Dlaczego rozszerzalność cieplna ma znaczenie w przypadku łożysk?

Gdy wał nagrzewa się podczas pracy, rozszerza się osiowo. Jeśli oba łożyska są zamocowane osiowo (ustalone), rozszerzanie powoduje wewnętrzne napięcie wstępne, zwiększając tarcie i temperaturę. Prawidłowe ustawienie łożysk ustalających i ruchomych pozwala na rozszerzalność cieplną bez uszkadzania łożysk.

Czym jest układ łożysk ustalających/swobodnych?

W układzie ustalającym/swobodnym jedno łożysko jest zamocowane osiowo (ustalające), aby ustawić wał, podczas gdy drugie łożysko może swobodnie przesuwać się osiowo (swobodne), aby dostosować się do rozszerzalności cieplnej. Jest to najczęściej spotykany układ.

Jaki jest współczynnik rozszerzalności cieplnej stali?

Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) stali węglowej wynosi około 11-12 × 10⁻⁶/°C. Dla stali nierdzewnej wynosi on około 16-17, dla aluminium 23, a dla żeliwa 10-11.

Jaki stopień ekspansji jest typowy?

Stalowy wał o długości 1 metra, którego temperatura wzrasta o 50°C, rozszerza się o około 0,6 mm. Może się to wydawać niewiele, ale może generować ogromne siły, jeśli oba łożyska są osiowo zamocowane.

A co jeśli wał i obudowa są wykonane z różnych materiałów?

Gdy wał i obudowa mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej (CTE) (np. wał stalowy w obudowie aluminiowej), należy obliczyć różnicę rozszerzalności cieplnej. Obudowa rozszerza się bardziej niż wał w obudowie aluminiowej, co potencjalnie zmniejsza pasowanie interferencyjne.

Bezpłatne narzędzie inżynierskie #054

Kalkulator rozszerzalności cieplnej łożyska

Oblicz osiowy wzrost cieplny wałów i obudów, wpływający na układy łożyskowe. Zawiera przewodnik po układach ustalających i nieustalających.

δ = L × α × ΔTWiele materiałówPrzewodnik po aranżacjach

Wyniki

Rozszerzenie osiowe wału δ_wał

—

Rozszerzalność osiowa obudowy δ_housing

—

Rozszerzenie różnicowe

—

Zalecenie dotyczące układu

—

Wzór na rozszerzalność cieplną

L — długość między łożyskami (mm)
α — współczynnik rozszerzalności cieplnej (×10⁻⁶ /°C)
ΔT — wzrost temperatury (°C)

Wartości CTE

Tworzywo	α (×10⁻⁶ /°C)
Stal węglowa	11.7
Stal nierdzewna 304	16.0
Lane żelazo	10.5
Stop aluminium	23.0
Miedź / brąz	17.3
Stop tytanu	8.6

Ustalenia dotyczące lokalizacji / braku lokalizacji

ℹ️ Najpopularniejszy układ łożyskowy wykorzystuje jedno łożysko ustalające (zamocowane osiowo w obu kierunkach) i jedno łożysko ruchome (z możliwością swobodnego przesuwania się osiowego). Pozwala to na kompensację rozszerzalności cieplnej bez tworzenia sił wewnętrznych.

Kalkulator rozszerzalności cieplnej łożysk | δ = L×α×ΔT | Darmowe narzędzie online

Opublikowane przez administracja na 15 lutego 2026 15 lutego 2026

Wyniki

Wzór na rozszerzalność cieplną

Wartości CTE

Ustalenia dotyczące lokalizacji / braku lokalizacji