Co należy wiedzieć o łożyskach stożkowych?

Łożyska są elementami, które umożliwiają ograniczenie zużywania się podzespołów urządzeń i pojazdów ograniczając tarcie powstające podczas obracania się ruchomych części i podzespołów. Konstrukcja łożyska chroni przed wzrostem temperatury i ścieraniem się warstw metalu na stykających się ze sobą częściach, ogranicza powstające drgania i wibracje, a także zmniejsza powstający hałas. Łożyska są jednymi z najpowszechniej stosowanych części składowych różnych konstrukcji i maszyn. Można je znaleźć zarówno w elementach silników spalinowych, jak i w ramionach dźwigów czy nawet w kółkach, na których poruszają się przesuwne drzwi garażowe. Ze względu na tak wiele różnych zastosowań łożyska są wytwarzane w różnych odmianach, przystosowanych do odmiennych warunków pracy. Poza najpopularniejszymi łożyskami tocznymi, tj. kulkowymi i walcowymi, oferowane są łożyska stożkowe, a także ślizgowe, które są pozbawione typowych elementów ruchomych. Przyjrzyjmy się bliżej budowie i działaniu łożysk i zobaczmy, czym charakteryzują się łożyska stożkowe.

Znaczenie odpowiedniego łożyskowania dla pracy urządzeń mechanicznych

Niezależnie od swojego rodzaju łożyska charakteryzują się bardzo podobną budową. Każde łożysko ma dwa podstawowe elementy w postaci dwóch pierścieni. Pierścień zewnętrzny jest osadzany za pomocą pasowania w specjalnie przygotowanym gnieździe, połączonym z elementem nieruchomym maszyny czy urządzenia. Pierścień wewnętrzny jest pasowany na obracający się wałek. W łożyskach o budowie tradycyjnej w przestrzeni między pierścieniami znajdują się tzw. elementy toczne. Poruszają się one po swoich bieżniach, czyli wewnętrznej części pierścienia zewnętrznego oraz zewnętrznej części pierścienia wewnętrznego. Obracające się elementy toczne dla zmniejszenia tarcia i lepszego odprowadzania ciepła są pokryte odpowiednio dobranym środkiem smarnym, a przestrzeń pomiędzy pierścieniami jest zwykle dodatkowo uszczelniona, tak by zapobiec wydostawaniu się smaru.

Łożyska toczne różnią się od siebie przede wszystkim rodzajem zastosowanych elementów tocznych. Stosowane są kulki, wałki, igiełki, a także stożki i baryłki. Każdy z rodzajów łożysk odznacza się nieco innymi właściwościami, jeśli chodzi o możliwą do uzyskania prędkość, rodzaj dopuszczalnych obciążeń, a także sposób montażu. Elementy toczne są mocowane w specjalnym koszyczku, który utrzymuje je w odpowiedniej odległości od siebie i pomaga w zapewnieniu optymalnego kąta. Poza łożyskami jednorzędowymi są wytwarzane także modele dwurzędowe, gdzie elementy toczne są montowane obok siebie, a także konstrukcje wielorzędowe.

Rodzaj elementów tocznych, a zarazem typ i konstrukcja łożyska są ściśle związane z rodzajem obciążeń, jakie może ono przenosić. Przy pracy elementów ruchomych możemy mieć do czynienia z obciążeniami osiowymi (wzdłużnymi) lub promieniowymi (poprzecznymi). Pierwsze z nich działają równolegle do osi obrotu łożyska, a drugie prostopadle do niej.

Charakterystyka łożysk stożkowych

Łożyska stożkowe mają bardzo charakterystyczną budowę związaną z kształtem występujących w nich elementów tocznych, które mają postać ściętego stożka. W związku z tym zarówno pierścień wewnętrzny, jak i zewnętrzny mają bieżnie, które są ustawione pod pewnym kątem do osi obrotu.

Budowa łożysk stożkowych jest związana z rodzajem obciążeń, jakie mogą one przenosić. Ze względu na swoją konstrukcję są zaliczane do łożysk skośnych, co oznacza, że radzą sobie zarówno z obciążeniami osiowymi, jak i promieniowymi. Wielkości tych obciążeń mają te same wartości. Sprawia to, że łożyska tego typu są dość uniwersalne pod względem możliwych zastosowań.

Łożyska stożkowe mogą mieć różny kąt działania, czyli kąt między punktami styku elementu tocznego oraz bieżni a płaszczyzną prostopadłą do osi łożyska, choć mieści się on zawsze w przedziale od 10 do 35°. Im jest jednak większy, tym większe siły osiowe może przenosić łożysko.

Cechą charakterystyczną łożysk stożkowych jest to, że są w stanie radzić sobie ze sporymi obciążeniami wzdłużnymi i poprzecznymi, a ponadto są bardzo czułe nawet na niewielkie niewspółosiowości elementu ruchomego w stosunku do płaszczyzny gniazda.

Ponieważ ze względu na sposób montażu łożysko stożkowe może przenosić obciążenia wzdłużne tylko w jedną stronę, konieczną praktyką jest stosowanie łożysk dwu- lub nawet czterorzędowych albo zakładanie par łożysk. W przypadku łożyskowania za pomocą tzw. złożenia łożyskowego są możliwe dwa sposoby łączenia pary łożysk, tzw. układ „X” albo układ „O”.

Ze względu na swoje właściwości łożyska stożkowe są najczęściej wybierane tam, gdzie w grę wchodzą duże obciążenia pojawiające się podczas pracy.