Osie i wały

1. Osie i wały
►CZĘŚCI I ZESPOŁY SŁUŻĄCE
DO PRZENOSZENIA RUCHU
OBROTOWEGO
Ludwik Olek

2. Charakterystyka osi i
wałów
Osią lub wałem nazywa się element maszyny podparty w
łożyskach i podtrzymujący osadzone na nim części maszyn.

3. Jak odróżnić wał od osi?

4. Charakterystyka osi
►Są to części maszyn, wokół których
swobodnie obracają się koła jezdne, koła
zębate itp.
►Osie nie przenoszą momentów
obrotowych, nie podlegają też działaniu sił
skręcających.
►Narażone są głównie na działanie sił
zginających (poprzecznych).

5. Oś toczna w pojeździe szynowym to
oś pojazdu nie otrzymująca napędu.

6. Rodzaje osi
►oś stała – gdy wirujące elementy osadzone
są na nieruchomej osi za pomocą łożysk
►oś obrotowa – gdy elementy osadzone na
stałe na osi wirują razem z nią, natomiast
łożyska znajdują się są podporach osi

7. Wały
►Są to ruchome części maszyn.
►W odróżnieniu od osi, przenoszą one
momenty obrotowe i narażone są na
działanie sił skręcających oraz zginających.
►Wały mogą być proste, np. wał odbioru
mocy ciągnika, wał bębna młocarni, wał
przekładni zębatej, lub wykorbione, np.
wał korbowy silnika, wał wytrząsaczy
młocarni.

8. Charakterystyka wałów
Zadaniem wału jest przenoszenie momentu
obrotowego
Wał wykonuje zawsze ruch obrotowy
Wał jest narażony jednocześnie na skręcanie oraz
na zginanie
Wał może być narażony tylko na skręcanie na
przykład wały napędowe: samochody, statki.

9. W zależności od roli, jaką
spełniają w mechanizmie, wały
dzieli się na;
► napędzające
► napędzane.

13. Najczęściej wystarcza tylko jeden rzut na płaszczyznę
równoległą do osi wału, uzupełniony przekrojami
cząstkowymi, kładami przekrojów oraz informacjami
słownymi i symbolicznymi.
Rysowanie osi i wałów
Osie i wały na rysunkach wykonawczych przedstawia się
zasadniczo bez uproszczeń.

15. Rysowanie osi i wałów

16. Znormalizowanie rodzaje nakiełków

17. Czopy
►Czopy są to odcinki osi i wałów,
na których osadzone są łożyska
lub inne części, np. koła.
Kształt czopów może być:
►walcowy,
►stożkowy
►kulisty.

18. Rodzaje czopów: a - poprzeczny końcowy prosty, b -
poprzeczny końcowy stożkowy c - wzdłużny
kołnierzowy, d - kulisty

19. Rozróżnia się czopy ruchowe i czopy
spoczynkowe;
czopy ruchowe współpracują z panewkami
łożysk ślizgowych, z kołami przesuwnymi lub
obracającymi się względem nieruchomej osi itp.
czopy spoczynkowe współpracują z
elementami osadzonymi na stałe względem wału i
obracającymi
się wraz z nim.
Czopy

21. Przykłady końcowych
czopów wałów (norma
PN-89/M-85000):
a) walcowe
b) stożkowe
Przejścia między
stopniami wałka:
a) zaokrąglenie,
b) podcięcie
obróbkowe
Zakończenia i przejścia
wałów

22. Łożyska
►Łożyska są to części maszyn,
które podtrzymują osadzone w
nich czopy osi lub wałów.
Łożysko składa się z dwóch
zasadniczych elementów:
►kadłuba
►gniazda (panwi), które służy
do podtrzymywania czopa.

23. Rodzaje łożysk:
a — łożysko ślizgowe; b — łożysko toczne;
b
1 — kadłub
2 — gniazdo
3 — smarowniczka
rodzaje elementów tocznych
1 — pierścień
zewnętrzny
2 — koszyczek
3 — element
toczny (kulka)
4 — pierścień
wewnętrzny

24. Łożyska dzieli się na dwie
zasadnicze grupy:
►łożyska ślizgowe, w których
powierzchnie czopa i gniazda stykają
się bezpośrednio, ślizgając się po
sobie
►łożyska toczne, w których
powierzchnie robocze czopa i gniazda
nie stykają się bezpośrednio, lecz za
pośrednictwem elementów tocznych,
np. kulek lub wałeczków

26. Łożyska ślizgowe.
► Wymagają one dobrego smarowania powierzchni
czopa i panwi
► Przy niedostatecznym smarowaniu łożysko
zagrzewa się i ulega szybkiemu zużyciu
► Tarcie powierzchni bez smaru nazywa się
tarciem suchym
► Przy doprowadzeniu smaru do łożyska i dużej
prędkości obrotowej czop zostaje uniesiony w
smarze i przestaje się stykać z panwią
► Tarcie w tym wypadku nazywa się tarciem
płynnym

28. ►Najprostszym łożyskiem ślizgowym jest
jednoczęściowe łożysko bezpanwiowe
odlane zazwyczaj z żeliwa (np. mieszadło
mechaniczne opryskiwacza)
►Często w rolnictwie stosowane są łożyska
ślizgowe, w których tuleja (panew)
wciśnięta jest w obudowę stalową, żeliwną
lub drewnianą
►Panwie wykonane są z żeliwa i wylewane
stopem łożyskowym np. babitem
►Obecnie do wyrobu panwi coraz częściej
stosuje się tworzywa sztuczne

29. Łożyska ślizgowe na ogół
stosuje się:
► przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń (nawet do kilku
MN),
► przy obciążeniach udarowych, gdy konieczne jest, aby
łożyska tłumiły drgania wału,
► przy dużych prędkościach obrotowych i możliwości
uzyskania tarcia płynnego,
► w razie konieczności stosowania łożysk (lub panwi)
dzielonych, gdy wymagana jest cichobieżność łożyska,
► gdy osiąganie bardzo dużej dokładności montażu
(koniecznej przy łożyskach tocznych) jest utrudnione,
► w drobnych konstrukcjach o bardzo małych obciążeniach
(m. in. w urządzeniach mechaniki precyzyjnej).

30. Klasyfikacja i
charakterystyka łożysk
ślizgowych:

31. Przykłady łożysk ślizgowych
bez rowka smarnego z rowkiem smarnym

32. Rodzaje obciążenia łożysk ślizgowych. a) poprzeczne,
b) wzdłużne, c) poprzeczno-wzdłużne

33. Ze względu na możliwość wychylenia panwi
względem korpusu:
►stałe, brak możliwości wychylenia
panwi względem korpusu
►wahliwe, istnieje możliwość
wychylenia panwi względem korpusu

34. Rozkład sił na styku czopa i panwi w łożysku
ślizgowym:
a) z panwią stałą, b) z panwią wahliwą

35. Ze względu na sposób podawania smaru,
rozróżnia się łożyska ślizgowe:
►hydrostatyczne (aerostatyczne), w
których warstwa nośna smaru (gazu)
podawana jest pod ciśnieniem,
►hydrodynamiczne (aerodynamiczne), w
których warstwa nośna smaru (gazu)
powstaje
na skutek ruchu obrotowego czopa
względem panwi i wzajemnego poślizgu
między ich powierzchniami ślizgowymi.

36. Schematyczne przedstawienie odmian
ślizgowych łożysk poprzecznych
Specjalną odmianą łożyska poprzecznego
o dwóch klinach smarnych jest łożysko z
"pływającą panewką", jak na rys.d

37. Zjawisko tarcia w łożyskach
ślizgowych
►Rodzaje tarcia
tarcie
suche
tarcie graniczne
W metalowych łożyskach może nastąpić zatarcie polegające na
plastycznym połączeniu się współpracujących elementów lub
wytopienie się materiału panewki, jeżeli jest niskotopliwa.

38. Rodzaje tarcia
tarcie mieszane tarcie płynne
W przypadku gdy siła wyporu równoważy całkowicie
obciążenie, wówczas czop i panewka nie stykają się; są
one całkowicie rozdzielone warstwą smaru.

39. Smarowanie łożysk ślizgowych, smary
►Podstawowym zadaniem smarów jest
zmniejszenie tarcia między
współpracującymi powierzchniami, a tym
samym zmniejszenie ich zużycia.
►Smary często odgrywają również rolę
czynnika chłodzącego.

40. Rozróżnia się smary;
► stałe, plastyczne i ciekłe,
► a ze względu na pochodzenie smary roślinne,
zwierzęce i mineralne.
► Do smarów stałych zalicza się ciała stałe, jak np.
grafit, dwusiarczek molibdenu, talk.
► Smary plastyczne (potocznie nazywane stałymi)
powstają przez zagęszczenie olejów mineralnych
mydłami wapniowymi, sodowymi, potasowymi
itp.
► W łożyskach ślizgowych najczęściej stosuje się
smary ciekłe, a zwłaszcza oleje mineralne.
► Ze względu na lepkość dzielą się one na oleje
wrzecionowe, maszynowe i cylindrowe.

41. Zależnie od rodzaju i ilości smaru,
doprowadzanego do łożyska , stosuje się różne
sposoby smarowania i rozmaite urządzenia
smarownicze.
Ze względu na sposób smarowania rozróżnia się
smarowanie:
► przelotowe - smar spływa do zbiornika
zużytego smaru,
► obiegowe - smar znajduje się na stałe w
obiegu, tzn. po wypłynięciu z łożyska
wpływa do niego z powrotem
► zanurzeniowe - występuje wówczas, gdy czop
i panewka są stale zalane smarem (najczęściej
w łożyskach wzdłużnych).

42. Smarownice a) kapturkowa (Stauffera),
b) dosciskowa sprężynowa, c) knotowa,
d) igłowa z regulacją wypływu

43. Przykłady rzeczywistych elementów
łożysk ślizgowych
►Seria łożysk samonastawnych z
oprawą
Rys. przedstawia 3 samonastawne łożyska z oprawą
zamontowane fabrycznie, produkowane przez firmę
GGB Bearing Technology pod nazwą handlową EXALIGN:
(w kolejności od lewej):
oczkowy pionowy , oczkowy, oczkowy poziomy.

44. Łożyska samonastawne z
oprawą
UNI
MINI
Powyższe zespoły łożysk wykonane są podobnie
jak łożyska serii EXALING, różnią się jednak obudową,
rodzajem pasowania i przede wszystkim rodzajem
materiału: UNI - obudowa z żeliwa,
tuleje z 16MnCr5, MINI - obudowa z AlMgSi12

45. Jednolite tuleje ślizgowe z brązu
Jednolite tuleje z brązu mają wiele korzystnych cech takich jak:
• nieczułość na zanieczyszczenia występujące w otoczeniu,
• odporność na obciążenia udarowe i drgania przy niskich prędkościach,
• możliwość pracy przy słabej jakości powierzchni wału,
• dobra odporność na pracę w warunkach powodujących korozję.

46. Tuleja ślizgowa z brązu zwijana
z blachy (cienkościenna)
Tuleje z brązu zwijane z blachy są szczególnie
odpowiednie do zastosowań, gdzie łożysko musi być
dosmarowywane z powodu zanieczyszczonego środowiska.
Powierzchnia smarowna posiada "kieszenie" smarowe
wzmagające efektywność smarowania.

47. Tuleje ślizgowe i taśma z
kompozytu
policzterofluoroetylenu (PTFE)
Tuleje z kompozytu policzterofluoroetylenu (PTFE)
mogą być rozwiązaniem w zastosowaniach, gdzie inne
materiały wykazują niewystarczającą trwałość. Kompozyt
stosowany przez firmę SKF jest specjalnie zaprojektowany
do pracy bez smarowania i może być stosowany do
przenoszenia dużych obciążeń i dużych prędkości.

48. Tuleje ślizgowe polamidowe z
policzterofluoroetylenu (PTFE)
Termoplastyczny materiał polamidowych tulei ślizgowych
pozwalana bezobsługową pracę bez potrzeby
smarowania.
Mała grubość ścianki tulei tego typu zapewnia dobre
charakterystyki przewodzenia ciepła co pozwala na duże
prędkości.

49. Tuleje ślizgowe zwijane z
włókna
Tuleje zwijane z włókna wykonywane są z żywicy i
włókien zwijanych w wiele warstw.
Tego typu materiał zaprojektowany został do
zastosowań, gdzie występują duże obciążenia, drgania
i/lub warunki pracy powodujące korozję.