a oprawą lub wałem,
• Pęknięcia pierścieni – efekt zbyt ciasnego pasowania lub montażu „na siłę”,
• Uszkodzenia powierzchni tocznych – związane z przepływem prądu przez łożysko (w silnikach z falownikiem).

Aby zapobiec awariom, stosuje się zaawansowane metody diagnostyki, takie jak:

• analiza sygnału drganiowego (Vibration Analysis),
• analiza termograficzna (np. wykrywanie lokalnych przegrzań),
• pomiar luzu przy pomocy czujników zegarowych,
• analiza stanu smaru (np. pod kątem obecności cząstek metalu lub wody).

Wczesne wykrycie symptomów uszkodzenia pozwala na planowanie przestojów serwisowych, minimalizację kosztów oraz zabezpieczenie maszyn przed poważniejszymi awariami.

Podsumowanie

Łożyska walcowe jednorzędowe to wszechstronne i niezwykle trwałe komponenty techniczne, które można dostosować do niemal każdego środowiska pracy. Szeroka oferta wariantów konstrukcyjnych, możliwość kompensacji przemieszczeń osiowych, zdolność przenoszenia obciążeń osiowych oraz dostępność różnych materiałów koszyków czynią je podstawowym rozwiązaniem w projektowaniu nowoczesnych maszyn i urządzeń przemysłowych.

Sprawdź również

• Łożyska walcowe
• Łożyska walcowe wielorzędowe
• Łożyska walcowe wzdłużne (oporowe)
• Złożenia i pierścienie oporowe łożyska walcowego