Elementy zabezpieczające łożyska osiowe

W wielu zastosowaniach przemysłowych i mechanicznych łożyska są kluczowymi komponentami, które zapewniają niskie tarcie, powtarzalny ruch między ruchomymi częściami, wałami lub osiami. W zależności od miejsca montażu i funkcji, łożyska te muszą zapewniać różne stopnie swobody i być bezpiecznie zamocowane. Oprócz wielu innych opcji, elementy blokujące, takie jak pierścienie ustalające lub nakrętki rowkowe lub nakrętki wału są używane do zabezpieczania części maszyn, takich jak łożyska toczne, śruby lub wały przed przesunięciem osiowym.

Znaczenie zabezpieczenia łożysk

Wały i łożyska mogą zmieniać swoje położenie z powodu wibracji, obrotu lub nawet pod wpływem rozszerzalności cieplnej. Może to skutkować niepożądanym luzem, nadmiernym zużyciem, a nawet całkowitą awarią urządzenia. Świadome planowanie projektu uwzględniające niezbędną swobodę ruchu jest warunkiem wstępnym skutecznego zabezpieczenia łożysk, a tym samym przyczynia się do długiej żywotności całego systemu. Niezamierzone poluzowanie lub przemieszczenie łożyska lub wału w maszynie może prowadzić do poważnych wypadków i awarii maszyny. Blokady łożysk i wałów zapobiegają takim niepożądanym ruchom, a tym samym przyczyniają się do bezpieczeństwa operatorów i bezpieczeństwa pracy maszyny. Ponadto w niektórych branżach i zastosowaniach należy przestrzegać określonych przepisów i wytycznych, co w konsekwencji wymaga stosowania blokad łożysk w celu zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności.

W zależności od zastosowania i wymaganego stopnia swobody, istnieją różne łożyska, np. łożyska stałe i łożyska swobodne. Łożysko stałe zapobiega ruchowi elementu lub konstrukcji w określonym kierunku, podczas gdy łożysko swobodne umożliwia swobodny ruch. Może to być korzystne w przypadku rozszerzalności cieplnej lub innych efektów siłowych.

Więcej informacji na temat łożysk i układów łożysk można znaleźć na naszym blogu poświęconym typom łożysk.

Znormalizowane komponenty do zabezpieczania łożysk

Istnieją różne znormalizowane części i rozwiązania konstrukcyjne do zabezpieczania łożysk i wałów. W sklepie MISUMI dostępne są następujące rozwiązania:

Nakrętki rowkowe i nakrętki wału

Nakrętki rowkowe – lub nakrętki wału – są podzbiorem regulowanych elementów mocujących i blokujących. Są one specjalnym rodzajem nakrętek zabezpieczających przeznaczonych do przytrzymywania lub dokręcania elementów maszyny na wale, osi lub śrubach do elementu lub łożyska oporowego. Wymagają one gwintu, na który są nawleczone. W zależności od konstrukcji konieczne jest również zastosowanie sworznia sprężystego, osiowo wystającego rowka lub innej formy adaptacji konstrukcji do wału.

Nakrętki rowkowane są powszechnie stosowane do mocowania elementów takich jak łożyska, koła lub koła pasowe, umożliwiając jednocześnie ich regulację.

Konstrukcja nakrętek rowkowych charakteryzuje się dwoma lub więcej rowkami poprzecznymi rozmieszczonymi równomiernie na średnicy zewnętrznej. Rowki te umożliwiają dokręcenie nakrętki za pomocą odpowiedniego narzędzia do dokręcania, takiego jak klucz hakowy lub klucz nasadowy. Nakrętki zabezpieczające wał często mają drobny gwint na wewnętrznej średnicy, który działa samoblokująco. W tym przypadku pozycja jest zabezpieczona poprzez dokręcenie nakrętki rowkowej do zabezpieczanego elementu maszyny (np. pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego umieszczonego na segmencie wału). Po przyłożeniu momentu obrotowego odpowiednia siła dokręcania na gwincie wewnętrznym nakrętki zaciskowej jest wywierana na gwint zewnętrzny śruby, na którą jest nakręcona, a pierścień wewnętrzny łożyska tocznego jest ustalany w swoim położeniu.

Możliwość regulacji jest wielką zaletą, ponieważ pozwala na regulację położenia elementu wzdłuż wału lub pręta gwintowanego bez konieczności całkowitego demontażu nakrętki. Jednak ze względu na swoją konstrukcję nakrętki mają mniejszą nośność w porównaniu z innymi rodzajami nakrętek, takimi jak nakrętki sześciokątne. Nakrętki rowkowane są zazwyczaj wykonane ze stali lub stali nierdzewnej.

Nakrętka płaska z płytką blokującą i podkładką sprężystą, w razie potrzeby

Płytki blokujące – lub podkładki ustalające – są często używane w połączeniu z nakrętkami, jeśli nakrętki nie są samoblokujące, co wymaga oddzielnego zabezpieczenia. Warunkiem wstępnym zastosowania płytki blokującej lub podkładki ustalającej jako elementu blokującego jest to, aby wał posiadał rowek wpustowy dla nakrętki rowkowej w obszarze gwintu.

Płytka blokująca, która często wizualnie przypomina podkładkę zębatą, ma „ząb prowadzący” na wewnętrznym obwodzie, który jest prowadzony przez rowek wpustowy na wale. Ta prowadnica zapobiega obracaniu się podkładki zabezpieczającej lub płytki blokującej. Po osiągnięciu żądanej pozycji nakrętki gwintowanej na wale, ząb płytki blokującej pasujący do nakrętki szczelinowej jest zaginany do rowka na zewnętrznym obwodzie nakrętki, zapobiegając w ten sposób obracaniu się nakrętki. Płytka blokująca jest odkształcana plastycznie i zapobiega odłączeniu nakrętki od gwintu poprzez blokadę kształtu.

Dodatkowa podkładka sprężynowa (podkładka sprężynowa wału) może być użyta do zapewnienia osiowego naprężenia wstępnego, przy jednoczesnym uwzględnieniu potencjalnego wydłużenia wału. Jest to zaleta w porównaniu z innymi typami elementów złącznych, ponieważ oscylacje, wstrząsy i zmiany wymiarów termicznych mogą być kompensowane przez działanie sprężyny z odpowiednim wymiarowaniem.

Zalety nakrętek rowkowanych z płytką blokującą są następujące:

• Brak autonomicznego luzowania
• Możliwość montażu bez naprężeń dzięki blokadzie kształtu z rowkiem wału
• Montaż z określoną siłą napięcia wstępnego możliwy z podkładką sprężystą

Nakrętki rowkowane z wkrętem dociskowym

W innym przykładzie wykonania nakrętki rowkowane mogą mieć osiowo lub promieniowo rozmieszczone śruby ustalające lub śruby dociskowe, które są używane do zabezpieczenia. Połączenia te można z łatwością odłączyć. Odpowiednie nakrętki rowkowane można zablokować w dowolnej pozycji bez większego wysiłku.

Blokowanie za pomocą nakrętki zabezpieczającej

Inną metodą jest użycie drugiej nakrętki szczelinowej jako nakrętki zabezpieczającej, która jest dokręcana do pierwszej nakrętki rowkowanej. Ta metoda jest stosowana, gdy nakrętka nie jest dokręcona do łożyska oporowego lub pierścienia wewnętrznego łożyska tocznego, ale jest swobodnie nakręcona na śrubę. Blokowanie za pomocą nakrętki zabezpieczającej jest powszechnie stosowaną metodą, gdy na śrubie z pełnym gwintem ma być ustawiony określony luz do łożyska oporowego lub określony wymiar.

Elementy utrzymujące wał

Wały są zwykle zabezpieczone przed wysunięciem się z gniazda łożyska za pomocą podkładek ustalających (blokada wału). W aplikacji podkładki są po prostu zatrzaskiwane w rowku wału za pomocą odpowiedniego twardego przedmiotu. W takich przypadkach zespół jest promieniowy. Poluzowanie jest równie proste i można je osiągnąć za pomocą trzpienia lub śrubokręta, który odsuwa podkładkę od wału we wgłębieniu. Inne wersje, tak zwane pierścienie zaciskowe, podkładki zaciskowe, a także pierścienie zębate, mogą być wciskane osiowo na koniec osi. Polegają one na swojej sile zacisku, aby zaczepić się o zewnętrzną średnicę wału lub w rowku i w ten sposób zabezpieczyć podkładkę w odpowiednim położeniu. Podkładki ustalające zapewniają płaską powierzchnię, która równomiernie rozkłada nacisk, pomagając łożysku pozostać na miejscu. Podkładki ustalające, takie jak podkładki pod klucz lub podkładki sprężyste, są często używane, na przykład do bezpiecznego mocowania śrub i wkrętów oraz zapobiegania ich poluzowaniu przez wibracje. Podkładki ustalające mogą być wykonane z różnych materiałów, w tym stali sprężynowej, stali nierdzewnej lub tworzyw sztucznych, takich jak nylon.

Więcej informacji na temat elementów blokujących wał można znaleźć na blogu poświęconym sworzniom blokującym.

Pierścień ustalający łożyska do otworów i wałów

Pierścienie blokujące – lub pierścienie osadcze – są blisko spokrewnione z podkładkami ustalającymi. Są to pierścienie rowkowane, które rozszerzają się lub zwężają i pasują do rowka wału lub piasty, w zależności od konstrukcji. W związku z tym rozróżnia się pierścienie ustalające otwór (pierścienie wewnętrzne) i pierścienie ustalające wał (pierścienie zewnętrzne). Warunkiem wstępnym stosowania pierścieni ustalających jest to, że rowek biegnie promieniowo wokół całego obwodu osi lub otworu, a zgodnie z zestawieniami danych technicznych rowek jest ponadwymiarowy w stosunku do grubości pierścienia. Jeśli luz i grzechotanie mają być całkowicie wyeliminowane w kierunku osi, stosuje się dodatkowe podkładki sprężyste lub pierścienie ustalające z koronką lub sprężyną, gdzie działanie sprężyny pierścienia ustalającego umieszczonego w rowku dociska go do elementu, który ma być zabezpieczony blokadą cierną. Pierścienie ustalające są korzystnie stosowane do zabezpieczania łożysk kulkowych i łożysk wałeczkowych, na przykład w celu zabezpieczenia łożysk w oprawach i zapobiegania ruchom osiowym. W niektórych przypadkach zamiast pierścieni ustalających można również stosować osłony łożysk.

Pierścienie ustalające są zwykle wykonane ze stali sprężynowej lub stali nierdzewnej. Stal sprężysta pozwala pierścieniom zwężać się lub rozszerzać ze względu na ich elastyczność i zatrzaskiwać się w rowku lub gnieździe. Z drugiej strony stal nierdzewna jest często wybierana, gdy wymagana jest odporność na korozję.

Jedną z zalet pierścieni ustalających jest to, że są one opłacalne i mogą być ponownie użyte po prawidłowym usunięciu. Są one również ogólnie łatwe w instalacji bez skomplikowanych narzędzi lub procedur. Jedną z wad jest to, że ze względu na wymagany rowek, w wale może wystąpić efekt karbu, który należy uwzględnić w projekcie.

Nakrętka hydrauliczna

Nakrętki hydrauliczne to narzędzia ułatwiające montaż i demontaż łożysk. Nakrętka hydrauliczna jest przykręcana do wału obok elementu, który ma zostać zaciśnięty. Określone ciśnienie jest następnie wytwarzane w nakrętce hydraulicznej za pośrednictwem połączenia hydraulicznego. Powoduje to dociśnięcie hydraulicznie poruszającego się elementu nakrętki hydraulicznej do łożyska lub tulei. Za pomocą określonego ciśnienia hydraulicznego nakrętka hydrauliczna może wywierać określoną siłę napięcia wstępnego na elementy maszyny, np. duże łożyska toczne, ale także śruby. Ułatwia to montaż łożysk, a także wkładanie i instalację odpowiednich elementów blokujących, takich jak nakrętki rowkowe, podkładki zabezpieczające i pierścienie zabezpieczające. Główną zaletą stosowania nakrętek hydraulicznych jest oszczędność czasu podczas montażu i demontażu. Ponadto ryzyko uszkodzenia maszyny jest zmniejszone, ponieważ nakrętki hydrauliczne mogą być stosowane bez tarcia i wywierają równomierny nacisk. Są one często używane do zabezpieczania trudno dostępnych komponentów lub do mocowania elementów obrotowych.

Poszczególne komponenty do blokad łożysk

W praktyce blokady łożysk są stosowane jako kombinacja znormalizowanych części i ograniczników na wałach i otworach. Te wały i otwory mogą być wytwarzane bezpośrednio z modelu CAD za pomocą narzędzia „meviy”, bez konieczności generowania rysunku pochodnego.