Jako cechy materiału łożyskowanego wymienia się przede wszystkim dobrą odkształcalność oraz odporność na korozję i zużycie. Nie bez znaczenia pozostaje również wytrzymałość zmęczeniowa, dobre przewodnictwo cieplne, stabilność geometryczna i dobra obrabialność.
Czyszczenie i smarowanie
Proces smarowania łożysk ślizgowych zazwyczaj oparty jest na smarach plastycznych zawierających mydła: Al, Li, Mg, Ca oraz Na. Oprócz tego używa się smarów stałych z substancjami, takimi jak grafit, disiarczek molibdenu, azotek boru, mika, boraks, siarczan srebra, jodek ołowiawy oraz wernikulit. Często używa się także substancji organicznych, takich jak wosk czy stałe kwasy tłuszczowe.
Łożyska toczne zazwyczaj smarowane są smarami plastycznymi. Jeżeli przemawiają za tym zarówno względy ekonomiczne, jak i konstrukcyjne, warto zastosować oleje. Jest do dobre rozwiązanie w przypadku łożysk, które pracują w wysokiej temperaturze. Oleje warto zastosować również w wałach skrzyń przekładniowych oraz aplikacjach silnie obciążonych, szybkoobrotowych oraz w systemach smarowania obiegowego.
Używa się również olejów mineralnych lub syntetycznych z podwyższonymi właściwościami przeciwzużyciowymi i przeciwzatarciowymi. Jakie zatem parametry oleju należy wziąć pod uwagę przy smarowaniu łożysk ślizgowych? Ważna jest lepkość kinetyczna, a także temperatura płynięcia oleju. Istotne jest, aby ten drugi parametr był niższy od minimalnej temperatury uruchamiania łożyska o około 10°C. Szczególną uwagę należy zwrócić na łożyska, które pracują w szerokim zakresie temperatur. Wskaźnik lepkości powinien być wtedy możliwie najwyższy.
Niejednokrotnie podczas usuwania awarii, czy też prowadzenia czynności związanych z konserwacją konieczne jest wyczyszczenie łożyska. Stąd też zastosowanie znajdują preparaty myjąco-zabezpieczające. Najczęściej produkowane są z lekkich olejów mineralnych. Należy zwrócić uwagę, że substancje tego typu są ekologiczne, a co najważniejsze – bezpieczne dla zdrowia pracowników. Istotne jest również wysokie bezpieczeństwo pożarowe. Typowy preparat używany jest przy myciu metalowych części maszyn, zwłaszcza łożysk w celu usunięcia środków smarnych, czyli olejów i smarów plastycznych. Zastosowanie obejmuje również mycie zakonserwowanych elementów stalowych maszyn i urządzeń. Łożysko można również wyczyścić odpowiednim rozpuszczalnikiem (benzyna lakowa, nafta itp.) Może to być również czysta nafta ługowana.
Diagnostyka drganiowa
Popularną metodą, która ma na celu diagnozowanie stanu łożysk, jest wykonywanie okresowych lub ciągłych pomiarów szerokopasmowych poziomów drgań. Podczas pomiarów analizuje się zmiany poziomu drgań w szerokich pasmach częstotliwości, czyli od 2 Hz do 10 kHz. Pozyskane poziomy drgań węzłów łożyskowych porównuje się z wartościami granicznymi. Pomiary tego typu wykonywane są na obudowach łożysk, na tarczach łożyskowych lub na korpusie maszyny w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach: w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału w kierunku poziomym i pionowym oraz wzdłuż osi wału na wysokości osi, możliwie jak najbliżej wału.
Podczas pomiaru drgań bazuje się także na pomiarze współczynnika szczytu, który stanowi stosunek wartości szczytowej sygnału drganiowego do jego wartości skutecznej w danym przedziale częstotliwości drgań. Bardzo często metoda ta wykorzystuje pomiary przyspieszenia drgań, w których istotną rolę odgrywa zmiana współczynnika szczytu podczas eksploatacji maszyny. Jeżeli współczynnik szczytu wzrasta, to pogarsza się stan łożyska tocznego. Jednak w ostatniej fazie uszkodzenia wartość współczynnika szczytu może zmaleć.
Celem uzyskania informacji o przyczynach i stopniu zaawansowania uszkodzeń maszyny przeprowadza się analizę częstotliwościową drgań, nazywaną także widmową. Metoda ta ma na celu rozkładanie sygnału drganiowego na składowe o różnych częstotliwościach. Analizując wzrost poziomów składowych oraz ich częstotliwości, zyskuje się informacje o częściach maszyny, które ulegają usterkom.
Kolejna metoda to tzw. analiza obwiedni sygnału. W tym przypadku sygnał drganiowy, który wychodzi z czujnika, jest wstępnie filtrowany, po czym wyznacza się widmo powstałej obwiedni sygnału. Powstałe widmo sygnału drganiowego może zawierać składowe o częstotliwości odpowiadającej defektom elementów łożyska.
Istotną rolę podczas diagnostyki drganiowej łożysk odgrywa metoda Shock Pulse Method. Jako jej zalety wymienia się przede wszystkim szybkie, a zarazem łatwe i pewne przeprowadzenie oceny stanu łożysk z elementami tocznymi. Wraz z okresem użytkowania łożysk mogą się pojawić uderzenia pomiędzy obciążonym elementem tocznym a bieżnią. Przetwornik przyrządu pomiarowego ma na celu wykrywanie bić. Wielkość generowanych impulsów elektrycznych jest proporcjonalna do wielkości uderzenia. Typowe uszkodzenia łożysk, takie jak kratery czy pęknięcia bieżni, generują początkowo impulsy uderzeniowe w regularnych przedziałach. W momencie wzrostu uszkodzenia częstotliwość bić traci swoją regularność.
Łożyska specjalne
Dużym uznaniem cieszą się łożyska odporne na wysoką temperaturę. Bardzo często są to łożyska całoceramiczne. Konstrukcja elementów tego typu nie uwzględnia koszyka. Zarówno bieżnie, jak i kulki wykonane są z materiału ceramicznego. Tym sposobem zyskuje się odporność na wysoką i niską temperaturę. Istotna jest możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur wynoszącym od -50 do 1350°C. Brak koszyka pozwala na zastosowanie łożyska w najtrudniejszych warunkach. Do zalet takiego rozwiązania należy zaliczyć odporność na korozję. Wynika to stąd, że tworzywa ceramiczne cechują się dużą odpornością chemiczną nawet w wysokich temperaturach. Łożyska wykonane z takiego tworzywa instaluje się na przykład w kwasie lub w jego oparach. Kluczową kwestię odgrywa także niemagnetyczność. Stąd też materiały ceramiczne mogą bez zakłóceń pracować w polu magnetycznym. Nie bez znaczenia pozostaje również trwałość, twardość i bardzo dobra odporność na ścieranie. Łożyska ceramiczne nie wymagają smarowania nawet w najtrudniejszych warunkach pracy. Na przykład w procesie produkcji łożysk ceramicznych tocznych i ślizgowych firmy Ceramit bazuje się na materiałach, takich jak dwutlenek cyrkonu, azotek krzemu oraz węglik krzemu. Cechują się dobrymi właściwościami fizycznymi, co pozwala na stosowanie w najtrudniejszych warunkach. Łożyska ceramiczne są szeroko stosowane w szczególności w przemyśle chemicznym (pompy, transportery), spożywczym (urządzenia wymagające atestu na kontakt z żywnością), morskim (części narażone na kontakt z wodą morską), a także metalurgicznym (transport w piecach).
Wybrane modele łożysk firmy SKF przeznaczone są do pracy w wysokich i niskich temperaturach. Nie zawierają kanałów do wkładania tulejek. Modele są w stanie przenosić średniej wielkości obciążenie osiowe, z wyjątkiem obciążeń promieniowych. Jako zalety tych produktów wymienia się duży wewnętrzny luz promieniowy oraz specjalne koszyki. Luz o odpowiedniej wielkości ma na celu zapobieganie zatarciu łożyska nawet przy jego gwałtownym ochłodzeniu. Zarówno wszystkie powierzchnie łożyska, jak i blaszki ochronne pokryte są fosforanem manganu. Tym sposobem zyskuje się zabezpieczenie antykorozyjne oraz lepsze właściwości robocze. Łożyska o konstrukcji 2Z/VA208 są wyposażone w koszyk segmentowy z grafitu i można je stosować w temperaturze od -150 do 350°C. Poszczególne segmenty oddzielają kulki oraz zapewniają odpowiednie smarowanie. W łożyskach tego rodzaju przewidziano dwie blaszki ochronne, które gwarantują prowadzenie osiowe segmentów koszyka i zapobiegają przedostawaniu się stałych zanieczyszczeń. Niewielkie ilości proszku grafitowego wydostające się z koszyka podczas obracania odpowiedzialne są za smarowanie łożyska.
Autor: Damian Żabicki
