Łożysko wzdłużne kulkowe 511, 512, 513: dobór i montaż

Czym jest łożysko wzdłużne kulkowe

Łożysko wzdłużne to łożysko, które przenosi obciążenie działające wzdłuż osi wału, a nie w poprzek niego. Wersja kulkowa ma dwie płaskie tarcze z bieżniami, a między nimi kulki prowadzone w koszyku. Siła osiowa dociska jedną tarczę do drugiej przez kulki.

To dużo prostsza konstrukcja niż łożysko kulkowe zwykłe, ale też dużo węższe zastosowanie. Łożysko wzdłużne nie utrzymuje wału w osi radialnie i nie znosi obciążeń poprzecznych. W praktyce montuje się je razem z łożyskiem promieniowym, które prowadzi wał, a wzdłużne bierze na siebie siłę osiową. Szerszy przegląd typów znajdziesz w poradniku Rodzaje łożysk: jak wybrać typ.

Typowe zastosowania to miejsca z dużą siłą wzdłuż osi i niewielkimi obrotami: stoły obrotowe, zawiesia haków, kolumny wiertarek, śruby pras i podnośników, mechanizmy kierownicze i obrotnice. Przy wysokich obrotach kulki w łożysku wzdłużnym są odrzucane siłą odśrodkową, dlatego dopuszczalne obroty są wyraźnie niższe niż w łożysku promieniowym o podobnych wymiarach.

Budowa: pierścień wałowy i obudowowy

Łożysko wzdłużne jednokierunkowe składa się z trzech części, które trzeba odróżnić przy montażu.

• Pierścień wałowy (tarcza wałowa) ma mniejszy otwór, pasowany ciasno na wale i obraca się razem z nim.
• Pierścień obudowowy (tarcza obudowowa) ma otwór większy od wału, więc nie dotyka go, i osadza się w obudowie z luzem promieniowym.
• Koszyk z kulkami utrzymuje równe odstępy między kulkami.

Różnica w średnicy otworów to najprostszy sposób, żeby je rozpoznać. Luz pierścienia obudowowego pozwala mu ustawić się w osi względem pierścienia wałowego, a przy montażu pierścień wałowy trzeba osadzić po stronie wału, a obudowowy po stronie obudowy. Po odwróceniu kolejności łożysko pracuje nieprawidłowo i szybko się zużywa.

Serie 511, 512, 513, 514 i 522

Oznaczenie zaczyna się od numeru serii, w której pierwsza cyfra 5 oznacza łożysko wzdłużne kulkowe, druga określa wysokość serii, a trzecia średnicę. Dwie ostatnie cyfry to kod otworu, tak samo jak w łożyskach zwykłych: dla otworów od 20 do 495 mm mnożymy je przez 5. Przykładowo 51105 ma otwór 25 mm, a 51208 ma otwór 40 mm. Zasady czytania oznaczeń omawia poradnik Jak czytać oznaczenia łożysk.

• 511: seria lekka i niska, najmniejsza średnica zewnętrzna przy danym otworze.
• 512: seria średnia, wyższa i nieco mocniejsza.
• 513: seria ciężka, jeszcze większa średnica zewnętrzna i wysokość.
• 514: seria bardzo ciężka, spotykana rzadziej i w większych otworach.
• 522 i pokrewne: łożyska dwukierunkowe, z dodatkową środkową tarczą wałową, które przenoszą siłę osiową w obu kierunkach.

Wymiary łożysk jednokierunkowych są znormalizowane w ISO 104 i dobrze widać je na przykładzie wału 25 mm. Dane pochodzą z tabel wymiarowych lozysko/data; przed zakupem porównaj je z katalogiem producenta.

Ten sam otwór 25 mm dostajesz więc w czterech rozmiarach, a im wyższa seria, tym większe łożysko i wyższa nośność. Dla porównania zwykłe łożysko kulkowe 6205 ma wymiary 25 × 52 × 15 mm, ale przenosi głównie siłę promieniową. Wszystkie łożyska o wymiarach 25 × 47 × 15 mm, w tym 51205, znajdziesz na stronie łożyska 25x47x15.

Kierunek obciążenia i układ w maszynie

Łożysko jednokierunkowe (seria 511 do 514) przenosi siłę tylko w jednym kierunku: od pierścienia wałowego do obudowowego. Gdy siła zmienia zwrot, jedno łożysko nie wystarczy. Masz wtedy dwie możliwości.

• Dwa łożyska jednokierunkowe ustawione po obu stronach wału, każde dla jednego zwrotu siły.
• Łożysko dwukierunkowe serii 522, w którym środkowa tarcza wałowa jest wspólna dla obu rzędów kulek.

Siła osiowa zawsze musi docisnąć pierścień wałowy do kulek, a kulki do pierścienia obudowowego. Jeśli pierścień obudowowy nie ma oparcia w obudowie, łożysko nie pracuje. Powierzchnie oporowe wału i obudowy muszą więc być płaskie i prostopadłe do osi, bo przekoszenie obciąża kulki nierówno.

Wzdłużne łożysko kulkowe nie koryguje przekoszenia. Gdy oś wału może się ugiąć, producenci oferują wersje z kulistą podkładką obudowową, które kompensują niewielkie odchylenie. Szczegóły dla takich wykonań sprawdź w katalogu producenta.

Minimalne obciążenie osiowe

Łożyska wzdłużne kulkowe wymagają stałego obciążenia osiowego, żeby kulki toczyły się po bieżni. Przy zbyt małej sile kulki ślizgają się, a koszyk i bieżnie zużywają się szybciej. Dotyczy to szczególnie wyższych obrotów, gdzie siły bezwładności kulek są duże.

Katalogi podają minimalne obciążenie osiowe zależne od wymiaru łożyska i obrotów, zwykle w postaci wzoru z parametrem A podanym w tabeli łożyska. Wartość dla konkretnego łożyska bierzemy zawsze z katalogu producenta, a nie z tego poradnika. Gdy rzeczywista siła jest za mała, stosuje się sprężynę dociskową, która tworzy obciążenie wstępne.

Dopasowanie nośności wykonuje się podobnie jak dla innych łożysk: nośność dynamiczna C, obciążenie równoważne P i trwałość L10. Zasady obliczeń opisuje poradnik Trwałość łożyska L10.

Jak wybrać łożysko wzdłużne

Zacznij od średnicy wału, bo ona wyznacza otwór. Potem ustal, czy siła osiowa działa w jedną stronę, czy w obie, co rozstrzyga między serią 511 do 514 a serią 522. Na końcu dobierz serię do wartości siły i dostępnego miejsca: niska seria 511 mieści się tam, gdzie brakuje wysokości, a 513 i 514 wybiera się przy dużych siłach.

Sprawdź też obroty, bo kulki w łożysku wzdłużnym ograniczają je mocniej niż w promieniowym. Gdy obroty są wysokie, a siła osiowa duża, rozważ łożysko skośne kulkowe, opisane w poradniku Łożyska skośne kulkowe 72xx i 32xx, które przenosi siłę osiową razem z promieniową.

Pasowania i montaż

Pierścień wałowy osadza się na wale z wciskiem lub luzem bliskim zera, tak żeby się z nim obracał. Pierścień obudowowy powinien mieć luz w obudowie, żeby mógł się ustawić samoczynnie. Konkretne tolerancje podają katalogi producentów dla danej serii i obciążenia.

• Przed montażem sprawdź, który pierścień ma mniejszy otwór: to pierścień wałowy.
• Powierzchnie oporowe oczyść i sprawdź ich płaskość oraz prostopadłość do osi.
• Nie dociskaj pierścieni za koszyk i nie uderzaj w kulki. Siłę przykładaj tylko do pierścienia, który osadzasz.
• Nasmaruj łożysko zgodnie z zaleceniem producenta. Łożyska wzdłużne zwykle pracują bez uszczelnień, więc chroń je przed zanieczyszczeniem.

Ogólne zasady pracy z łożyskami, w tym narzędzia i podgrzewanie, opisuje poradnik Montaż i demontaż łożysk. Przy pracy z ciężkimi maszynami zachowaj zasady bezpieczeństwa: zabezpiecz wał przed obrotem i zdejmij obciążenie przed demontażem.

Sprawdź łożyska kulkowe 6205-2RS

Najczęstsze pytania

Czy łożysko wzdłużne może zastąpić łożysko kulkowe zwykłe?

Nie. Łożysko wzdłużne przenosi siłę osiową i nie prowadzi wału promieniowo. Zwykle pracuje w parze z łożyskiem promieniowym.

Czym różni się 51105 od 51205?

Mają ten sam otwór 25 mm, ale 51205 ma większą średnicę zewnętrzną (47 mm wobec 42 mm) i większą wysokość (15 mm wobec 11 mm), więc większą nośność.

Czy łożysko wzdłużne wytrzyma duże obroty?

Nie tak dobrze jak promieniowe. Siła odśrodkowa odrzuca kulki, dlatego dopuszczalne obroty są niższe. Wartość podaje katalog dla danego łożyska.

Który pierścień jest wałowy?

Ten z mniejszym otworem. Pierścień obudowowy ma otwór większy od wału i nie dotyka go.

Podsumowanie

• Łożysko wzdłużne kulkowe przenosi tylko siłę osiową i wymaga łożyska promieniowego do prowadzenia wału.
• Serie 511, 512, 513 i 514 są jednokierunkowe, a seria 522 przenosi siłę w obu kierunkach.
• Pierścień wałowy ma mniejszy otwór i siedzi ciasno na wale, obudowowy ma luz w obudowie.
• Przy tym samym otworze wyższa seria oznacza większe i mocniejsze łożysko.
• Łożysko wymaga minimalnego obciążenia osiowego i nie nadaje się na wysokie obroty.
• Powierzchnie oporowe muszą być płaskie i prostopadłe do osi.

Źródła

• SKF, katalog łożysk wzdłużnych kulkowych (PDF, tabela wymiarów 25 mm: 51105, 51205, 51305, 51405, nośności, obroty graniczne): katalog SKF, thrust ball bearings (PDF)