Czym jest łożysko igiełkowe
Łożysko igiełkowe to łożysko wałeczkowe walcowe, w którym wałeczki są cienkie i długie w stosunku do średnicy. Producenci nazywają je igiełkami, gdy wałeczek jest bardzo cienki, a jego długość wielokrotnie przekracza średnicę (dokładne granice podają katalogi). Długi kontakt liniowy z bieżnią daje dużą nośność promieniową przy bardzo małej wysokości przekroju.
Dobrze to widać na liczbach. Łożysko kulkowe 6205 ma wymiary 25 × 52 × 15 mm, więc od otworu do średnicy zewnętrznej jest 13,5 mm materiału. Łożysko HK 2020 o otworze 20 mm ma średnicę zewnętrzną 26 mm, czyli zaledwie 3 mm różnicy po jednej stronie. Tak cienkie łożysko mieści się tam, gdzie kulkowe nie ma szans.
Cena za tę zwartość jest jedna: łożysko igiełkowe przenosi wyłącznie obciążenia promieniowe. Nie utrzyma wału w osi i nie zniesie siły wzdłuż osi, do czego służą łożyska kulkowe, skośne lub wzdłużne. Przegląd typów znajdziesz w poradniku Słownik pojęć łożyskowych.
Rodziny łożysk igiełkowych: HK, BK, NA, RNA, NK i K
Oznaczenia igiełkowych zaczynają się od liter, a nie od cyfr jak w serii kulkowej 60 czy 62. Litery mówią, jak zbudowane jest łożysko. Zasady czytania sufiksów opisuje poradnik Jak czytać oznaczenia łożysk, a tutaj skupiamy się na najczęstszych rodzinach.
| Oznaczenie | Budowa | Pierścień wewnętrzny | Typowy zapis | Do czego |
|---|---|---|---|---|
| HK | tłoczona cienka obudowa, otwarte końce | brak, bieżnia na wale | HK 2020 (20 × 26 × 20 mm) | oprawy z miejscem tylko na cienkie łożysko |
| BK | jak HK, ale jeden koniec zamknięty | brak | BK 0810 (8 × 12 × 10 mm) | koniec wału wewnątrz obudowy, osłona przed brudem |
| NA | toczony, pierścień zewnętrzny z obróbki skrawaniem | jest | NA 4905 (25 × 42 × 17 mm) | większe obciążenia, wał bez hartowania |
| RNA | toczony pierścień zewnętrzny | brak, bieżnia na wale | RNA 4905 (F 30, D 42, B 17 mm) | większe obciążenia, wał hartowany |
| NK | toczony pierścień zewnętrzny | brak, bieżnia na wale | NK 25/20 (F 25, D 37, B 20 mm) | jak RNA, w innej serii wymiarowej |
| K | sam koszyk z igiełkami | brak, bieżnie w częściach maszyny | K 10 × 14 × 10 | skrajnie ciasne miejsca, gdzie wał i obudowa mają hartowane bieżnie |
Dla RNA i NK zamiast średnicy otworu d podaje się średnicę bieżni F, czyli średnicę wału, na którym łożysko pracuje. To często myli przy zamawianiu. Dla NA oraz HK klasyczna średnica otworu d dotyczy łożyska z pierścieniem wewnętrznym lub wału o tej średnicy.
Kiedy zamiast kulkowego warto użyć igiełkowego
Łożysko igiełkowe wybiera się z konkretnych powodów, a nie dlatego, że jest "mocniejsze". Dobrze sprawdza się w trzech sytuacjach.
- Mało miejsca radialnie. Gdy obudowa pozwala na kilka milimetrów grubości ścianki łożyska, a obciążenie jest duże, igiełkowe mieści się tam, gdzie kulkowe nie.
- Duże obciążenie promieniowe przy małych obrotach lub ruchu wahliwym. Typowe przykłady to przeguby, dźwignie, wahacze zaworowe, przekładnie i pompy, gdzie wał wykonuje ruch obrotowo-zwrotny.
- Wał może być bieżnią. Gdy stal wału jest odpowiednio utwardzona i szlifowana, rezygnuje się z pierścienia wewnętrznego i oszczędza się miejsce oraz koszt.
Igiełkowe nie jest dobrym wyborem, gdy wał pracuje z dużymi obrotami i ugina się, gdy w węźle pojawia się siła osiowa albo gdy oś wału jest niedokładna względem oprawy. W takich przypadkach lepsze jest łożysko kulkowe, na przykład serii 62 lub 63, ewentualnie baryłkowe. Przy zwykłym zastosowaniu w kosiarkach, hulajnogach i narzędziach ręcznych sięgaj raczej po łożyska kulkowe 608 i 6205.
Obciążenie minimalne
Łożyska wałeczkowe wymagają stałego, minimalnego obciążenia promieniowego, żeby igiełki toczyły się, a nie ślizgały po bieżni. Wartość tego minimum jest ułamkiem nośności dynamicznej C i zależy od serii, więc znajdziesz ją w katalogu producenta. Przy lekko obciążonym łożysku igiełki ślizgają się i po pewnym czasie niszczą bieżnię.
Bieżnia na wale: twardość, gładkość i tolerancje
Gdy kupujesz łożysko bez pierścienia wewnętrznego (HK, BK, RNA, NK lub koszyk K), wał staje się częścią łożyska. Bieżnia musi więc spełniać zalecenia z katalogu, a nie tylko mieć właściwą średnicę. Błąd na wale kosztuje więcej niż błąd na łożysku, bo wał trzeba wymienić.
| Parametr bieżni na wale | Typowe zalecenie katalogowe | Konsekwencja zaniedbania |
|---|---|---|
| Twardość | od 58 do 64 HRC (stal hartowana na wskroś lub powierzchniowo) | zmęczenie i wżery w miejscu styku z igiełkami |
| Chropowatość | Ra około 0,2 µm dla wałów do około 80 mm (szlifowanie) | przyspieszone zużycie, hałas |
| Tolerancja średnicy | wg katalogu producenta (klasy h) | zbyt duży luz albo zatarcie |
| Głębokość utwardzenia | zgodnie z obciążeniem, w katalogu | wykruszenia pod obciążeniem |
Jeśli wał nie jest hartowany, wybierz wersję z pierścieniem wewnętrznym (NA albo HK z osobno kupowanym pierścieniem wewnętrznym IR). Pierścień wewnętrzny kosztuje, ale pozwala zostawić wał ze zwykłej stali. Wartości dla swojego łożyska weź zawsze z katalogu producenta, bo zalecenia różnią się między seriami i markami.
Montaż igiełkowych tłoczonych (HK i BK)
Łożyska HK i BK mają cienką tłoczoną obudowę z twardej stali i są wciskane w otwór obudowy. Tolerancję otworu obudowy podaje katalog producenta dla danej serii. Zbyt luźna obudowa spowoduje obracanie się łożyska w gnieździe, a zbyt ciasna odkształci cienką ściankę.
- Oczyść i odtłuść otwór, sprawdź jego średnicę i chropowatość.
- Wciskaj łożysko prasą lub dociskiem śrubowym przez trzpień montażowy, który opiera się na czole z oznaczeniem producenta. Nie uderzaj młotkiem bezpośrednio w obudowę.
- Zatrzymaj wciskanie, gdy czoło łożyska zrówna się z krawędzią otworu lub osiągnie osadzenie wskazane w dokumentacji.
- Nasmaruj igiełki smarem plastycznym przed włożeniem wału.
- Wprowadź wał prosto, bez przechylania, żeby nie wyłamać igiełek z koszyka.
Jak dobrać wymiary i zamówić właściwe łożysko
Najpierw ustal, czy w węźle jest pierścień wewnętrzny. Jeśli stare łożysko miało własny pierścień, a wał jest zwykłą stalą, szukasz NA lub HK z IR. Jeśli igiełki toczyły się bezpośrednio po wale, szukasz RNA, NK, HK, BK lub K.
Potem zmierz trzy wymiary. Dla łożysk z pierścieniem wewnętrznym to d, D i B. Dla łożysk bez pierścienia to F (średnica wału pod bieżnią), D i B. Sposób pomiaru suwmiarką opisuje poradnik Jak zmierzyć łożysko, a przy łożyskach igiełkowych pamiętaj, że zniszczone łożysko tłoczone bywa odkształcone, więc mierz kilka razy w różnych miejscach.
Na koniec sprawdź wykonanie: otwarte (HK) czy zamknięte (BK), z uszczelką (2RS) lub bez, i czy koszyk jest stalowy, czy z tworzywa. Po stronie nośności katalogi podają dynamiczną nośność C i statyczną C0, a do obliczania trwałości służy wzór L10 opisany w słowniku. Jeśli nie masz pewności, który typ pasuje, napisz do nas, a podpowiemy, czego brakuje do jednoznacznego doboru.
Sprawdź łożyska kulkowe 6205-2RS
Najczęstsze pytania
Czy łożysko igiełkowe zastąpi kulkowe
Nie zawsze. Igiełkowe przenosi tylko obciążenia promieniowe i wymaga hartowanej, szlifowanej bieżni lub pierścienia wewnętrznego. Jeśli w węźle występuje siła osiowa albo wał się ugina, zostaje przy kulkowym, skośnym lub baryłkowym.
Co oznacza literę F w oznaczeniu RNA i NK
F to średnica bieżni, czyli średnica wału, na którym pracują igiełki. W łożyskach bez pierścienia wewnętrznego zastępuje ona średnicę otworu d. Zamawiając RNA lub NK, podajesz F, a nie d.
Czym różni się HK od BK
HK ma otwarte końce, a BK ma jeden koniec zamknięty. BK stosuje się, gdy wał kończy się wewnątrz obudowy i trzeba osłonić łożysko od strony otwartej przed brudem. W tej samej wielkości mają zwykle te same wymiary d, D i B.
Czy igiełkowe wymaga smarowania
Tak. Igiełki mają duży kontakt liniowy z bieżnią, więc wymagają dobrego smarowania, a przy małych obrotach i ruchu wahliwym łatwo o suchą pracę. Typ i ilość smaru dobierz do katalogu producenta i warunków pracy.
Jak sprawdzić, czy wał nadaje się na bieżnię
Zmierz twardość miernikiem lub sprawdź ją w dokumentacji rysunkowej. Potrzebna jest zwykle twardość od 58 do 64 HRC i szlifowana powierzchnia. Jeśli wał jest zwykłą stalą, użyj wersji z pierścieniem wewnętrznym.
Podsumowanie
- Łożysko igiełkowe ma cienkie, długie wałeczki i bardzo małą wysokość przekroju, więc mieści się tam, gdzie kulkowe jest za duże.
- Przenosi tylko obciążenie promieniowe: sił osiowych nie przejmie, a niewspółosiowości nie wybacza.
- HK i BK to tłoczone obudowy, NA i RNA mają toczony pierścień zewnętrzny, a K to sam koszyk. Dla RNA i NK zamawia się według średnicy bieżni F.
- Bez pierścienia wewnętrznego wał staje się bieżnią: potrzebuje twardości od 58 do 64 HRC, szlifu i tolerancji z katalogu.
- Przy montażu HK wciskaj łożysko trzpniem przez oznaczone czoło i nie uderzaj w obudowę.
Źródła
- NSK, "Needle Roller Bearings", katalog: twardość bieżni na wale od 58 do 64 HRC, chropowatość Ra 0,2 µm dla wałów do 80 mm: nsk.com, Needle-Roller-Bearings.pdf
- NTN, "Needle Roller Bearings", katalog 2203E: konstrukcje, zalecenia dla bieżni i obudowy: ntnglobal.com, 2203E_e01.pdf
- SKF, karta produktu NA 4905 (25 × 42 × 17 mm, F 30 mm): skf.com, NA 4905