Łożyska toczne są bardzo precyzyjnymi elementami maszyn, których żywotność bezpośrednio wpływa na ich osiągi.
Na przykład nominalna żywotność łożysk w pompach odśrodkowych może wynosić od 20 tys. do 80 tys. godz., w przemysłowych skrzyniach przekładniowych (reduktorach) od 5 tys. do 20 tys. godzin. Jednakże rzeczywista żywotność uzależniona jest od wielu czynników. Przedwczesne uszkodzenia łożysk powodują kosztowne przestoje sprzętu, czasem nawet z bardzo poważnymi konsekwencjami.
Eksperci od spraw łożysk z NKE Austria przedstawiają pewne proste, lecz praktyczne wskazówki mające na celu optymalizację osiągów łożysk.
Optymalizacja okresu żywotności łożyska ma swój początek we właściwym wyborze łożyska
Już w fazie projektowania konstruktorzy mogą zwiększyć określoną żywotność łożyska, a tym samym osiągi danego sprzętu poprzez dobór właściwych łożysk do określonego zastosowania. Wymaga to wzięcia pod uwagę wielu czynników, takich jak obciążenia, sztywność, przewidywana żywotność łożyska, środowisko, w jakim pracuje łożysko itp. Renomowani producenci łożysk mają wieloletnie doświadczenie w różnych przemysłowych zastosowaniach łożysk. Ich pomoc w opracowywaniu rozwiązań elementów łożyskowań może się przyczynić do optymalizacji okresu żywotności łożysk i sprzętu.
Praktyczne wytyczne do zagwarantowania trwałości łożysk
Łożyska pochodzące od renomowanych producentów są wytwarzane zgodnie z najnowszą technologią i podlegają rygorystycznym procedurom zapewnienia jakości. Niemniej jednak, celem zagwarantowania optymalnej żywotności łożysk, należy zwrócić szczególną uwagę na następujące kwestie: właściwe składowanie, staranny montaż i demontaż, odpowiednie smarowanie i przesmarowywanie, odpowiednie monitorowanie warunków pracy, wykonywanie we właściwym czasie czynności obsługowych oraz dobre szkolenie personelu.
Właściwe składowanie
Z zasady wszystkie łożyska powinny być składowane w ich oryginalnych opakowaniach do czasu montażu łożysk. Powinny być trzymane w czystym, nie wilgotnym otoczeniu przy w miarę stabilnej pokojowej temperaturze.
Łożyska toczne powinny być składowane z dala od kurzu, wody oraz agresywnych chemikaliów.
Wibracje i wstrząsy mogą trwale mechanicznie uszkodzić łożyska i z tego względu łożyska nie mogą być na nie narażone podczas transportu i składowania.
W zasadzie wszystkie łożyska muszą być składowane na płasko. Szczególnie łożyska większe, a tym samym cięższe mogą się zdeformować pod własnym ciężarem, kiedy zostaną postawione pionowo i pozostawione tak przez dłuższy czas.
Należy zwrócić szczególną uwagę na składowanie łożysk ze smarem „pre-greased” (uszczelnionych lub osłoniętych). W ciągu długiego okresu składowania smar z takich łożysk może zmienić swoją konsystencję. Może to spowodować zwiększenie do pewnego stopnia hałasu pracy łożyska, kiedy zostanie ono po raz pierwszy uruchomione. Z tego też względu okres składowania takich łożysk powinien być kontrolowany poprzez system FIFO (First In First Out – pierwsze przyszło pierwsze wyszło).
Czystość
Czystość ma kapitalne znaczenie, kiedy mamy do czynienia z łożyskami tocznymi. Powierzchnie robocze pierścieni łożyska i elementów tocznych mają gładkość powierzchni rzędu dziesiątych części mikrometra (1/10 µm lub 0,0001 mm). Takie gładkie powierzchnie są bardzo wrażliwe na uszkodzenia powodowane zanieczyszczeniami. Warstwa smarująca pomiędzy powierzchniami roboczymi ma zwykle grubość od 0,2 do 1 µm. Zanieczyszczenia, których cząsteczki mają większy rozmiar od warstwy smarującej, mogą zostać wtłoczone przez elementy toczne, powodując miejscowe naprężenia w stali łożyskowej, i w końcu spowodować przedwczesne zmęczenie materiału. Zwykły kurz z otoczenia ma rozmiar ziarna o wielkości do 10 µm, co już może uszkodzić łożysko.
Z tego też względu czyste, pozbawione kurzu otoczenie jest niezwykle ważne przy składowaniu i montażu łożysk.
Staranne przygotowanie do montażu
Łożyska powinny być ostrożnie montowane i demontowane za pomocą odpowiednich narzędzi. Eksperci z przemysłu szacują, że 16 procent wszystkich przedwczesnych uszkodzeń łożysk jest spowodowanych ich niewłaściwym montażem.
W przypadku masowego montażu podczas produkcji, warunki są zwykle dokładnie kontrolowane i dostępne jest odpowiednie wyposażenie do zakładania łożysk. Jednakże w przypadku prac obsługowych i przy wymianie łożysk otoczenie może być różne. Z tego też względu niezbędne jest staranne przygotowanie do zakładania łożysk w celu zapewnienia optymalnego okresu żywotności łożysk. Przede wszystkim należy uważnie przestudiować odpowiednią dokumentację, taką jak rysunki, instrukcje obsługi, specyfikacje itp. Wszystkie elementy łożyskowania, takie jak wałki, pierścienie dystansowe, obudowy, osłony, kołnierze itp. muszą być dokładnie wyczyszczone i zabezpieczone przed zanieczyszczeniem. Należy również staranie sprawdzić stan tych wszystkich elementów.
Staranny montaż i demontaż
W zależności od zastosowania, rozmiaru oraz typu łożyska należy wybrać odpowiednią metodę montażu – mechaniczną, termiczną lub hydrauliczną, oraz odpowiednie narzędzia. Siły użyte do montowania łożysk nie powinny być nigdy wywierane poprzez elementy toczne. Mogłoby to łatwo prowadzić do miejscowego nadmiernego obciążenia w obszarze styku elementów tocznych oraz bieżni, co z kolei powoduje przedwczesne uszkodzenie łożysk.
Powierzchnie łożysk nie powinny być nigdy uderzane bezpośrednio żadnymi utwardzonymi narzędziami, takimi jak młotek, wybijak itp. Może to powodować pęknięcie lub odłupanie pierścieni łożyska.
Zawsze należy przestrzegać instrukcji dostawcy odpowiedniego wyposażenia montażowego.
Około 90 procent łożysk tocznych nigdy nie jest demontowane ze sprzętu, w który zostały wmontowane. Zwykle jedynie większe łożyska podlegają demontażowi w ramach planowych programów obsługi zapobiegawczej. Tak samo jak montaż łożysk, również demontaż powinien być starannie przygotowany. Podczas demontażu należy się upewnić, czy nie są uszkodzone takie elementy współpracujące z łożyskiem, jak wał lub obudowa. Do demontażu powinny być zastosowane odpowiednie metody i użyte odpowiednie narzędzia, w zależności od typu łożyska, jego rozmiaru i zastosowania.
Właściwe i wystarczające smarowanie
Smar rozdziela metalowe powierzchnie łożyska, takie jak powierzchnie elementów tocznych, pierścieni i koszyczków, i w ten sposób zmniejsza tarcie, konserwuje części metalowe i chroni przed zanieczyszczeniami i wtrąceniami. Dostępny jest szeroki zakres środków smarnych – obejmujący smar, olej oraz postać stałą smaru, dostosowanych do różnych warunków pracy. Właściwy dobór środka smarnego jest decydującą sprawą dla zapewnienia optymalnego okresu żywotności łożysk i sprzętu.
Środki smarne w łożyskach poddawane są stałemu mechanicznemu obciążeniu powodowanemu przez przetaczanie się elementów tocznych łożyska. Ponadto środki smarne zmieniają swoje chemiczne właściwości w miarę upływu czasu, szczególnie przy wysokich temperaturach roboczych oraz w wilgotnych lub zanieczyszczonych środowiskach. Wszystko to prowadzi do stopniowej utraty właściwości smarnych.
Z tego też powodu łożyska muszą być ponownie przesmarowane w regularnych odstępach czasu celem zapewnienia ich maksymalnej żywotności. Te okresy smarowania uzależnione są od warunków roboczych, takich jak temperatury, prędkości robocze, obciążenia, środowisko itp.
Jedynie w przypadku łożysk ze smarem „pre-greased” (łożysk uszczelnionych lub osłoniętych), to jest łożysk „nasmarowanych do końca żywotności”, żywotność łożyska jest zdeterminowana przez okres żywotności środka smarnego.
Środki smarne muszą być właściwie składowane, zgodnie ze wskazówkami ich producenta. Szczególną uwagę należy zwrócić na trzymanie środków smarnych w czystości, chroniąc je przed wszelkimi zanieczyszczeniami. Przed każdym użyciem należy starannie sprawdzić stan środka smarnego. Zastosowanie starego lub zanieczyszczonego środka smarnego może spowodować przedwczesne uszkodzenia łożysk.
Monitorowanie warunków i czynności obsługowe
Na ogół łożyska toczne są szczególnie trwałe choć nie mają one nieograniczonej żywotności. Tak jak wszystkie inne ważne elementy w mechanizmie, powinny być one regularnie sprawdzane i poddawane czynnościom obsługowym. To, jak często należy przeprowadzać kontrole i wykonywać czynności obsługowe, zależy od ważności danego zastosowania oraz warunków roboczych poszczególnych urządzeń.
W przypadku łożyskowań w aplikacjach krytycznych celowe jest wbudowanie elementów monitoringu warunków już na etapie projektowania. Ważne parametry pracy maszyny, takie jak drgania oraz hałas, mogą być monitorowane w sposób ciągły. Środki zapobiegawcze powinny być planowane w celu uniknięcia niespodziewanej i kosztownej awarii sprzętu.
Szkolenie – podstawa dobrej praktyki
Praktyka czyni mistrza. Właściwe szkolenie daje podstawy dobrej praktyki. Renomowani wytwórcy łożysk oferują różne programy szkoleniowe przeznaczone dla personelu handlowego, technicznego i warsztatowego. Można uniknąć kosztownych błędów ludzkich, jeśli technicy do prac obsługowych nabędą podstawową wiedzę dotyczącą zajmowania się łożyskami. Projektanci i inżynierowie rozwoju produktu mogą zmaksymalizować osiągi sprzętu oraz zminimalizować koszty okresu żywotności poprzez optymalne zaprojektowanie rozmieszczenia łożysk.
Łożyska są często krytycznymi elementami we wszystkich maszynach. Choć najwyższej jakości łożyska są szczególnie niezawodne, należy podjąć wszystkie środki celem zapewnienia ich optymalnego okresu żywotności. Właściwe składowanie, staranny montaż i demontaż, odpowiednie smarowanie i przesmarowywanie, odpowiednie monitorowanie warunków, wykonywane w odpowiednim czasie czynności obsługowe oraz, na koniec, co nie mniej ważne, staranne szkolenie personelu, są podstawowymi sprawami niezbędnymi do poprawy okresu żywotności łożysk, i poprzez to zwiększenia osiągów sprzętu.
Autor: Roland Gruber, NKE Austria
