Kiedy łożyska z tworzywa sztucznego „wyprowadzają się”, zazwyczaj nie jest to związane z szukaniem lepszego domu. Ale z pewnością oznacza to, że ich poprzednie miejsce zamieszkania nie przypadło im do gustu. Dlaczego więc łożyska mogą wypadać z otworu? Jakie jest rozwiązanie tej sytuacji? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w tym wpisie…
Dlaczego łożyska z polimerów mogą wysuwać się z otworu podczas pracy?
Łożyska – zwłaszcza łożyska ślizgowe z tworzywa sztucznego – w pewnych, niekorzystnych warunkach pracy mogą wysunąć się z otworu montażowego, jeśli utracone zostanie tzw. pasowanie na wcisk.
Zdecydowana większość łożysk jest montowana w oprawie na wcisk. Zewnętrzna średnica łożyska, trzymanego w ręku (przed montażem) jest zazwyczaj nieco większa od otworu, w którym ma być zainstalowana. Jest to zabieg celowy. W ten sposób łożysko po instalacji jest utrzymywane na miejscu ładnie i bezpiecznie przez naprężenia mechaniczne, jakie są wprowadzane do materiału podczas odkształcenia wywołanego na skutek wprasowania go do „za ciasnego” otworu. Jeżeli to naprężenie jest mniejsze niż siła wypychająca, która powstaje na skutek pracy, łożysko wysuwa się z otworu montażowego. Rezultatem jest metalowa powierzchnia wału skrobiąca o metalową obudowę i plastikowe łożysko ślizgowe rozerwane na kawałki.
Do przyczyn utraty pasowania wciskowego należą temperatury i duże obciążenia. Jeśli temperatura w miejscu łożyska wzrośnie powyżej pewnego progu dla danego materiału, materiał zaczyna się rozluźniać – tracić naprężenie powstałe w wyniku wciśnięcia do otworu. W dalszej konsekwencji nie jest się w stanie utrzymać w otworze i panewka ślizgowa zaczyna się przemieszczać.
Inną przyczyną utraty pasowania wciskowego jest zbyt duże obciążenie trwające przez dłuższy czas. Jest to również wartość specyficzna dla danego materiału i opisuje ją zjawisko zwane “pełzaniem”. Jest to powolny proces odkształcania, w którym materiał zaczyna poddawać się obciążeniu i deformować. Odkształcenie to może również prowadzić do utraty pasowania wciskowego i przemieszczania się łożysk względem opraw.
Wreszcie, bardziej trywialnym (i w rzeczywistości najczęściej spotykanym) problemem jest nieprawidłowe przygotowanie otworu pod łożysko. Jeżeli otwór nie jest wykonany w tolerancji H7 (z rozwiertaka), to wcisk uzyskany podczas montażu panewki w otworze, może nie być wystarczający. To prowadzi do obracania się panewki w otworze, a nie wałka wewnątrz panewki. Taka praca łożyska ślizgowego jest niepoprawna, prowadzi do zużywania się panewki na swojej zewnętrznej średnicy, a w konsekwencji do całkowitej utraty wcisku i wypadania łożyska z gniazda.
Groźne skutki źle zamontowanego łożyska
Łożyska, które zamontowane są w źle tolerowanym otworze nie wypadają z niego automatycznie całkowicie. Jeśli nie mogą wysunąć się osiowo (np. są kształtowo przed tym zabezpieczone), w dalszym ciągu mogą się w nim obracać. To skutkuje zazwyczaj zbyt szybkim zużywaniem się, a czasem dochodzi nawet do piszczenia.
Najgorszym przypadkiem jest oczywiście ten, gdy tuleja wypadła całkowicie z gniazda, pozostawiając wał bez ochrony i powodując dramatyczne skutki zużycia pracy wał-oprawa.
Na zdjęciu widać efekt zbyt wysokiej temperatury na skutek dużej prędkości obrotowej. Łożysko straciło wcisk i obracało się w obudowie zamiast na wale. Łatwo zauważyć zużycie średnicy zewnętrznej. Pył pochodzi z materiału obudowy i łożyska.
Oczywiście, nie oznacza to, że wysokie temperatury lub obciążenia zawsze prowadzą do awarii systemu o spektakularnych konsekwencjach. Jak mawiają prawnicy i sprzedawcy – “To zależy”. Prawidłowo dobrany materiał łożyska będzie pracował poprawnie długie lata. W tym artykule zwracana jest jedynie uwaga, jakie mogą być konsekwencje nieprawidłowego montażu lub złego doboru materiału do wymagających warunków pracy.
Konkretne współczynniki maksymalnego rekomendowanego obciążenia i maksymalnej długotrwałej temperatury pracy są różne dla różnych tworzyw sztucznych i mieszanek.
Co zrobić, by łożysko nie wysuwało się z otworu montażowego?
Aby nieco ułatwić życie inżynierom, producenci łożysk ślizgowych z tworzyw sztucznych () podają zalecenia dotyczące tego, jak duże obciążenie powierzchniowe może przyjąć łożysko i powyżej jakiej temperatury pracy konieczne będzie dodatkowe kształtowe zabezpieczenie panewek przed przesuwaniem się w gnieździe.
Podsumowanie
Staranny dobór materiałów, jak również przemyślana konstrukcja, bardzo pomagają w zabezpieczeniu łożysk ślizgowych przed wysuwaniem się z otworów w obudowie.
Dowiedz się więcej…
Jeśli masz jakieś pytania bądź wątpliwości, napisz do naszego eksperta, specjalizującego się w tematyce łożysk ślizgowych. Michał Obrębski z pewnością nie pozostawi Cię bez odpowiedzi: mobrebski@igus.net.
