Łożyska walcowe

Czym są łożyska walcowe?

Łożyska walcowe to jeden z najważniejszych i najczęściej stosowanych typów łożysk tocznych, wyróżniający się wyjątkową zdolnością do przenoszenia dużych obciążeń promieniowych. Zamiast kulek, jak w klasycznych łożyskach kulkowych, wykorzystują one walce jako elementy toczne, co pozwala na zwiększenie powierzchni styku z bieżniami, a tym samym – znaczące zwiększenie nośności. Dzięki temu łożyska walcowe doskonale sprawdzają się w warunkach intensywnej eksploatacji, zarówno w układach szybkobieżnych, jak i pod dużym obciążeniem.

Ich konstrukcja została opracowana z myślą o zapewnieniu wysokiej precyzji prowadzenia elementów obracających się, stabilności pracy w długim okresie oraz odporności na zmienne warunki środowiskowe. Są to łożyska, które łączą w sobie prostotę budowy i możliwość zaawansowanej konfiguracji, co czyni je wyjątkowo uniwersalnym rozwiązaniem technicznym.

Budowa i charakterystyka

Typowe łożysko walcowe składa się z:

• pierścienia wewnętrznego,
• pierścienia zewnętrznego,
• walców tocznych,
• koszyka, który prowadzi i separuje elementy toczne.

W zależności od wersji konstrukcyjnej, pierścienie mogą posiadać obrzeża ograniczające – elementy służące do prowadzenia walców oraz umożliwiające przenoszenie niewielkich sił osiowych w jednym lub obu kierunkach. Istnieją również wersje, w których obrzeża są obecne tylko na jednym pierścieniu lub wcale, co pozwala na kompensację wydłużeń cieplnych i niewielkich przesunięć wału względem obudowy.

Cechą wyróżniającą wiele łożysk walcowych jest ich rozłączna budowa – osobne osadzanie pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego ułatwia zarówno montaż, jak i diagnostykę techniczną. To ważna zaleta, zwłaszcza w przypadku zastosowań wymagających częstego serwisowania lub pracy w trudno dostępnych układach.

Główne zalety łożysk walcowych

• Bardzo wysoka nośność promieniowa – dzięki dużej powierzchni styku walców z bieżniami,
• Możliwość pracy przy wysokich prędkościach obrotowych, szczególnie w wersjach precyzyjnych,
• Duża sztywność osiowa, istotna w układach, gdzie minimalne ugięcia są niedopuszczalne,
• Modularna budowa i rozłączność elementów, która znacząco skraca czas montażu i demontażu,
• Odporność na wibracje, przeciążenia i zmienne warunki pracy – w tym zmiany temperatury, ciśnienia czy obciążeń dynamicznych,
• Wysoka żywotność, zwłaszcza przy prawidłowym doborze środka smarnego i jakości wykonania otoczenia łożyskowego.

Przegląd konstrukcji łożysk walcowych

Łożyska walcowe występują w wielu odmianach – różniących się kształtem bieżni, obecnością ograniczników osiowych, liczbą rzędów elementów tocznych oraz rodzajem zastosowanego koszyka. Dobór odpowiedniej konstrukcji powinien być ściśle powiązany z wymaganiami aplikacji.

Najważniejsze typy konstrukcyjne (bez wchodzenia w szczegóły ich działania):

• N i NU – umożliwiają przesuw osiowy między wałem a obudową,
• NJ – z ogranicznikiem osiowym w jednym kierunku,
• NUP – z ogranicznikami osiowymi w obu kierunkach,
• NN, NNU, SL – łożyska wielorzędowe, o zwiększonej nośności i sztywności,

Zastosowania przemysłowe łożysk walcowych

Ze względu na wysoką trwałość, odporność na obciążenia i uniwersalność, łożyska walcowe są wykorzystywane m.in. w:

• napędach głównych i pomocniczych maszyn przemysłowych,
• silnikach dużej mocy i generatorach,
• maszynach papierniczych i drukarskich,
• obrabiarkach CNC i wrzecionach,
• układach przeniesienia napędu (przekładnie, skrzynie biegów, dyferencjały),
• turbinach parowych i gazowych,
• walcarkach, mieszalnikach przemysłowych, granulatorach.

Wszystkie te zastosowania łączy potrzeba zapewnienia maksymalnej niezawodności oraz precyzyjnego prowadzenia ruchu obrotowego pod znacznym obciążeniem.

Łożyska walcowe izolowane elektrycznie

W wielu zastosowaniach, zwłaszcza w silnikach elektrycznych, generatorach oraz napędach z przetwornicą częstotliwości, istnieje ryzyko przepływu prądów elektrycznych przez elementy toczne łożyska. Może to prowadzić do uszkodzeń powierzchni bieżni, powstawania mikrowżerów oraz szybkiego zużycia smaru. Aby zapobiec tym zjawiskom, stosuje się specjalne łożyska walcowe z powłoką izolacyjną.

Takie łożyska najczęściej posiadają:

• powłokę ceramiczną na zewnętrznym lub wewnętrznym pierścieniu (najczęściej tlenek glinu),
• izolującą warstwę ochronną o grubości kilku setnych milimetra,
• odporność na napięcia do kilku kV w zależności od konstrukcji.

Zastosowanie powłoki elektroizolacyjnej pozwala chronić układ przed przepięciami i zapobiega niepożądanemu przepływowi prądu przez łożysko, co znacząco wydłuża jego żywotność i zmniejsza ryzyko awarii. Łożyska te są często oznaczane dodatkowymi symbolami, np. SQ77 (NKE), VL0241 (SKF), J20 (FAG).

Dobór, oznaczenia i montaż

Oznaczenia łożysk walcowych (np. NU2205, N309, NUP2310, NN3024K) zawierają informacje na temat:

• liczby rzędów walców,
• możliwości przenoszenia sił osiowych,
• średnicy wewnętrznej,
• tolerancji wykonania,
• sposobu mocowania (np. otwór stożkowy lub walcowy).

Montaż łożysk walcowych, mimo że technicznie prosty dzięki rozłączności, wymaga staranności i doświadczenia. Niewłaściwe osadzenie, przekroczenie dopuszczalnych luzów lub zastosowanie nieodpowiedniego smaru może skrócić ich trwałość nawet kilkukrotnie. Dlatego tak ważne są:

• dokładne pomiary wału i oprawy,
• zastosowanie odpowiednich narzędzi montażowych,
• kontrola temperatury podczas nagrzewania i osadzania elementów.

Podsumowanie

Łożyska walcowe to niezastąpiony element nowoczesnych układów mechanicznych, szczególnie tam, gdzie wymagane są wysokie obciążenia promieniowe, stabilność i łatwość serwisowania. Ich różnorodność konstrukcyjna, wysoka trwałość oraz możliwości konfiguracji czynią je jednym z najwszechstronniejszych rozwiązań w dziedzinie techniki łożyskowej. Stanowią doskonały wybór zarówno dla aplikacji standardowych, jak i tych najbardziej wymagających.

Sprawdź również

• Łożyska walcowe jednorzędowe
• Łożyska walcowe wielorzędowe
• Łożyska walcowe wzdłużne (oporowe)
• Złożenia i pierścienie oporowe łożyska walcowego
• Łożyska przemysłowe, toczne
• Łożyska kulkowe
• Łożyska stożkowe
• Łożyska baryłkowe
• Łożyska igiełkowe
• Łożyska kombinowane
• Łożyska ślizgowe
• Rolki prowadzące