Łożyska walcowe wielorzędowe

Czym są łożyska walcowe wielorzędowe?

Łożyska walcowe wielorzędowe to grupa łożysk tocznych przeznaczonych do pracy w warunkach ekstremalnych obciążeń promieniowych i bardzo wysokiej sztywności. W odróżnieniu od łożysk jednorzędowych, konstrukcja wielorzędowa zawiera dwa, trzy, a nawet cztery równoległe rzędy walców, co znacząco zwiększa ich nośność i odporność na przeciążenia.

Zastosowanie wielu rzędów elementów tocznych umożliwia jednocześnie zachowanie stosunkowo kompaktowej konstrukcji oraz efektywną pracę w warunkach dużych sił dynamicznych. To sprawia, że łożyska te znajdują zastosowanie w najbardziej wymagających aplikacjach przemysłowych, takich jak walcownie, przenośniki taśmowe, turbiny, wirniki czy wrzeciona obrabiarek ciężkich.

Budowa i właściwości

Podstawowe cechy łożysk walcowych wielorzędowych:

• Zwiększona liczba rzędów walców – zapewnia bardzo dużą nośność przy zachowaniu zwartości konstrukcji,
• Sztywność osiowa i promieniowa – krytyczna w maszynach o wysokiej precyzji lub dużej masie ruchomych części,
• Niska podatność na odkształcenia – elementy toczne rozkładają siły równomiernie,
• Rozłączna konstrukcja – umożliwia łatwy montaż i demontaż, nawet w ograniczonej przestrzeni,
• Brak możliwości kompensacji przemieszczeń osiowych – w wielu wariantach wymaga zastosowania drugiego łożyska ustalającego.

Łożyska walcowe dwurzędowe najczęściej występują w wersji NN i NNU z oznaczeniami różniącymi się między producentami.

Typy konstrukcyjne

Łożyska walcowe wielorzędowe dostępne są w kilku podstawowych konstrukcjach – różnią się rozmieszczeniem obrzeży oraz sposobem prowadzenia elementów tocznych. Najczęściej spotykane warianty to:

NN (np. NN30xx, NN49xx)

• Łożyska dwurzędowe z dwoma pełnymi obrzeżami na pierścieniu zewnętrznym i bez obrzeży na wewnętrznym,
• Wysoka nośność promieniowa,
• Często stosowane w obrabiarkach i wrzecionach.

NNU (np. NNU49xx)

• Odwrócony układ: dwa obrzeża na pierścieniu wewnętrznym, brak obrzeży na zewnętrznym,
• Przeznaczone do montażu w oprawach,
• Zapewniają bardzo stabilną pracę, dobrą koncentryczność.

Zalety i ograniczenia

Zalety:

• Bardzo wysoka nośność promieniowa,
• Wysoka sztywność konstrukcji,
• Dobra charakterystyka tłumienia drgań,
• Możliwość pracy w warunkach dużych przeciążeń,
• Rozłączność – ułatwiony serwis.

Ograniczenia:

• Mniejsza prędkość graniczna (szczególnie w wersjach bez koszyka),
• Wrażliwość na niewspółosiowość i błędy montażowe,
• Zwykle nie przenoszą sił osiowych – wymagają współpracy z innymi typami łożysk,
• Wysokie wymagania co do jakości współpracujących powierzchni.

Koszyki i smarowanie

W łożyskach wielorzędowych stosuje się różne rodzaje koszyków, w zależności od konstrukcji i przeznaczenia:

• Koszyki stalowe tłoczone – najczęściej spotykane, trwałe i ekonomiczne,
• Koszyki mosiężne obrabiane maszynowo – do dużych prędkości i temperatur,
• Koszyki z tworzyw sztucznych – ograniczone zastosowanie,
• Łożyska z pełną liczbą elementów tocznych – bez koszyka, większa liczba wałeczków, ale niższa prędkość graniczna.

Smarowanie może odbywać się za pomocą oleju (obieg zamknięty, mgła olejowa) lub smaru stałego (np. w przypadku uszczelnionych łożysk SL04). Kluczowe znaczenie ma dobór środka smarnego o odpowiednich właściwościach lepkościowych i stabilności temperaturowej.

Łożyska walcowe dwurzędowe z pełną liczbą elementów tocznych

Wśród łożysk walcowych wielorzędowych ważną podgrupę stanowią łożyska walcowe dwurzędowe z pełną liczbą elementów tocznych, znane również jako łożyska bez koszyka. Ich cechą charakterystyczną jest brak koszyka, co pozwala na umieszczenie maksymalnej liczby wałeczków wewnątrz łożyska. Taka konstrukcja przekłada się na wyjątkowo wysoką nośność promieniową, przy zachowaniu zwartej budowy. Jednocześnie jednak ogranicza dopuszczalne prędkości obrotowe oraz zwiększa wymagania w zakresie smarowania i warunków pracy.

Typy tych łożysk obejmują:

NNCL

• Trzy obrzeża na pierścieniu wewnętrznym,
• Pierścień zewnętrzny bez obrzeży – umożliwia przemieszczenia osiowe wału względem oprawy w obu kierunkach,
• Dwa pierścienie zabezpieczające utrzymujące łożysko w całości,
• Nie przenosi sił osiowych.

NNCF

• Trzy obrzeża na pierścieniu wewnętrznym,
• Pierścień zewnętrzny z jednym obrzeżem – umożliwia przemieszczenie osiowe w jednym kierunku i ustala pozycję w przeciwnym,
• Jeden pierścień zabezpieczający,
• Przenosi niewielkie siły osiowe w jednym kierunku.

NNC

• Trzy obrzeża na pierścieniu wewnętrznym,
• Pierścień zewnętrzny z jednym obrzeżem i dodatkowym pierścieniem bocznym,
• Może być stosowane jako łożysko ustalające,
• Przenosi niewielkie siły osiowe w obu kierunkach,
• Brak kompensacji osiowej.

NNF

• Stosowane m.in. w zbloczkach, krążkach, urządzeniach dźwigowych,
• Pierścień wewnętrzny dzielony – obie połówki z dwoma obrzeżami i pierścieniem ustalającym,
• Pierścień zewnętrzny z centralnym obrzeżem i rowkami na pierścienie osadcze,
• Obustronnie uszczelnione (np. oznaczenia 2LS, 2LSV, PP), fabrycznie nasmarowane,
• Przenosi niewielkie siły osiowe w obu kierunkach,
• Nie dopuszcza kompensacji osiowej,
• Możliwość dosmarowywania i odporność na zapylenie.

Zastosowania łożysk walcowych wielorzędowych

Ze względu na swoją wytrzymałość i sztywność, łożyska te stosuje się m.in. w:

• Walcarkach i maszynach hutniczych,
• Wrzecionach obrabiarek ciężkich,
• Przekładniach przemysłowych i reduktorach,
• Maszynach papierniczych i tekstylnych,
• Przenośnikach taśmowych i walcach transportowych,
• Sprzęcie górniczym i maszynach do kruszenia.

Oznaczenia i dobór

Przykładowe oznaczenia:

• NN3012K – dwurzędowe łożysko o średnicy otworu 60 mm (typ K – stożkowy otwór wewnętrzny),
• NNU4922 – łożysko czterorzędowe bez obrzeży zewnętrznych,

Przy doborze należy uwzględniać:

• rodzaj obciążeń (promieniowe/osio-promieniowe),
• oczekiwane prędkości obrotowe,
• dostępność systemu smarowania,
• temperatury pracy i środowisko (wilgotność, zapylenie),
• wymagania co do sztywności i dokładności prowadzenia.

Podsumowanie

Łożyska walcowe wielorzędowe to niezastąpiony element w układach narażonych na skrajne obciążenia promieniowe. Dzięki swojej konstrukcji zapewniają dużą stabilność, nośność i trwałość nawet w najbardziej wymagających warunkach pracy. Dobrze dobrane i właściwie eksploatowane pozwalają na wieloletnią, bezawaryjną pracę nawet w ekstremalnych aplikacjach przemysłowych.

Sprawdź również

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