Vše, co potřebuji znát o ložiskách - část druhá (Výroba ložisek)

Existuje mnoho různých typů valivých ložisek, včetně kuličkových ložisek, soudečkových  ložisek, válečkových ložisek, jehlových ložisek a kuželíkových ložisek, přičemž všechna nabízejí vlastní řadu funkcí a výhod. Jsou k dispozici v nepřeberném množství velikostí, které vyhovují všem možným aplikacím.

V tomto článku se dozvíte, jak se jednotlivé součásti ložisek vyrábějí a následně sestavují do ložisek, které můžete vidět ve strojních zařízeních.

Z čeho jsou ložiska vyrobena?
Nejběžnějším materiálem, ze kterého se ložiska vyrábějí, je ocel. Důvodem, proč se většina ložisek vyrábí z oceli, je její vysoká pevnost a dobrá odolnost vůči namáhání, což jsou základní vlastnosti každého ložiska.

Existuje mnoho dalších materiálů, které mohou být použity v ložiscích, včetně keramiky, bronzu, litiny a plastů. Ocel však zůstává nejběžnější.

Průmyslová standardní klasifikace pro ložiskovou ocel je 52100. To znamená, že ocel se skládá ze slitiny jednoho procenta chromu a jednoho procenta uhlíku pro zvýšení pevnosti. Ocel je následně zpevněna tepelným zpracováním. V aplikacích, které mohou být vystaveny korozi, lze použít nerezovou ocel 440C.

Zatímco mnoho ložiskových klecí se vyrábí z tenké oceli díky její tuhosti a teplené odolnosti, existuje i mnoho dalších možností materiálů pro výrobu ložiskové kleci. Patří mezi ně plast, sklolaminát a bronz. Bronz je v klecích válečkových ložisek běžný díky své schopnosti odvádět teplo od valivých těles, což pomáhá prodlužovat životnost ložisek.

Požadovaný materiál ložiska nakonec závisí na aplikaci, do které se montuje, spolu s provozním prostředím.


Z čeho se ložisko skládá?
Ačkoliv se některá ložiska mohou lišit od standardní konstrukce, většina ložisek se skládá z vnitřního a vnějšího kroužku, valivých těles a klece nebo uložení.

Oběžnou dráhu ložiska tvoří kovové kroužky s drážkou. V ní jsou uloženy valivé elementy. Oběžná dráha vede valivá tělesa po obvodu ložiska a zabraňuje jejich vyklouznutí z ložiska během provozu. Největší kroužek je vnější kroužek a nejmenší kroužek, ve kterém jezdí hřídel, se nazývá vnitřní kroužek.

Valivá tělesa ložiska jsou umístěna mezi vnitřním a vnějším kroužkem ložiska a slouží k přenosu otáčivého pohybu při minimalizaci součinitele tření.

Existuje mnoho různých typů valivých těles, z nichž každé má jiné vlastnosti a výhody. Typ valivého tělesa, který si vyberete, bude záviset na požadavcích aplikace, včetně zatížení, rychlosti a provozních podmínek.

Valivé prvky se dělí na kuličky a válečky. Obecně lze říci, že kuličková ložiska se obvykle používají pro vysokorychlostní aplikace s nízkými až středními požadavky na zatížení, zatímco válečková ložiska se upřednostňují pro aplikace s vysokými požadavky na zatížení pracující při středních rychlostech. Existuje však mnoho variant jednotlivých typů ložisek, přičemž jsou k dispozici varianty, které vyhoví každému požadavku aplikace.

Klec ložiska, je zodpovědná za udržení valivých těles ložiska na místě, udržuje radiální rozteč a zároveň zabraňuje jejich vypadnutí z ložiska.

Drážky, valivá tělesa a klec jsou při montáži často kombinovány s těsněním, které chrání ložisko a pomáhá udržet mazivo čisté a uvnitř ložiska.



Jak se vyrábějí ložiskové kroužky?
Většina ložisek se skládá z vnitřního a vnějšího kroužku. Tyto kovové kroužky začínají jako kus ocelové trubky, která se pomocí CNC soustruhu nařeže na velikost o něco větší, než jsou požadované rozměry. Důvodem, proč se řeže o něco větší kus, je to, že během tepelného zpracování dochází ke smrštění.

Po soustružení se kroužky vloží na několik hodin do pece pro tepelné zpracování o teplotě 850°C. Poté se vyjmou a rychle ponoří do olejové lázně, aby se ochladily a ztvrdly. Tento proces může způsobit křehkost kroužků, proto se následně kalí v peci o teplotě kolem 150°C. Poté se kroužky nechají vychladnout na vzduchu, kde dosáhnou maximální pevnosti a tuhosti.

Jakmile kroužek projde procesem tepelného zpracování, je připraven k povrchové úpravě. Ta se provádí pomocí brusných kotoučů, čímž ložisko získá konečný hladký povrch. Následně jsou ložiskové kroužky připraveny k montáži.

Jak se vyrábějí valivá tělesa ložisek?
V ložisku se nachází mnoho různých typů valivých těles. Patří mezi ně kuličky, válečky, kuželíkové válečky, jehlové válečky a soudečky. Výrobní proces je u všech podobný. V tomto článku se zaměříme na to, jak se vyrábějí kuličky. 

Navzdory jednoduchému tvaru kuliček je jejich výrobní proces složitý. Jejich výroba začíná jako silný kus ocelového drátu, který je vložen do stroje na výrobu za studena. Ve stroji je nařezán na požadovanou délku a poté slisován. Tento proces je známý jako výroba za studena, protože se při něm nepoužívá žádné teplo. Tento způsob se také často používá při výrobě hlav šroubů a vrutů.

Kulička pak zůstává s vybouleným středem, známým jako otřep. K odstranění tohoto otřepu se kuličky vkládají do hrubých drážek mezi čela dvou litinových kotoučů. Jeden kotouč se otáčí, zatímco druhý zůstává nehybný. Jak se kotouč otáčí, kulička se pohybuje v drážce a třením se odstraňuje otřep a zanechává hladký povrch.

Po odstranění otřepů jsou kuličky připraveny k tepelnému zpracování stejným způsobem jako vnitřní a vnější kroužky, aby se optimalizovala jejich pevnost a trvanlivost. Stejně jako u vnitřních a vnějších kroužků budou kuličky o něco větší, než je jejich požadovaná velikost, aby se během tepelného zpracování mohly smrštit.

Po tepelném zpracování se kuličky vybrousí do dokonalého kulovitého tvaru, které se od stanoveného rozměru liší o několik deseti tisíciny mm. Poté se přesunou do lapovacího stroje, kde litinové kotouče pomocí abrazivní lapovací směsi dokončí kuličky. To může trvat až deset hodin v závislosti na požadované přesnosti.

Proces výroby kuliček pro kuličková ložiska je složitý, ale jeho výsledkem jsou vysoce kvalitní valivá tělesa s vynikající pevností a minimálním třením.

Jak se vyrábí ložiskové klece?
Dva nejběžnější materiály pro ložiskové klece jsou ocel a plast. Proces výroby každého z nich se liší, proto si probereme oba způsoby.

Ocelové ložiskové klece začínají svůj život jako tenký plech. Klec se z tohoto materiálu vylisuje stejným způsobem, jakým se vykrajují sušenky. Poté se klec vloží do lisu, kde se ohne do konečného tvaru. Po vyjmutí z formy je klec kompletní a připravená k montáži.

Naproti tomu plastové ložiskové klece se obvykle vyrábějí metodou známou jako vstřikování. Roztavený plast se vloží do kovové formy a nechá se vytvrdit do tvaru ložiskové klece. Poté se forma otevře a hotová klec se vyjme a připraví k montáži.

Jak se ložiska montují?
Po dokončení výrobního procesu všech dílů je ložisko připraveno k montáži. Nejprve se do sebe nasadí ložiskové kroužky a vloží se valivá tělesa. Poté se nasadí klec, která drží valivá tělesa na svém místě. Plastové klece se obvykle zaklapnou, zatímco ocelové klece je třeba snýtovat.

Jakmile je ložisko smontováno, může být opatřeno nátěrem proti korozi. V závislosti na typu ložiska lze do ložiska vložit mazivo nebo mazací tuk a namontovat těsnění. Ložisko se poté pečlivě zabalí a připraví k distribuci.

Jak se hodnotí kvalita ložisek?
Kvalita ložiska je nezbytná pro přesný a spolehlivý provoz, proto každé ložisko prochází přísnou kontrolou kvality.

Před použitím ve výrobním procesu se testuje ocel, aby se zajistilo, že obsahuje správné množství legovaných kovů. Tím je zajištěno, že ložisko bude mít nejvyšší kvalitu ještě předtím, než bude vytvořeno.

V průběhu procesu tepelného zpracování budou díly testovány na tvrdost a houževnatost, aby bylo zajištěno, že splňují normy kvality. V průběhu výrobního procesu se také pravidelně posuzují tvary a rozměry jednotlivých součástí. To zahrnuje zajištění výjimečně hladkého povrchu válcovacích prvků, aby se minimalizovalo tření, a také jejich dokonale kulatého tvaru.

Shrnuto a podtrženo
Ložiska jsou vysoce přesné strojní součásti, které musí být pečlivě vyrobeny s přísnými tolerancemi. Výrobní proces ložisek se liší v závislosti na typu materiálu a značce ložiska. My jsme Vám poskytli přehled typického výrobního postupu nejběžnějších ložisek.