Pochopení vůle ložiska

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,358.31

Díly

Snímač vibrací

$107.47

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.07

Zařízení

Balanset-4

$8,123.32

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Díly

Reflexní páska

$11.94

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definice: Co je to vůle ložiska?

Vůle ložiska (nazývaná také vnitřní vůle nebo vůle ložiska) je celková vzdálenost, o kterou se jeden ložiskový kroužek může posunout vzhledem k druhému kroužku v radiálním směru (radiální vůle) nebo axiálním směru (axiální vůle), než se valivá tělesa dostanou do kontaktu s oběma kroužky současně. Jednoduše řečeno, jedná se o množství “vůle” neboli “meze” zabudované do ložiska před montáží, která zohledňuje tepelnou roztažnost, zatížení, průhyb a účinky přesahu.

Správná vůle ložiska je zásadní pro optimální výkon ložiska, ovlivňuje rozložení zatížení, tření, hluk, přesnost chodu a životnost. Příliš malá vůle způsobuje přehřívání a předčasné selhání; příliš velká vůle způsobuje hluk, vibrace, a nepřesné polohování hřídele.

Typy vůlí ložisek

1. Radiální vnitřní vůle

Nejčastěji uváděný typ:

• Definice: Vnitřní kroužek se může radiálně pohybovat vzhledem k vnějšímu kroužku
• Měření: S jedním kroužkem pevně uchyceným změřte maximální radiální posunutí druhého kroužku.
• Typické hodnoty: 5–50 mikrometrů (0,0002–0,002 palce) pro malá až střední ložiska
• Ovlivňuje: Radiální tuhost, rozložení zatížení, přesnost radiálního chodu

2. Axiální vnitřní vůle

Důležité pro určité typy ložisek:

• Definice: Vnitřní kroužek se může axiálně pohybovat vzhledem k vnějšímu kroužku
• Relevantní pro: Kuželíková ložiska s kosoúhlým stykem
• Nastavení: Často nastavitelné pomocí podložek nebo utažení matice
• Ovlivňuje: Axiální tuhost, předpětí, axiální únosnost

Klasifikace vůlí

Ložiska se vyrábějí se standardizovanými třídami vůle:

Skupiny ISO pro vůle

• C2: Vůle menší než normální (užší)
• CN (Normální): Standardní vůle pro většinu aplikací
• C3: Vůle větší než normální (volnější)
• C4: Vůle větší než C3 (ještě volnější)
• C5: Světlá výška větší než C4 (maximální standardní světlá výška)

Kritéria výběru

Vyberte vhodnou vůli na základě použití:

• C2 (Těsné): Aplikace s nízkou hlučností, minimální házivost hřídele, nízké provozní teploty
• CN (Normální): Standard pro většinu běžných průmyslových aplikací
• C3 (Volné): Vysoký přesah, vysoké provozní teploty, vysoká zatížení, soudečková ložiska
• C4, C5: Velmi vysoké teploty, velmi těžké přesahové uložení, velká ložiska se značnou tepelnou roztažností

Faktory ovlivňující provozní povolení

Počáteční vs. provozní povolení

Vůle se mění od instalace k provozu:

Faktory redukce vůle

• Uložení s přesahem (hřídel): Těsné uložení na hřídeli rozšiřuje vnitřní kroužek a snižuje vůli (obvykle 70-80% interference)
• Přesahové uložení (pouzdro): Těsné uložení v pouzdře stlačuje vnější kroužek, čímž se snižuje vůle (obvykle 10-20% interference)
• Provozní teplota: Vnitřní kroužek (rotující s hřídelí) je obvykle teplejší než vnější kroužek, diferenciální roztažnost snižuje vůli
• Zatížení: Aplikované zatížení elasticky deformuje oběžné dráhy a snižuje tak efektivní vůli

Faktory zvýšení vůle

• Opotřebení ložiska: Odebíraný materiál časem zvyšuje vůli
• Plastická deformace: Brinelling nebo promáčknutí zvyšuje vůli
• Rasové plížení: Nedostatečné přesazení umožňuje otáčení oběžných kol v jejich uložení a opotřebení drážek

Výpočet provozní vůle

Konečné provozní povolení musí zohledňovat všechny vlivy:

• Provozní vůle = Počáteční vůle – Zmenšení uložení – Tepelná redukce + Opotřebení
• Správná konstrukce zajišťuje, že konečná provozní vůle je malá kladná hodnota
• Nulová nebo záporná provozní vůle způsobuje předpětí, což zvyšuje tření a teplo

Důsledky nesprávného povolení

Příliš malá vůle (těsné ložisko)

• Nadměrné tření: Vysoké kontaktní zatížení zvyšuje tření a tvorbu tepla
• Přehřátí: Může dosáhnout destruktivních teplot (> 120 °C)
• Předčasná únava: Vysoké zatížení urychluje únavovou životnost ložiska
• Hluk: Těsná ložiska mohou způsobovat vysoké pískání
• Riziko záchvatu: Extrémní případy mohou vést k zadření ložiska

Příliš velká vůle (volné ložisko)

• Rázové zatížení: Válcové elementy ovlivňují dráhy při obrácení zatížení
• Hluk: Slyšitelné chrastění nebo klepání
• Vibrace: Zvýšené vibrace způsobené nárazy a nerovnoměrné rozložení zatížení
• Snížená přesnost: Nadměrný házení hřídele a chyby v umístění
• Zrychlené opotřebení: Rázové zatížení a smyk urychlují opotřebení
• Poškození klece: Nadměrná vůle může poškodit klec

Metody měření

Před instalací (nemontované ložisko)

Měření radiální vůle

• Podepřete vnější kroužek, na vnitřní kroužek aplikujte malé radiální zatížení
• Měření posunutí pomocí úchylkoměru
• Typické hodnoty: 10–30 µm pro střední ložiska
• Porovnejte se specifikacemi výrobce

Metoda pocitu (kvalitativní)

• Držte jeden závod a druhý posouvejte ručně
• Zkušení technici dokáží posoudit, zda je potřeba dostatečná vzdálenost.
• Není přesné, ale užitečné pro rychlé ověření

Po instalaci

Metoda axiálního posunutí

• U montovaných ložisek aplikujte axiální sílu
• Změřte axiální posunutí (vztahuje se k radiální vůli)
• Vyžaduje přístup ke konci hřídele

Analýza vibrací

• Nadměrná vůle se projevuje zvýšenými vysokofrekvenčními vibracemi
• Dopadové podpisy v časový průběh
• Změny vlastních frekvencí ložisek

Pokyny pro výběr výprodeje

Zohlednění nárůstu teploty

• Odhadovaný nárůst teploty ložiska (obvykle 20–60 °C nad okolní teplotu)
• Výpočet diferenciální roztažnosti mezi vnitřním a vnějším kroužkem
• Vyberte počáteční vůli pro zajištění optimální provozní vůle
• Empirické pravidlo: Snížení vůle o 1 µm na každý teplotní rozdíl °C pro ložisko s dírou 100 mm

Kompenzace interferenčního uložení

• Pevné uložení hřídele: Pro kompenzaci roztažnosti vnitřního kroužku použijte C3 nebo C4
• Volné uložení hřídele: vhodné mohou být CN nebo C2
• Vlivy uložení tělesa jsou obvykle méně významné než uložení hřídele

Výběr specifický pro aplikaci

• Přesné aplikace: C2 nebo CN pro minimální házení
• Elektromotory: C3 běžný kvůli těsnému uložení hřídele a nárůstu teploty
• Vysokoteplotní provoz: C4 nebo C5 pro zohlednění tepelné roztažnosti
• Těžké náklady: C3 nebo C4, určité zmenšení vůle při zatížení je přijatelné

Vztah k vibracím a diagnostice

Vliv na vibrační charakteristiky

• Nadměrná vůle způsobuje nelineární vibrační odezvu
• Násobek harmonické od rázového zatížení
• Širokopásmový vysokofrekvenční šum
• Nepravidelné vibrace neúměrné rychlosti

Diagnostické indikátory

• Zvýšení celkové úrovně vibrací v průběhu času naznačuje opotřebení, což zvyšuje vůli
• Vysokofrekvenční nárazy naznačují nadměrnou vůli
• Změny tuhosti ložiska ovlivňují kritické rychlosti
• Monitorování teploty odhaluje těsné ložisko (vysoká teplota) oproti normálnímu stavu

Vůle ložiska je kritická specifikace, kterou je nutné správně vybrat a ověřit, aby byl zajištěn optimální výkon ložiska. Pochopení vlivu vůle na vibrace, hluk a životnost ložiska umožňuje lepší výběr ložiska, správné postupy montáže a efektivní diagnostickou interpretaci stavu ložiska.

---

← Zpět na hlavní index