W jednym z artykułów pokazaliśmy Ci kilka sposobów, jak zabezpieczyć łożyska przed ruchem osiowym w otworze. W tym wpisie chcemy pokazać, jak w prosty sposób skorzystać z funkcji antyrotacyjnej (antyobrotowej) i dlaczego w ogóle jest ona potrzebna?
Dlaczego potrzebujesz funkcji antyrotacyjnej/antyobrotowej?
System łożysk ślizgowych działa zazwyczaj w ten sposób, że pasowanie na wcisk w otworze oprawy utrzymuje łożysko na miejscu. Łożysko podtrzymuje poruszający się wał. Niski współczynnik tarcia i lekki luz na średnicy wewnętrznej łożyska ślizgowego umożliwia swobodny obrót wału. Ponieważ łożysko ślizgowe jest zazwyczaj znacznie tańsze niż wał, jest ono zaprojektowane jako część eksploatacyjna. Oznacza to, że wystarczy raz na jakiś czas wymienić tanie łożysko ślizgowe, a nie znacznie droższy wał.
Wiele metalowych łożysk ślizgowych jest wyłożonych cienką warstwą PTFE na średnicy wewnętrznej. Metalowa warstwa zewnętrzna służy jako szkielet łożyska, podczas gdy warstwa PTFE utrzymuje płynną pracę wału. Łożyska z tworzywa sztucznego są bardziej elastyczne. Oferują możliwość ślizgania się zarówno na średnicy wewnętrznej, jak i zewnętrznej. Nie ma więc znaczenia, czy wał obraca się w ich wnętrzu, czy też samo łożysko obraca się w oprawie. Ale czy aby na pewno?
Na zdjęciu uszkodzone łożysko, na skutek niepożądanego obrotu wewnątrz obudowy
Wszystko się kręci – ale gdzie?
Tylko w teorii. W rzeczywistości jednak nie jest bez znaczenia, czy łożysko ślizgowe obraca się w oprawie (źle), czy też łożysko pozostaje nieruchome względem oprawy, a wał obraca się wewnątrz niego (dobrze).
Zazwyczaj powierzchnia wałków, podobnie jak łożyska, jest zoptymalizowane pod kątem poślizgu. Ma wyszlifowaną, gładką powierzchnie, nierzadko zabezpieczoną przed korozją i utwardzoną. Otwory w obudowie nie są przygotowane tak dobrze. Wręcz przeciwnie.
W większości przypadków jakość obróbki otworów w obudowie jest dość tania. Są to proste otwory wywiercone w kawałku metalu, wycięte laserem lub wytłoczone z blachy. Tworzenie otworów o gładkiej średnicy wewnętrznej jest kosztowne (i często wcale nie potrzebne), a materiałem otaczającym otwór jest zazwyczaj jakaś tania stal konstrukcyjna lub blacha, których głównym zadaniem jest przeniesienie obciążenia.
Wszystkie te okoliczności są w zasadzie zbiorem zakazów dla elementów zużywających się lub ślizgających. I właśnie dlatego nie chcemy, aby łożysko obracało się w oprawie.
Obie powierzchnie ślizgowe w systemie łożyskowym, między którymi odbywa się tarcie, są tak samo ważne. Zarówno powierzchnia samego łożyska, jak i powierzchnia metalowa, która ślizga się po łożysku (w większości wypadków – wałek). Jeśli metalowa powierzchnia ślizgowa jest zbyt szorstka i ścierna, łożysko będzie cierpieć z powodu zwiększonego zużycia, co spowoduje częstsze przestoje lub nawet uszkodzenie systemu łożyskowego. Zbyt gładka powierzchnia sworznia też nie jest wskazana i bardzo gładkie wałki mogą ułatwiać powstawanie efektu stick-slip.
Najlepszym i najbezpieczniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie klasycznego pasowania i wciskania łożysk w gniazdo z obracającym się w nim sworzniem. Jeżeli nie jest możliwe zapewnienie braku obrotu łożyska w oprawie na sam wcisk, należy rozważyć alternatywne metody.
Swobodne projektowanie kształtu, dzięki łożyskom z tworzywa sztucznego
Łożyska ślizgowe wykonane z tworzyw sztucznych mogą mieć niemal dowolny kształt i formę.Nie istnieją ograniczenia znane z łożysk metalowych/PTFE, takie jak grubość blachy lub konieczność stosowania rowków lub nacięć smarowych, które byłyby potrzebne w przypadku łożysk z brązu. Co więcej, technologie produkcyjne, takie jak formowanie wtryskowe, druk 3D, spiekanie i obróbka prętów metodą skrawania, wiążą się z niewieloma ograniczeniami odnośnie kształtu.
Poniżej kilka rozwiązań na zabezpieczenie łożysk przed obrotem.
Opcja 1. Łożyska przykręcane za kołnierz
Wiercąc otwory w kołnierzu, lub projektując takie otwory już na etapie formowania wtryskowego, sprawiamy, że proste otwory w kołnierzu mogą służyć jako zabezpieczenie przed obrotem. Wystarczy przykręcić kołnierz do oprawy za pomocą jednej lub dwóch śrub.
W przypadku produkcji masowej powyższe rozwiązanie jest zbyt drogie i czasochłonne. Wtedy trzeba przyjrzeć się innym sposobom.
Opcja 2. Funkcja antyobrotowa z wykorzystaniem „klucza” na obwodzie
Nawet proste środki mogą być niezawodnymi i ekonomicznymi rozwiązaniami utrzymującymi łożyska na miejscu. Pasowanie kształtowe tego rozwiązania polega na dołożeniu na zewnętrznej średnicy panewki małego wypustu, który wchodząc w adekwatny kształt odwzorowany w oprawie uniemożliwi obrót. Wzrost kosztu wykonania takiego „klucza” podczas formowania wtryskowego jest stosunkowo niski Należy jednak wziąć pod uwagę, że w otworze obudowy trzeba wykonać korespondujący kształt. W przypadku zautomatyzowanego montażu może być konieczne zapewnienie odpowiedniego pozycjonowania łożyska, aby przy umieszczaniu wypust był prawidłowo ustawiony w stosunku do otworu w obudowie.
Opcja 3. Obróbka mechaniczna otworu w obudowie
Ten temat był już poruszony na początku wpisu. Najtaniej i najłatwiej jest wykonać otwór w tolerancji H7 i wcisnąć do niego standardowe łożysko.
Jeśli chcesz zwiększyć trzymanie łożyska w oprawie, możesz spróbować wykonać otwór z większą chropowatością lub zacieśnić wartość nominalną otworu (np. o 0,05-0,10 mm). Uważaj jednak, ponieważ średnica otworu, w który wciskana jest panewka ma wpływ na jej średnicę wewnętrzną. Jeżeli zawęzi się wartość nominalną otworu o zbyt dużo, to wałek nie będzie chciał wchodzić do wnętrza tulejki z luzem, a będzie wciskany. To może przynieść odwrotny niż zamierzony efekt.
Nie zawsze musi być „szyte na miarę”
Ostatecznie, nie zawsze musi to być rozwiązanie “szyte na miarę”, co zwykle wiąże się jednorazowym kosztem uruchomienia produkcji, a którego nie ma, gdy używamy rozwiązań katalogowych. Niektórzy producenci łożysk, tacy jak igus®, mają gotowe rozwiązania dostępne z półki. Zazwyczaj są one dostępne w krótkim czasie z magazynu i można pobrać ich modele CAD, aby łatwiej dopasować je do swojego projektu. Karta katalogowa w przystępny sposób opisuje jak poprawnie montować części. Używając części standardowych można obniżyć koszty zakupu, ale także czas i koszty prac rozwojowych i projektowych.
Wreszcie, istnieje niezliczona ilość sposobów, aby uchronić łożyska ślizgowe przed wysuwaniem się lub obracaniem poza kontrolą. To, które rozwiązanie jest najlepsze, zależy od zastosowania i jego środowiska. Jeśli potrzebujesz pomocy w tym zakresie, skontaktuj się z nami…
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.
