Diplomski rad
Srđan Lazović
Sadržaj : Sadržaj : .........................................................................................................................2 1. Uvod...........................................................................................................................3 2. Konstukcija i klasifikacija..........................................................................................4 2.1 Prednosti i nedostaci ............................................................................................5 2.2 Materijali kotrljajnih ležajeva ..............................................................................6 2.4 Standardni konstrukcioni oblici i karakteristike kotrljajnih ležajeva: .................7 3. Oznake kotrljajnih ležajeva......................................................................................15 4. Dinamička nosivost i radni vek ležaja .....................................................................16 4.1 Proračun radnog veka ležaja ..............................................................................17 6. Podmazivanje kotrljajnih ležajeva ...........................................................................19 6.1 Zadatak pomdazivanja .......................................................................................19 6.3 Mazivo ...............................................................................................................20 6.4 Čistoća masti......................................................................................................21 6.5. Preporuke kod podmazivanja ležajeva..............................................................23 6.6 Pravo vreme za podmazivanje ..........................................................................24 6.7 Prava količina....................................................................................................25 6.8 Podmazivanje uljem...........................................................................................25 7. Prednosti i nedostatci u odnosu na klizne ležajeve..................................................28 8. Oštećenja kotrljajnih ležajeva ..................................................................................29 8.1 Adhezivno habanje.............................................................................................29 8.2 Abrazivno habanje .............................................................................................29 8.3 Fretting korozija.................................................................................................30 8.4 Habanje zamorom materijala .............................................................................30 8.5 Koroziono habanje .............................................................................................31 9. Ugradnja ležajeva.....................................................................................................33 9.1 Izbor metode ......................................................................................................34 9.2 Ugradnja ležaja sa cilindričnim otvorom...........................................................35 9.3 Hladna ugradnja .................................................................................................35 9.4 Topla ugradnja ..................................................................................................36 9.5 Ugradnja ležajeva sa koničnim otvorom............................................................38 10. Demontaža ležajeva ...............................................................................................39 10.1 Demontaža ležajeva sa cilindričnim otvorom......................................................40 Naleganje sa preklopom na osovini .........................................................................40 10.2 Naleganje sa preklopom u kućištu ...................................................................40 10.3 Naleganje sa preklopom i u kućištu i na osovini .................................................41 10.4 Hidraulički alat i ubrizgavanje ulja..................................................................42 Slika 10.12. ubrizgavanja ulja..................................................................................43 10.5 Grejanje...........................................................................................................43 11. Čuvanje i skladištenje ležajeva ..............................................................................45 12. Zaključak................................................................................................................47 Literatura :....................................................................................................................48
2
Diplomski rad
Srđan Lazović
1. Uvod Ležajevi su mašinski elementi koji omogućavaju obrtno kretanje vratila i delova postavljenim na vratilima, uz istovremeno prenošenje optrećenja i obezbeđenje njihovog tačnog položaja. Ležajevi prenose sile sa obrtnih vratila i osovina na nepokretnu noseću konstrukciju, ili sa klipnjače na kolenasto vratilo kada su oba dela u pokretu. Ležajevi prenose samo sile, ali ne i obrtne momente. Kotrljajni ležajevi su mašinski elementi čiji zadatak je da omoguće relativno kretanje obrtnih deliva i prenošenje opterećenja između njih kao i da obezbedi tačnost njihovog položaja. Ležajevi se prvenstveno koriste kod pokretnih veza sa kružnim kretanjem (u osloncima vratila i osovina), u tim osloncima se omogućuju kretanje rukavca u odnosu na nepomični oslonac, uz istovremeno prenošenje odgovarajućeg opterećenja. Relativno kretanje obrtnih delova se ostvaruje na principu kotrljanja –kod kotrljajnih ležajeva. Kvalitet ležaja, sam za sebe, ne može da garantuje rad-bez-problema jer postoje i drugi faktori koji imaju uticaj na njegov rad kao što su: radna sredina, pravilna ugradnja, pravilno održavanje... Radni vek ležaja definisan je kao broj obrtaja (ili radnih sati pri određenom, konstantnom broju obrtaja), koje on može izdržati pre nego što se pojavi prvi znak zamora (prskotine, ljuštenje) na nekom od njegovih prstenova ili kotrljajnih elemenata. Otkazi ležaja nisu samo uslovljeni zamorom materijala , već vrlo često habanjem, korozijom , kontaminacijom, otkazom sistema zaptivanja, itd. Samo manji deo ugrađenih ležajeva se ošteti u toku rada. Daleko veći deo nadživi uređaj ili mašinu u koju su ugrađeni. Do oštećenja ležajeva može da dođe iz više razloga - ako je opterećenje veće nego što je predpostavljeno, ako zaptivke nisu dobre, ako je radni zazor ležaja previše mali zbog neodgovarajućih naleganja itd. Svaki od ovih razloga prouzrokuje specifični tip oštećenja i ostavlja svoj specifični trag na ležaju. Ovo se posebno naglašava, jer se najčešće posmatranjem oštećenog ležaja može utvrditi uzrok oštećenja i na osnovu toga sprovesti određene preventivne aktivnosti. Od svih ležajeva koji otkažu, približno kod jedne trećine se to desi zbog zamora materijala, kod druge trećine zbog lošeg podmazivanja, a kod treće trećine zbog uticaja kontaminanata, nestručnog rukovanja ili pogrešne ugradnje.
3
Diplomski rad
Srđan Lazović
2. Konstukcija i klasifikacija Kotrljajni ležajevi se sastoje od: prstenova ili kolutova, kotrljajnih tela i kaveza (držača kotrljajnih tela). Kotrljajna tela su smeštena izmedju prstenova (ili kolutova), a pomocu kaveza se održava njihovo konstantno medjusobno rastojanje (Slika 2.1.).
Slika 2.1. Kotrljajni ležajevi Prema obliku kotrljajnih tela, kotrljajni ležajevi mogu biti: kuglični i valjčasti koji mogu biti: cilindrično-valjčasti, konusno-valjčasti, bačvasti i iglčasti. Prema broju redova kotrljajnih tela ležajevi mogu biti: jednoredni i višeredni (najčešće dvoredni). Prema pravcu delovanja sile dele se na: radijalne (prenose silu u radijalnom pravcu), aksijalne (prenose silu u aksijalnom pravcu) i radijalnoaksijalne (prenose silu u oba pravca). Oblici kotrljajnih tela: • kuglica , • cilindrični valjčić sa pravolinijskom izvodnicom , 4
Diplomski rad
Srđan Lazović
• konusni valjčić sa pravolinijskom izvodnicom , • cilindrični valjčić sa kružnolučnom izvodnicom , • konusni valjčić sa kružnolučnom izvodnicom , • iglica .
Slika 2. 2. Oblici kotrljajnih tela Kod kotrljajnih ležajeva se kuglice, valjci, iglice i drugi oblici kotrljajnih tela kotrljaju po otvrdnutim, brušenim i poliranim površinama, zbog čega je glavni otpor, koji se javlja, otpor kotrljanja(Slika 2. 2.). U opštem slučaju, ovaj otpor je mnogo manji od otpora klizanja. Primena kotrljajnih ležajeva je znatno veća u odnosu na primenu kliznih ležajeva. To je pre svega uslovljeno visokim stepenom standardizacije i masovnom proizvodnjom u fabrikama koje su specijalizovane u toj oblasti.
2.1 Prednosti i nedostaci Osnovne prednosti kotrljajnih ležajeva u odnosu na klizne su: • niža proizvodna cena i laka nabavka • zadovoljavajuća nosivost za niže i srednje učestanosti obrtanja • jednostavno podmazivanje i održavanje • laka zamena, jer nema habanja rukavca, pa nije potrebna njegova naknadna obrada • manji gubici energije • realizuju tačnije vođenje Osnovni nedostaci kotrljajnih ležajeva u odnosu na klizne su: • viši nivo buke i vibracija, • veća osetljivost na udarna opterećenja (sloj ulja između dodirnih površina kliznih ležajeva u izvesnoj meri amortizuje udare), • kotrljajni ležajevi su jednodelni, pa je kod neih konstrukcionih izvođenja lakše ugraditi dvodelne klizne ležajeve, • za visoke učestanosti obrtanja ne mogu da rade tako uspešno kao klizni ležajevi, jer im se nosivost, odnosno radni vek jako smanjuje
5
Diplomski rad
Srđan Lazović
2.2 Materijali kotrljajnih ležajeva Materijal standardnih kotrljajnih ležajeva je čelik, dok se kod minijaturnih kotrljajnih ležajeva kotrljajna tela izrađuju od safira. Za primenu u agresivnim sredinama, kakve su kiseline, koriste se kotrljajni ležajevi od keramike i plastike. Po analogiji sa kliznim ležajevima, kod kotrljajnih ležajeva se definiše koeficijent trenja redukovan na prečnik rukavca, koji iznosi µ1 = 0,0010 (kod kugličnih ležajeva) do µ1 = 0,0045 (kod igličastih ležajeva). Jako veliki značaj za konstrukciono izvođenje, kao i za nosivost kotrljajnih ležajeva ima ugao α. To je ugao između radijalnog pravca (normale na podužnu osu ležaja) i pravca koji definišu tačke dodira kotrljajnih tela, odnosno kuglica sa spoljašnjim i unutrašnjim prstenom(Slika 2.3.).
Slika 2.3. Nosivost kotrljajnih lezajeva Kotrljajni ležajevi prenose često i aksijalne i radijalne sile. Rezultujuća sila pri tome gradi ugao β sa radijalnom ravni. Veličina aksijalne sile koju može da prenese ležaj zavisi od dodirnog ugla α. Sa povećanjem ugla α povećava se i aksijalna sila koju može da prenese ležaj. Iskorišćenje ležaja u pogledu nosivosti povećava se smanjenjem razlike između uglova α i β. Maksimalno skorišćenje ležaja postiže se za α = β(Slika 2.4.).
Slika 2.4.Šemacki prikaz
6
Diplomski rad
Srđan Lazović
2.4 Standardni konstrukcioni oblici i karakteristike kotrljajnih ležajeva: prsteni kuglični jednoredni ležaj sa radijalnim dodirom prsteni kuglični jednoredni ležaj sa kosim dodirom prsteni kuglični dvoredni ležaj sa kosim dodirom prsteni kuglični dvoredni podesivi ležaj prsteni cilindrično valjčasti jednoredni ležaj igličasti ležaj prsteni konusno valjčasti ležaj prsteni bačvasti jednoredni podesivi ležaj CARB ležaj kolutni kuglični jednoredni i dvoredni ležaj Prsteni kuglični jednoredni ležaj sa radijalnim dodirom Na spoljašnjem i unutrašnjem prstenu ovih ležaja nalaze se žlebovi za kretanje kotrljajnih tela. Radijusi krivine ovih žlebova su nešto veći od poluprečnika kotrljajnih tela - kuglica, tako da je u neopterećenom stanju dodir u tački. Ovaj tip ležaja može da prenese relativno veliko radijalno i znatno aksijalno opterećenje u oba smera. Zbog jednostavnog konstrukcionog oblika, smanjenog šuma i vibracija u radu i niske cene, ovi ležaji imaju jako veliku primenu: za prenosnike kod svih vrsta mašina, u industriji motornih vozila. Konstrukciono mogu da se izvedu sa jednim ili dva zaštitna čeona prstena. Čeoni zaštitni prstenovi služe da zaštite ležaj od prodora stranih tela i da spreče isticanje masti kojom se podmauje ležaj(Slika 2.5.).
Slika 2.5. prsteni kuglični jednoredni ležaj sa radijalnim dodirom Prsteni kuglični jednoredni ležaj sa kosim dodirom Žleb za kotrljajna tela na spoljašnjem i unutrašnjem prstenu ima naslon samo sa jedne strane, dok je druga strana izvedena ravno. Prenose i radijalnu i aksijalnu (samo u jednom smeru) silu. Namenjeni su za veće učestanosti obrtanja i za veće aksijalne sile. Zbog mogućnosti podešavanja zazora u toku montaže, koriste se kod vratila sa tačnim vođenjem(Slika 2.6.).
7
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 2.6.Prsteni kuglični jednoredni ležaj sa kosim dodirom Načini ugradnje u jednom osloncu: ugradnja u tandemu, gde oba ležaja imaju isti položaj i mogu da prenesu veoma veliku aksijalnu silu u jednom smeru. Aksijalna sila se ravnomerno deli na oba ležaja(Slika 2.7.).
Slika 2.7. Načini ugradnje u jednom osloncu: O-ugradnja koristi se kao aksijalno nepokretni oslonac vratila, jer može da prenese aksijalnu silu u oba smera. Ovo je jako kruto uležištenje, pa se zahteva visoka saosnost spoljašnjeg i unutrašnjeg prtsena ležaja(Slika 2.8.).
8
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 2.8. Načini ugradnje u jednom osloncu: X-ugradnja koristi se takođe kao aksijalno nepokretni oslonac vratila, jer može da prenese aksijalnu silu u oba smera. Ovo je manje kruto uležištenje(Slika 2.9.).
Slika 2.9 Prsteni kuglični dvoredni ležaj sa kosim dodirom Odgovara paru jednorednih kugličnih ležaja sa kosim dodirom (Oizvođenje). Može da prenese znatno radijalno opterećenje, kao i aksijalna opterećenja u oba smera. Koriste se u osloncima kraćih krutih vratila za niže učestanosti obrtanja(Slika 2.10).
9
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 2.10. prsteni kuglični dvoredni ležaj sa kosim dodirom Prsteni kuglični dvoredni podesivi ležaj Površina kotrljanja kuglica na spoljašnjem prstenu je sfernog oblika, što omogućuje ugaono prilagođavanje deformacijama vratila i do 4°. Može da prenese prvenstveno radijalno opterećenje, kao i umerena aksijalna opterećenja u oba smera. Koriste se kod vratila većeg raspona između oslonaca, gde ne može da se postigne odgovarajuća tačnost pri montaži i gde se očekuju deformacije vratila u radu(Slika 2.11.).
Slika 2.11. prsteni kuglični valjčasti ležaj
Prsteni cilindrično valjčasti jednoredni ležaj Dodir između prstenova i kotrljajnih tela je linijski, što ovim ležajevima omogućava veću nosivost u odnosu na kuglične ležaje istih dimenzija sa dodirom u tački. Ovi ležajevi dobro podnose visoke učestanosti obrtanja i
10
Diplomski rad
Srđan Lazović
velika radijalna opterećenja. Primenjuju se kod prenosnika, elektromotora, kod osovina šinskih vozila (Slika 2.12..)
Slika 2.12. prsteni cilindrično valjčasti jednoredni ležaj Igličasti ležaji Predstavljaju specijalno izvođenje cilindrično valjčanih ležaja, gde kotrljajna tela imaju mali prečnik u odnosu na dužinu (iglice).Mogu da prenesu samo radijalno opterećenje. Jako su kruti, zahtevaju visoku tačnost obrade površina i vrlo precizno vođenje vratila. Primenjuju se kod nižih i srednjih učestanosti obrtanja, u osloncima alatnih mašina, kod transmisije motornih vozila, kod vratila električnih uređaja, kod rukavac a elektro magnet nih i kardano vih spojnica (Slika 2.13.).
Slika 2.13. igličasti ležaj Prsteni konusno valjčasti ležaj Kao kotrljajna tela koriste se delovi konusa (konusni valjčići), a površine kotrljanja spoljašnjeg i unutrašnjeg prstena su delovi konusa. Ugrađuju se u paru, kao slike u ogledalu, da bi se eliminisala dodatna indukovana aksijalna sila koja teži da razdvoji prstenove ležaja. Mogu da
11
Diplomski rad
Srđan Lazović
prenesu visoka i radijalna i aksijalna opterećenja. Spadaju u krute ležaje, pogodni su za niže učestanosti obrtanja. Primenjuju se kod transmisije motornih vozila, kod svih vrsta prenosnika snage, kod alatnih mašina(Slika 2.14.).
Slika 2.14. prsteni konusno valjčasti ležaj
Prsteni bačvasti jednoredni i dvoredni podesivi ležaj Imaju izvanredne karakteristike u pogledu nosivosti i prijema udarnih opterećenja, kao i u pogledu mogućnosti prilagođavanja elastičnim deformacijama vratila i neparalelnosti osa oslonih površina. To omogućuje veća dodirna površina između kotrljajnih tela i prstenova i sferni oblik površine kotrljanja po spoljašnjem prstenu. Kotrljajna tela su sa lučnom izvodnicom tako da podsećaju na bačvice. Namenjen je za velika radijalna opterećenja, a mogu da prenesu i manja aksijalna opterećenja. Pogodni su za niže učestanosti obrtanja. Primenjuju se kod vozila, u teškoj mašinogradnji i kod vratila izloženim velikim radijalnim opterećenjima pri jakim udarima. Prsteni bačvasti jednoredni i dvoredni podesivi ležaj (Slika 2.15. i Slika 2.16.)
12
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 2.15. prsteni bačvasti jednoredni podesivi ležaj
Slika 2..16. prsteni bačvasti dvoredni podesivi ležaj CARB ležaj
CARB (Compact Aligning Roller Bearing) je čisto radijalni ležaj namenjen za prenošenje velikih radijalnih opterećenja. Ne može da primi aksijalna opterećenja. može da kompenzira aksijalna opterećenja u radu i omogući nagib vratila u osloncu, jer sferno izvedene kotrljajne staze prstenova imaju nešto veći radijus krivine u odnosu na radijus krivine bačvastih kotrljajnih tela. Primenjuje se za niže učestanosti obrtanja, u teškoj mašinogradnji i industriji papira(Slika 2.17).
13
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 2.17. CARB ležaj . Kolutni kuglični jednoredni i dvoredni ležaj Jednoredni ležaji prenose čisto aksijalno opterećenje, ali samo u jednom smeru i pogodni su za niže učestanosti obrtanja. Dvoredni ležaji prenose aksijalnu silu u oba smera. Mogu da prime velikiu aksijalnu silu u osloncima vratila koje radijalni ležaji ne mogu da podnesu, npr. uležištenje vratila puža, vretena bušilica, kod oslonaca obrtnih kranova, kod kranskih kuka, kod obrtnih postolja.
Slika 2.18. kolutni kuglični jednoredni
14
Diplomski rad
Srđan Lazović
3. Oznake kotrljajnih ležajeva Sistem obeležavanja ležaja sastoji se iz: Osnovne i dopunske oznake Osnovna oznaka sastoji se od iz tri grupe brojeva ili slova : Tip ležaja se ozačava ili dve brojčane oznake (slovne oznake).Tako na primer, prsteni kuglični jednoredi ležajevi sa radijalnim dodiromimaju oznake 60, 62, 63 i 64. Prsteni kuglični jednoredi ležajevi sa kosim dodirom imaju oznake 72, 73. Prsteni kuglični dvoredi ležajevi sa kosim dodirom imaju oznake 32, 33 Prsteni kuglični dvoredi podesivi ležajevi imaju oznake 12, 22, 23. Prsteni cilindrično–valjčasti jednoredi ležajevi imaju oznake NU, NJ, NUP, N. Prsteni konusno–valjčasti jednoredi ležajevi imaju oznake 302, 322, 303, 313, 323. Prsteni bačvasti jednoredi podesivi ležajevi imaju oznake 202, 203, 204. Igličasti ležajevi imaju oznake NA48, NA49. Kolutni kuglični jednoredi i dvoredi ležajevi imaju oznake 511, 512, 513, 514, 522. Red mera, koji je označen različitim brojnim oznakama. Za jedan unutrašnji prečnik predviđen je veći broj spoljašnjih prečnikai širina, što znači da je za jedan isti prečnik rikavca vratila moguć izbor niza ležajeva istog tipa, a različite nosivosti. Prvi broj se odnosi na širinu (visinu) ležaja, a drugi na spoljašnji prečnik prstena (koluta). Unutrašnji prečnik definišu poslednja dva broja u oznaci. Iza osnovne oznake može se pojaviti dopunska, koja definiše odstupanja konstrukcije ležaja u odnosu na osnovno izvođenje. zbor tipa ležaja se vrši na osnovu radnih uslova, definisanih veličinom i pracem opterećenja, brojem obrtaja, vekom trajanja i drugim faktorima. Na osnovu poznatih opterećenja vrši se proračun ležajeva. Proračun ležajeva vrši se prema moći nošenja, koja može biti: Dinamička moć nošenja (C), kada imaju učestalost obrtanja veću od 10 [min1 ]. Dinamička moć nošenja je opterećenje (sila) konstantnog pravca i inteziteta koju ležaj može da prenese u toku 106 obrtaja, a da pri tom najmanje 90 % ispitivanih ležajeva bude neoštećeno. Statička moć nošenja (C0) je merodavna za ležajeve koji u toku rada miruju, to jest okreću se sa malim brojem obrtaja (do 10 [min-1]), ili imaju oscilatorno kretanje.
15
Diplomski rad
Srđan Lazović
4. Dinamička nosivost i radni vek ležaja Elementi kotrljajnih ležaja prsteni, loptice ili valjci. Izloženi su u radu vrlo učestalim promenama opterećenja, jakom zamaranju, pre svega zbog kotrljanja loptica (valjaka) između prstenova. Dodirne površine loptica (valjaka) i prstenova na opterećenom delu svakog prstena, stalno menjaju položaj. Opterećivanje koje zamara materijal, izaziva posle određenog vremena rada visoke znake zamorenosti na elementima ležaja, naprsline koje za posledicu imaju ljuštenje površine, to čini ležaj nesposobnim za dalji rad. Da bi se došlo do zaključka kako se loptice ponašaju pri opterećenju Herc, je ispitivao loptice u tri karakteristična slučaja, u svakom od tri slučaja je dodir teorijski u tački. Pod dejstvom sile F na kotrljajno telo, na dodirnim površinama se javlja pritisak čija je najveća vrednost za dodir cilindričnih površina po Hercu iznosi:
k0-koeficjent srazmere k0=5–za kuglične, k0=4–za valjčaste F0–sila na srednjem kotrkjajnom telu z–broj kotrljajnih tela E–ekvivalentni modul elastičnosti delova u dodiru b–širina dodira ρ–ekvivalentni radijus
16
Diplomski rad
p=
Srđan Lazović
pu • p k p • pk < s pu + p k ps + pk
Utoku jednog obrtanja ležaja pritisak se promeni onoliko puta koliko je kotrljajnih tela u ležaju. Promene na unutrašnjem prstenu, a naročito na kotrljajnom telu su složene vremenske funkcije. Nominalni radni vek ležaja je: • Broj obrtaja ili časova rada • Veće grupe istig ležaja konstantne učestalosti obrtanja • Pri tome ne dolazi do nikakvih znakova oštećenjana najmanje 90 % ležaja. Radni vek ležaja izražen brojem časova do razaranja Lh, može se izraziti i brojem obrtaja do razaranja N: N=3600·n·Lh
N=60·n·Lh
n–učestalost obrtanja ležaja
Cα·NC=Fα·N
N=L=106·(C/F)α
Lh=L/(60·n)
Lh=106/(60·n)·(C/F)α
L – nominalni radni vek ležaja izražen u brojevima obrtaja Lh – radni vek ležaja izražen u časovima F=X·Fr+Y·Fa– opterćenje koje ležaj prenosi u radu α – eksponent Ako radni uslovi odstupaju od nominalnih, koristi se modificirani radni vek ležaja: LMh=Lh·a1·a2·a3·fθ
4.1 Proračun radnog veka ležaja Proračun ležaja prema ekvivalentnom dinamičkom opterećenju F = X · Fr + Y · Fa , ovakav proračun važi pod pretpostavkom: ♦ da je radno opterećenje približno konstantno ♦ da se u radu ne menja učestalost obrtaja ležaj. Ukoliko to nije ispunjeno onda se proračun izvodi prema idealnom pterećenju. Idealno opterećenje je konstantno opterećenje, pri kome bi ležaj imao isti radni vek, kao pri promenljivom opterećenju. Ako se sila koju prenosi ležaj menja periodično, približno linearno u granicama od Fmin do Fmax pri tome učestalost učestalost obrtanja ležaja
17
Diplomski rad
Srđan Lazović
ostaje nepromenjiva, na primer kod alatnih mašina ili mašina za obradu drveta. Idealno opterećenje je:
Periodična promena sile
vreme
Na osnovu slučajne funkcije toka promene opterećenja i brojeva obrtaja statičkom obradom dobijaju se: zakonitosti promene opterećenja zakonitosti procentualnog učešća brojeva obrtaja na odgovarajućem nivou opterećenja. Spektar opterećenja sa učešćem brojeva obrtaja
18
Diplomski rad
Srđan Lazović
6. Podmazivanje kotrljajnih ležajeva Zadatak podmazivanja je: Da se smanji habanje dodirnih površina na mestu kontakta kotrljajnih tela sa ostalim delovima ležaja. Da trenje i habanje bude što manje. Da se zaštite radne povcršine od korozije. Da se smanji buka. Da se odvodi toplota. Da se spreči prodor spoljašnjih nečistoća. Smanjenjem habanja dodirnih površina postiže se stvaranjem uljnog filma između površina koje međusobno relativno kreću. Kod kotrljajnih ležajeva treba obezbediti dovoljnu količinu ulja na kotrljajnim dodirnim površinama. Ulje treba da obezbedi razdvajanje dodirnih površina i onemogući neposredni kontakt metala. Kao sredstvo za podmazivanje koriste se: Tehničke masti Ulja U specijalnim slučajevima i čvrsta maziva. Pri izboru sredstva za podmazivanje odlučujuću ulogu imaju: Opterećenje Učestalost obrtanja Radna temperatura ležaja Kriterijum za izbor načina i sredstva za podmazivanje je: n – radni broj obrtaja dm = (D+D)/2 – srednji prečnik ležaja (n · Dm) – karakteristika brzohodosti izražena u 10–6 mm/min. [2]
6.1 Zadatak pomdazivanja Kada bi rukavac pri obrtanju bio u neposrednom dodiru sa posteljicom ležišta, javljalo bi se jako trenje na dodirnoj površini; trenje bi prouzrokovalo znatne gubitke energije, štetno zagrijevanje i habanje metalnih djelova. Da bi se ove nezgode ublažile, potrebno je da su dodirne površine podmazane. Uglavnom postoje tri vrste trenja u ležištima: trenje suvih površina, trenje poluokvašenih površina, i trenje okvašenih površina. Trenje suvih površina nastaje kada na dodirnoj površini uopšte nema maziva; metalne površine dodiruju se tada neposredno. Ovako trenje se ne smije dopustiti u ležištima, gubici enegrije su znatni, zagrijevanje osetno. Trenje se dopušta u ležištu samo u trenutku kada počinje obrtanje rukavca.
19
Diplomski rad
Srđan Lazović
Trenje poluokvašenih površina javlja se kada su rukavac i posteljica delimično odvojeni slojem maziva, a delimično se dodiruju neposredno. Ovakvo stanje nastaje kada nema dovoljno maziva u ležištu, kada dovođenje maziva nije ispravno, ili kad asu opšti uslovi pod kojima radi rukavac i ležište nisu povoljni. Trenje okvašenih površina može se ostvariti dobrom konstrukcijom i izborom podesnog maziva, ako to dopuštaju opšti uslovi rada (v. 1.2.1).Rukavac i posteljica potpuno su odojeni u ovom slučajem maziva. Trenje postoji samo između delića maziva, a za određivanje otpora merodavni su hirodinamički zakoni. Kaže se je podmazivanje potpuno kada su rukavac i posteljica odvojeni slojem maziva. Potpuno podmazivanje se ne postiže obilnim dovođenjem maziva, već racionalnom konstrukcijom rukavca i ležišta, pri dovoljnoj brzini obrtanja. Potpuno podmazivanje se ne može uvijek ostvariti. Podmazivanje pruža još jednu korist: cirkulacijom maziva može se znatno olakšati hlađenje ležišta.
6.3 Mazivo Kao maziva za podmazivaje nležišta koriste se ulja i masti, zatim, ređe voda i vazduh.Redovno sredstvo za podmazivanje je ulje; ono je naročito pogodno za ležišta brzohodnih mašina, za jako opterećena i za ležišta izložena visokoj temperaturi. Po porijeklu ulje može biti mineralno, biljno i životinjsko. Na izbor vrste ulja utiče više činioca, na prvom mjestu: temperatura, pritisak, i brzina obrada površina rukavca, i posteljice. Podobnost ulja se procenjuje prema njegovim karakteristikama do kojih se dolazi ispitivanjem. Osnovna mu je karakteristika viskoznost. Jedinica za viskoznost je paskalsekunada. 1 Pa s = N s/m2 ( dinamička viskoznost ) Ostale karakteristike ulja su: gustina, temperatura stvrdnjavanja, čistoća koja odnosi na sadržaj vode, pepela i asfalta. Viskoznost je unutrašnji otpor ulja, koji se suprostavlja međusobnom pomeranju njegovih delića, i mijenja se temperaturom. Uticaj temperature na viskoznost zavisi od porijekla i sastava ulja (Slika 6.1 ).
Slika 6.1 – zavisnost dinamičke viskoznosti lakog mašinskog ulja.
20
Diplomski rad
Srđan Lazović
U tablici date su viskoznosti prema opštoj podjeli mineralnog ulja po namjeni, za temperaturu ϑ = 50oC,radi poređenja, dok se stvarno kao relativna temperatura usvaja : 20oC za ulja koja za vretena, 50oC za mašinska ulja i 100oC za cilindarska ulja.
1.4 Dovođenje maziva Način dovođenja maziva do ležišta zavisis od brzine obrtanja rukavca, od opterećenja, temperature, položaja i značaja ležišta i od osobine i vrste maziva. Dovođenje maziva može biti pojedinačno i grupno (centralno podmazivanje );u prvom slučaju dovodi se mazivo u svako ležištezasebno, u drugom slučaju snadbijeva se veći broj ležišta sa jednog centralnog mesta.
Slika 6.2. mazalice Na slici 6.2. prikazan je mazalica sa fitiljem. Mazivo dospijeva iz suda mazalice u ležište zahvaljujući kapilarnom delovanju fitilja.
6.4 Čistoća masti Čistoća je od velike važnosti za ispravno funkcionisanje kotrljajnog ležaja.Najnovija istraživanja koja su sprovedena, omogućila su da se precizno izmeri uticaj kontaminacije ležaja na njegov radni vek. 21
Diplomski rad
Srđan Lazović
Ova istraživanja dovela su do postavke nove teorije radnog veka ležaja, gde je za razliku od prethodnih modela, uveden uticaj kontaminacije kroz tvrdoću i količinu stranih čestica, unutrašnje geometrije ležaja i relativne debljine filma maziva. Zato je od posebnog značaja da se kotrljajni ležajevi podmazuju samo čistim mazivom, koje mora da ostane čisto u toku rada. To znači da sistem zaptivanja uležištenja mora efikasno da spreči ulaz spoljašnjih kontaminanata u ležaj. Mast treba držati u originalnim pakovanjima i ne sme se držati nepokrivena sve do neposredne upotrebe (Slika 6.3..).
Slika 6.3. Originalna pakovanja masti
Alat za podmazivanje, pomoćne posude, injektore za mazivo itd., treba pre korišćenja dobro oprati i očistiti razređivačem i pažljivo obrisati. Ukoliko se tako ne uradi, mast će brzo pokupiti iz radne okoline štetnu prašinu i čestice nečistoće. Kod vađenja masti iz bačve ili kontejnera, nikad ne koristiti drvene lopatice, jer postoji realna opasnost od kontaminacije masti delićima otpalog drveta.
22
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 6.4. Čišćenje mazalica Prvi korak kod ponovnog podmazivanja ležaja je čišćenje mazalica i prostora oko prikIjučaka za dovod maziva (Slika 6.4). Mast koja se koristi za dodatno ili ponovno podmazivanje, mora imati ista svojstva kao i mast koja je korišćena za prvo podmazivanje. Mast koja se koristi za podmazivanje ležajeva mora biti vrhunskog i postojanog kvaliteta.
6.5. Preporuke kod podmazivanja ležajeva Većina nezaptivenih kotrljajnih ležajeva su blago premazani samo sredstvom za sprečavanje korozije, pa ih zato treba podmazati kod ugradnje. Ležajevi sa dve zaptivke ili sa dva štitnika su međutim, već napunjeni potrebnom količinom masti pre isporuke.Ležajevi koji imaju otvore za podmazivanje mogu se ponovo podmazivati ukoliko konstrukciono rešenje kućišta to dozvoljava. Ugradnja ležaja mora se obavljati na čistom prostoru bez prašine. Pre ugradnje treba proveriti osovinu i očistiti je (Slika 6.5.).
23
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 6.5.. Provera stanja osovine. Proverite zaptivke i zameniti ih, ako su istrošene, ili u bilo kom smislu oštećene.
Slika 6.6. Originalno pakovanje ležaja Ne vaditi ležajeve iz originalnog pakovanja do neposredne ugradnje (Slika 6.6.). Pre ugradnje ležaja treba očistiti samo obodne površine spoljašnjeg i unutrašnjeg prstena.
6.6 Pravo vreme za podmazivanje Generalno, ležajevi nisu podmazani, dok nisu ugrađeni. Najvažniji razlog za to je čistoća. Što je mazivo kasnije ubačeno u ležaj, veći su izgledi da se izbegne kontaminacija. Ležaj treba podmazati pre ugradnje samo onda ako je to jedina mogućnost da se postigne ravnomerna raspoređenost masti. U kućištu treba uvek ostaviti slobodnog mesta za mast koja će biti izbačena iz ležaja pri puštanju u rad.
24
Diplomski rad
Srđan Lazović
6.7 Prava količina Treba pratiti ova opšta pravila: ležaj treba potpuno napuniti mašću, ali slobodni prostor u kućištu treba samo delimično ispuniti mašću (između 30 do 50%).Kod uležištenja gde nema vibracija, mnoge masti sa litijumovim sapunom mogu popuniti i do 90% slobodnog prostora u kućištu, bez rizika da će to izazvati porast radne temperature (ove masti se takođe nazivaju i mastima za potpuno punjenje). Tako se sprečava prodor nečistoća i produžavaju intervali ponovnog podmazivanja. Ležajevi koji rade na velikim brojevima obrtaja, kao što su ležajevi glavnih vretena alatnih mašina, moraju biti podmazani manjim količinama masti, da ne bi došlo do rasta radne temperature uležištenja. Formula za količinu masti Ova formula pomaže da se odredi potrebna količinu masti za domazivanje
Ga = 0,005 • D • B grama Gde je: Ga = količina masti u gramima D = spoljašnji prečnik ležaja u mm B = ukupna širina ležaja u mm (za aksijalne ležajeve se uzima visina H)
6.8 Podmazivanje uljem Ulje je odgovarajuće mazivo tamo gde broj obrtaja ili drugi radni uslovi ne dozvoljavaju primenu masti, ili ako je potrebno odvođenje toplote pomoću maziva. Visoke radne temperature mogu biti posledica velikog broja obrtaja, teškog opterećenja, ili visoke temperature okoline u kojoj ležaj radi. Podmazivanje uljem treba primeniti u slučajevima kada su intervali ponovnog podmazivanja mašću vrlo kratki ili kad je ležaj ugrađen u sistem koji se inače podmazuje uljem (Slika 6 .7). Često se ulje koristi samo zato što to zahtevaju druge mašinske komponente - zaptivke, zupčanici, klizni ležajevi itd.
25
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 6.7. Podmazivanje uljem Kada se kontroliše nivo ulja u uležištenju, prvo je potrebno proveriti da li je upotrebljen odgovarajući tip ulja i da li je ozračenje cevi za pokazivanje nivoa ulja ispravno. Kod promene ulja, potrebno je proveriti da li novo ulje odgovara prethodno korišćenom i da li je naliveno do potrebnog nivoa.
Čistoća ulja Potrebno je uzeti mali uzorak ulja i uporediti njegov izgled sa nekorišćenim uljem. Ako je uzorak mutan, znači da je ulje pomešano sa vodom i da ga treba zameniti. Tamno ili gusto ulje je znak da je u ležaj ušla nečistoća ili da je u ulju započeo proces karbonizacije. U tim slučajevima ulje zameniti, a pre toga, ako je moguće, dobro očistiti ležaj ispiranjem čistim uljem. ouzdaniji metod određivanja stanja ulja je analiza uzorka. ukoliko je ulje kontaminirano treba razmotriti mogućnost zamene zaptivki ili uvođenja sistema za filtraciju.Sveže ulje treba prethodno filtrirati pa tek onda ubaciti u uležištenje.
26
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 6.8. Filteri za ulje Kod sistema podmazivanja uljnom kupkom, ulje treba zameniti jednom godišnje, ako radna temperatura ne prelazi 50 do 60°C i ako u ulju nema nečistoća. Ako radna temperatura iznosi 100°C, ulje treba menjati četiri puta godišnje, a ako ležaj radi na temperaturi od 120°C jednom mesečno. Ako je radna temperatura 130°C, ulje treba menjati svake nedelje. Kod kružnih sistema, moguće je na pogodnom mestu ugraditi filter i tako otkloniti zagađivanje do kojeg dolazi u toku rada sistema (Slika 6.8).
27
Diplomski rad
Srđan Lazović
7. Prednosti i nedostatci u odnosu na klizne ležajeve Prednosti: Niska proizvodna cena i nabavka. Relativno jednostavno konstrukciono izvođenje. Zadovoljavajuća nosivost za niže i srednje učestalosti obrtanja. Jednostavno podmazivanje i održavanje. Laka zamena (nema habanje rukavca i ne treba njihova zamena). Manji gubici energije, što je naričito izraženo kod mašina koje se često zaustavljaju. Pri pokretanju startuje se sa manjim zazorom (imaju tačnije vođenje). Ne zahtevaju posebno upuštanje do dostizanja radnog stanja, kao što je slučaj kod hidrodinamičkih kliznih ležajeva. [2] Nedostaci: Veliki nivo buke i vibracije. Velika osetljivost na udarna opterećenja (sloj ulja između dodirnih površina kliznih ležaja u izvesnoj meri amortizuje udare). Kod nekih konstrukcionih izvođenja lakše je ugraditi dvodelne klizne ležajeve. Kotrljajni ležajevi su jednoredi pa se izvode sa aksijalnim pomeranjem. Za visoke učestalosti obrtanja ne mogu da rade uspešno kao klizni ležajevi sa tečnim trenjem. Nosivost, odnosno radni vek im se jako smanjuje. [2]
28
Diplomski rad
Srđan Lazović
8. Oštećenja kotrljajnih ležajeva Uslovi korišćenja ležaja na poljoprivrednim mašinama izuzetno su nezadovoljavajući zbog permanentnih povećanja opterećenja i brzina u poljoprivrednim procesima. Najčešća oštećenja kotrljajnih ležaja koja se javljaju na poljoprivrednim mašinama su, oštećenja usled: adhezivnog habanja, abrazivnog habanja, fretting korozije, habanja zamorom materijala ikorozionog habanja. Pri čemu treba naglasiti da je obično jedna vrsta habanja ta koja je dominantna, a koju potpomažu ostale vrste habanja
8.1 Adhezivno habanje Adhezivno habanje predstavlja osnovni oblik mehaničkog odstranjivanja delova materijala elemenata koji su u direktnom kontaktu. U zavisnosti od uslova koji vladaju u radnoj sredini adheziono habanje može imati različite intenzitete i posledice. Ova vrsta habanja zastupljena je kako kod nepodmazanih kotrljajnih ležaja, tako i kod slabo podmazanih, kod kojih debljina uljnog filma maziva nije dovoljna da potpuno razdvoji površine koje su u međusobnom dodiru. Na mestima kotrljajnih elemenata gde vladaju znatni pritisci, dolazi do generisanja toplote i pojava sila adhezije odn. dolazi do trenutnog zavarivanja, a pri kretanju do smicanja tako zavarenih spojeva. Ukoliko je sam spoj manje tvrdoće od tvrdoće spregnutih materijala, odvajanje nastaje na samom spoju, a ukoliko je jedan od materijala elemenata u kontaktu manje tvrdoće od drugog, do raskida dolazi na istom materijalu. U najnepovoljnijim slučajevima može doći i do potpunog zavarivanja elemenata kotrljajnih ležaja koji su u neposrednom kontaktu. Posledice toga mogu biti dalekosežne, preko dekompozitnosti i prekida rada čitavog sklopa, loma pojedinih elemenata do potpune havarije kompletnog postrojenja u kome se nalaze oštećeni kotrlj aj ni ležaj i, sl. 1. Uzroci pojave adhezionog habanja mogu biti: loše konstrukciono rešenje, nepravilna montaža, nepravilnan prekomerni rad ostalih delova rotacionog sklopa, neadekvatno održavanje (podmazivanje) i dr. Upotreba SKF NoWear tehnologija koje se zasnivaju na konstrukcionim rešenjima pojačanja kotrljajnih staza prevlakama sa kristalnom strukturom dijamanata tzv. DLC-prevlakama (Diamond-Like Carbon) može povećati ležajima radni vek od 5 do 15%. Ležaji sa ovakvim prevlakama imaju 40-80% puta veću tvrdoću od ostalih ležaja, koja im omogućava veću otpornost na trenje, čime se postižu niže radne temperature.
8.2 Abrazivno habanje Pojava abrazije je postupak mehaničkog habanja kada tvrđi materijal klizi po mekšem materijalu i izaziva njegovo brazdanje, rezanje i zadiranje. Materijali prirnese koji izazivaju pojavu abrazije mogu biti: zaostali ostaci još iz procesa izrade, materijali iz raznih poljoprivrednih procesa (prašina, dim i blato) ili drugi strani materijali (kvarcni
29
Diplomski rad
Srđan Lazović
pesak, atmosferske nečistoće) koji na razne načine dospevaju u prostor između kotrljajnih elemenata. Čest je slučaj pojave ove vrste oštećenja i tamo gde mašine rade sa prisutnim visokim procentom abrazivnih čestica u samom vazduhu, što je karakterističnoza traktore i ostale priključne mašine zbog složenog procesa u kojem rade. Mehaničko habanje površina u kontaktu koje je uslovljeno pojavom abrazivnog habanja, može imati sledeće oblike: mutne i svede tragove, ogrebotine, zareze, talasaste putanje kotrljanja i dr. Upotreba zaptivenih i trajno podmazanih ležaja, poput ležaja sa CR zaptivanjem je idealan način zaštite od abrazivne kontaminacije.
8.3 Fretting korozija Ova vrsta habanja je prisutna kod kotrljajnih ležaja koji su izloženi konstantim uticajima vibracija u korozivnoj sredini, pri kojima ukupno trenje na kotrljajnim ležajima iznosi 97-99%. Često je ova vrsta oštećenja kotrljajnih ležaja uslovljena razvojem adhezivnog habanja. Fretting korozija nastaje u odsustvu procesa oksidacije tj. ne zadovoljava se uslov da zapremina oksida bude jednaka zapremini metala. U početnom stadijumu razaranja u dodirnim tačkama kotrljajnih elemenata u dodiru javljaju se jamice od nekoliko desetina milimetara koje su ispunjene produktima habanja. Kasnije, iste te površine karakterišu: prevlake crvenog oksida ili boraksna prevlaka feroksida, koje ispunjava od materijala odvojeni, a sada već sitni prah. Ovakvi znakovi oštećenja javljaju se na spoljašnjoj površini spoljašnjeg prstena i unutrašnjoj površini unutrašnjeg prstena. U kasnijim fazama ukoliko se rapidno povećava nivo količina vibracija koje se mogu registrovati na samim ležajima, može doći i do lomova pojedinih elemenata rotacionog sklopa od ležaja, spojnica, zupčanika pa do samih vratila, sl. 3. Na poljoprivrednoj mehanizaciji ova vrsta oštećenja kotrljajnih ležaja najviše je zastupljena na mašinama poput: presa za baliranje, transportnih linija usušarama, kombajna, stabilnih centrifugainih pumpi itd. Oštećenja izazvana fretting korozijom mogu se smanjiti ili dovesti do beznačajnog uticaja na sam ležaj: upotrebom CARB™ ležaja, eliminisanjem izvora vibracija, povećanjem tvrdoće materijala u dodiru, dobre fiksiranosti čitavog sklopa, eliminisanjem nesaosnosti vratila, neizbalansiranih rotora, nepodešenost spojnica, upotreba čvrstih maziva i dr.
8.4 Habanje zamorom materijala Habanje zamorom materijala (pittng) je najzastupljenija pojava oštećenja kotrljajnih ležaja kojoj su izloženi svi njegovi elementi. Površinski zamor materijala nastaje kada promenijivi obimi opterećenja i broj ciklusa nadvise one veličine koje materijal može sam da podnese. Pojava zamora materijala je posebno izražena kod grupe viših kinematskih parova, kod kojih su tačke dodira elemenata u relativnom kretanju veoma male, a uz to su uvek izloženi visokim specifičnim pritiscima. U toku rada elementi ležaja su izloženi jakom 30
Diplomski rad
Srđan Lazović
zamaranju celog sistema zbog učestalih naglih promena opterećenja. Mesta na kojima se javljaju prve pukotine definisane su položajem maksimalnog tangencijalnog napona na smicanje, koji dostiže maksimalnu vrednost neposredno ispod opterećene površine, a promenijivi normalni naponi istezanja izazivaju njihovo dalje širenje, sl. 4. Daljim širenjem pukotina izdvajaju se sitne ljuspice, i površine postaju grube i neravne, a njihova geometrija narušena. Dalja upotreba ovakvih ležaja dovodi do: smanjenja tačnosti obrtanja, pojave vibracija i narušenih ergonomskih uslova za rad čoveka u procesu održavanja. Preostali vek trajanja kotrljajnih ležaja, kod kojih je registrovano habanje zamorom materijala iznosi još 10% računskog veka. Ovom vrstom habanja izložene su sve mašine u poljoprivredi koje u sebi sadrže kotrljajne ležaje, prvenstveno utovamo-pretovami transportni agregati. Vek trajanja ovih ležaja može se povećati upotrebom EP (extreme pressure) aditiva kojim će se povećati debljina uljnog filma i smanjiti kontakt između kotrljajnih elemenata. Nažalost ovi aditivi mogu imati i negativan uticaj na čeličnu matricu ležaja, ukoliko su temperatura i radni pritisci fluida visoki. Ovakvi procesi mogu dovesti do brzog stvaranja korozije, difuzije i zamora materijala. Maziva sa EP aditivima ne treba upotrebljavati za rad ležaja na temperaturama većim od 1000 C. Između ostalog ova vrsta habanja može biti inicirana i koncentracijom napona stranih tvrđih čestica utisnutih u materijale ležaja, dugotrajnim mirovanjem ležaja pod statičkim delovanjem opterećenja, nepravilnom montažom, nepravilnim održavanjem, dugotrajnom upotrebom, prolaskom toka električne struje, varničenjem i dr. Primena SKF Eksplorer tehnologija je pravi izbor u pogledu smanjenja ležaja na zamorno habanje, kod kojih su materijali ležaja izrađeni sa sadržajem kiseonika oko 5ppm, što im omogućava znatnu otpornost materijala i dug 'fadni vek i u najkontaminiranim radnim uslovima. Navedene tehnologije omogućavaju specifičniju obradu radnih površina koje omogućuju formiranje hidrodinamičkog efekta koji povećava čvrstoću mazivnog filma i omogućava ravnomerniji raspored napona na kontaktnim mestima.
8.5 Koroziono habanje Dejstvo korozionog habanja je dominantno u uslovima hemijskih aktivnih sredina, najčešće u prehrambenoj industriji. U dodiru sa kiselinama i drugim agresivnim materijalima na površinama kotrljajnih ležaja stvaraju se razna hemijska jedinjenja, koja se u eksploataciji odvode zajedno sa ostalim produktima habanja. Problem korozionog habanja nije dominantan samo kod unutrašnjih sistema gde razna sagorevanja i isparavanja destruktivno deluju na čitav sklop, već i kod slabo zaštićenih spoljašnjih sistema, kod kojih dominantan uticaj na pojavu korozionog habanja imaju spoljašnji atmosferski uticaji, sl. 5. Ove pojave posebno su izražene kod poljoprivrednih mašina koje duži period nisu u upotrebi, poput: traktora, jednoosovinskih traktora, kombajna i dr. mašina koje se zbog izrazitog sezonskog rada dugo 31
Diplomski rad
Srđan Lazović
sadržavaju u periodu čekanja. Ukoliko se u periodu čekanja mehanizacije ne preduzmu preventivne mere zaštite kotrljajnih ležaja, obično dolazi do pojave korozije i znatnog habanja kotrljajnih elemenata. Veličina ovog habanja zavIsI od: kvaliteta konstrukcionog rešenja, fizičkohemijskih svojstava materijala od kojeg je izrađen ležaj, uslova radne sredine, kvaliteta montaže, kvaliteta ulja i masti za podmazivanje, režima rada i dr. Neophodna zaštita koja umnogome može smanjiti dominantan uticaj agresivnih i drugih materija, a samim tim i korozije jeste upotreba maziva sposobnih da neutrališe iste. Upotreba hibridnih ležaja sa jednim ili više keramičkih prstenova izdržavaju i najgore tribološke uslove, pa čak i temperature do 10000 C. Oni poseduju 400% veću nosivost na pritisak, 50% veći modul elastičnosti, 250% veću tvrdoću, imaju dva puta duži radni vek i upola smanjuju vibracije. Pružaju najbolje mogućnosti upotrebe u sredinama sa jako agresivnim hemijskim supstancama, što je od izuzetnog značaja za njihovu dalju upotrebu.
32
Diplomski rad
Srđan Lazović
9. Ugradnja ležajeva Ležajeve treba uvek ugrađiavati na odgovarajućim radnim površinama, u suvim prostorima, bez prašine. U ležaj nikako ne sme ući metalna strugotina, piljevina, pesak ili korozivne tečnosti. Samo izuzetno, ležajevi se mogu ugrađivati i na otvorenom prostoru. Ako nije moguće prebaciti kompletnu mašinu, onda u odgovarajući prostor treba preneti sklop sa ležajevima, da bi se ugradnja obavila u pogodnim uslovima. Ne samo ležaj, nego i osovina i druge komponente uležištenja moraju biti čiste. Sve delove treba proveriti, uključujući i zaptivke. Treba oboriti ivice, dobro očistiti i blago zauljiti oslone površine kako bi se sprečila oštećenja pri ugradnji. Kod remonta, treba očistiti čitavu mašinu, a posebno delove gde se ugrađuju ležajevi. Novi ležajevi: Originalno upakovani ležajevi dobro su zaštićeni od korozije i treba ih otpakovati neposredno pre ugradnje. Antikorozivno sredstvo kojim su ležajevi premazani ne treba skidati, osim sa unutrašnjeg i spoljašnjeg oboda. Te površine treba očistiti krpom natopljenom petrolejom, a zatim ležaj osušiti čistom krpom koja za sobom ne ostavlja vlakna. U slučaju oštećenog pakovanja, postupati kao sa ležajevima koji su već korišćeni. Korišćeni ležajevi: Korišćene ležajeve treba pažljivo očistiti pre ponovne ugradnje. Čišćenje može biti hladno ili toplo. Kod hladnog čišćenja ležajeve treba potopiti u petrolej ili neki sličan rastvarač i zatim ga očistiti četkom. Za vreme pranja prstenove ležaja treba okretati dok se sve površine ne očiste. Potrebne su odvojene kade za pranje i ispiranje. Ležajeve treba zaštiti od prašine dok se suše. U slučaju sušenja komprimovanim vazduhom, treba sprečiti rotiranje ležajeva. Odmah posle sušenja ležaj treba zaštiti od korozije. Za toplo čišćenje treba koristiti lako mašinsko ulje zagrejano do 120 . Iz sigurnosnih razloga treba koristiti ulje čija je tačka paljenja iznad 250 . I ovde treba koristiti odvojene kade za pranje i ispiranje. Tanki sloj ulja koji ostane na ležaju je privremena zaštita od korozije. Vrlo nečiste ležajeve ili one pokrivene stvrdnutim sredstvima za podmazivanje ne treba čistiti. Racionalnije je zameniti ih novim. To važi i za obostrano zaptivene ležajeve jer se oni ne mogu pregledati i očistiti bez skidanja zaptivki. Napomena: Prilikom čišćenja ležajeva treba koristiti zaštitne rukavice, zbog mogućih alergijskih reakcija kože na petrolejske proizvode. Zagrejano ulje može da izazove požar.
33
Diplomski rad
Srđan Lazović
9.1 Izbor metode Tabela prikazuje četiri različite metode ugradnje: mehaničku, hidrauličku, metodu ubrizgavanja ulja i metodu grejanja ležaja i ukazuje na njihovu oblast primene za svaki od četiri različita načina ugradnje ležaja i to: ugradnja na, cilindrično sedište, konično sedište, čauru za izvlačenje, čauru za pritezanje.
Tabela 9.1.
34
Diplomski rad
Srđan Lazović
9.2 Ugradnja ležaja sa cilindričnim otvorom Postoji par pravila kojih se treba pridržavati kada se ugrađuju ležajevi na cilindrična sedišta. Obezbediti da se ležaj ugrađuje pod pravim uglom u odnosu na osu osovine. Nikada direktno ne udarati po prstenovima, kavezu ili kotrljajnim elementima u toku ugradnje. Prsten može pući ili se mogu odlomiti parčići metala. Nikada ne delovati silom na jedan prsten da bi se ona prenela na drugi.
9.3 Hladna ugradnja Naleganje ležajeva na osovinu i u kućištu je obično definisano u fazi projektovanja sklopa uležištenja i može se naći u konstruktivnoj dokumentaciji. Ako to nije slučaj, sledeće sugestije biće od koristi. Prstenovi ležaja koji miruju u odnosu na pravac dejstva opterećenja, mogu se ugraditi sa zazorom. Prstenovi koji rotiraju u odnosu na pravac dejstva opterećenja moraju imati naleganje sa preklopom. Time se izbegava puzanje ili okretanje prstena u odnosu na njegovo sedište. Mali ležajevi mogu se ugraditi udarcima čekićem po čauri koja je u dodiru sa prstenom, koji ima naleganje sa preklopom (Slika 9.1). Treba koristiti običan čekić, jer meki čekići mogu da ostave otkinute čestice. Čaura treba da bude iz jednog komada da bi udarne sile bile ravnomerne. Ugradnja malih ležajeva prečnika manjeg od 100mm, često se izvodi pomoću hidrauličke ili mehaničke prese(Slika 9.2). Između ležaja i pritiskivača prese treba ubaciti odgovarajuću čauru, koja naleže na prsten sa preklopom.
Slika 9.1. Naleganje sa preklopom na: a) kućištu, b) osovini, c) na osovini i kućištu
35
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 9.2. Korišćenje hidrauličke i mehaničke prese
9.4 Topla ugradnja Sila koja je potrebna za ugradnju ležaja naglo raste sa veličinom ležaja. Veći ležajevi ne mogu se lako ugraditi na osovinu ili u kućište jer je za to potrebna velika sila. Da bi se potrebna sila smanjila, ležaj ili njegovi prstenovi se zagrevaju pre ugradnje.
Slika 9.3. Provera temperature ležaja Temperaturna razlika koju treba postići zavisi od veličine preklopa i veličine ležaja. Najčešće je temperaturna razlika između ležaja i osovine od 80 do 90 dovoljna za ugradnju. Nikada ne zagrevati ležaj više od 125 jer može doći do metalurških promena u materijalu, koje se manifestuju kroz promenu prečnika i površine tvrdoće. Lokalno zagrevanje nije dozvoljeno. Kada se koristi grejač, termometrom treba proveravati temperaturu ležaja (Slika 9.3).
Slika 9.4. Upotreba ručne dizalice 36
Diplomski rad
Srđan Lazović
Kod ugradnje ležaja treba nositi čiste zaštitne rukavice. Ručna dizalica može da značajno olakša ugradnju (Slika 9.4). Zagrejani ležaj treba navući na osovinu, brzo ga prisloniti na osovinski naslon i držati ga tako dok se ne uspostavi čvrsta veza sa osovinom. Pri toploj ugradnji koriste se alati za grejanje kao što su: kada za ulje, indukcioni grejači, komore za grejanje i električne ploče sa podesivim termostatom i poklopcem, za sve uobičajene slučajeve ugradnje. Kada sa uljem obezbeđuje ravnomerno zagrevaje celog ležaja (Slika 9.5). One takođe, omogućavaju zagrevanje i držanje ležaja na određenoj temperaturi. Ulje mora uvek biti čisto. Nikad ne oslanjati ležaj direktno na dno ili stranice kade sa uljem.
a)
b)
Slika 9.5. Upotreba kade sa uljem: a) pogrešno, b) ispravno Kabine za grejanje sa podesivim termostatom i ventilatorom je pogodan alat za mnoge slučajeve gde je grejanje ležajeva potrebno. Ležajevi različitih veličina ili veći broj ležajeva iste ili različite veličine mogu se istovremeno grejati u kabini. Manja kućišta za ležajeve mogu se takođe u njoj grejati. U kabini za grejanje, ležajevi se mogu držati zagrejani sve dok ne dođe njihov red za ugradnju. Aluminijumski prstenovi za grejanje (Slika 9.6), razvijeni za demontažu unutrašnjih prstenova cilindričnih valjkastih ležajeva, mogu se koristiti i za njihovu ugradnju. Poces ugradnje je jednostavan. Prvo treba premazati kotrljajnu stazu uljem otpornim na oksidaciju. Zatim zagrejati aluminijumski prsten na oko 250 , staviti ga na unutrašnji prsten ležaja i stegnuti ručice. Sačekati dok temperatura prstena ležaja ne poraste na 80 (koristiti termometar). Navući prsten ležaja na osovinu, otpustiti ručice i izvući grejni prsten. Zadržati unutrašnji prsten ležaja na osovini dok se ne uspostavi čvrsta veza.
37
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 9.6 Upotreba aluminijumskog prstena za grejanje Podesivi indukcioni grejač sa automatskom demagnetizacijom (Slika 9.7) se koristi kod česte ugradnje ležajeva različitih veličina. Ovaj uređaj greje na principu indukcije električne struje. Ležaj se vrlo brzo zagreje do 125 , čak i ako je veliki. Zagrejani ležaj se zatim navuče na osovinu i drži pritisnut uz naslon, dok se ne uspostavi čvrsta veza sa osovinom. Električna ploča za grejanje sa podesivim termostatom i poklopcem, može se koristiti za grejanje malih ležajeva (Slika 9.8). Istovremeno se može grejati nekoliko ležajeva, a mogu se i održavati u zagrejanom stanju do ugradnje.
Slika 9.7 Indukcioni grejač
Slika 9.8 Električna ploča za grejanje
9.5 Ugradnja ležajeva sa koničnim otvorom Mali ležajevi se obično ugrađuju na hladno, uz korišćenje čaure i čekića ili sigurnosne navrtke i kukastog ključa. Veće ležajeve je lakše ugraditi uz pomoć hidraulične navrtke i /ili ubrizgavanja ulja. U izuzetnim slučajevima treba primeniti i grejanje. Pre ugradnje treba proveriti konično sedište, uključujući prečnik, ugao konusa i tačnost oblika. Mali rukavci sa konusom 1:12 mogu se kontrolisati uz pomoć mernog prstena i boje. Na dobro izvedenom konusu ostaju ravnomerni tragovi boje po celoj površini. Srednji i veliki rukavci sa konusom 1:12 i 1:30 proveravaju se specijalnim sedlastim merilom za konuse. Merilo se sastoji iz nosača u obliku lenjira na kome su ugrađena dva pipka. Nosač pipka je ugrađen u posebno oblikovano sedlo.
38
Diplomski rad
Srđan Lazović
10. Demontaža ležajeva Demontaža ležajeva je potencijalni izvor njihovog oštećenja. Može se dogoditi da tokom demontaže u ležaj uđu nečistoće, a ponekad se dogodi da se tokom ponovne ugradnje naprave greške. Zato, ukoliko je to moguće, demontažu ležajeva koji nisu oštećeni, treba uvek izbeći. Ukoliko ležaj ipak treba da bude demontiran, to treba činiti sa puno pažnje. Neoštećeni demontirani ležaj treba ponovo ugraditi na isto mesto na osovini i sa istom orijentacijom. Zato, pre nego što se počne sa demontažom, potrebno je vidljivo označiti relativnu poziciju svakog ležaja odnosno, koji je deo gore, a koji dole, koja je strana ležaja bila na čelu, a koja pozadi, itd. U osnovi postoje četiri različite metode za demontažu ležajeva: mehanička, hidraulička, metoda ubrizgavanja ulja i grejanje (Tabela 10.1). Izbor metode najčešće zavisi i od veličine ležaja. Ako je ležaj relativno mali, mogu se primeniti mehanički alati. Veći ležajevi traže primenu metode ubrizgavanja ulja.
Tabela 10.1.
39
Diplomski rad
Srđan Lazović
10.1 Demontaža ležajeva sa cilindričnim otvorom Naleganje sa preklopom na osovini Najbolji način za svlačenje ležaja sa cilindričnog sedišta osovine je korišćenje mehaničke ili hidrauličke prese (Slika 10.1.). Između ležaja i prese treba ubaciti čauru ili prsten. Samo onaj prsten koji ima naleganje sa preklopom (na slici je to unutrašnji prsten) treba osloniti. Mali i srednji ležajevi, koji su na osovinu ugrađeni sa preklopom, mogu se demontirati uz pomoć izvlakača (Slika 10.2 a). Ako je to moguće, izvlakačem treba zahvatiti unutrašnji prsten i zatim izvlačiti ležaj ravnomernom silom, dok ležaj u potpunosti ne pređe preko čitave dužine cilindričnog sedišta. U toku demontaže, izvlakač mora biti dobro centriran jer u suprotnom, može da dođe do oštećenja sedišta ležaja. Da bi se ova mogućnost izbegla treba koristiti samocentrirajuće izvlakače. Ukoliko pristup unutrašnjem prstenu nije moguć, izvlakačem treba zahvatiti spoljašnji prsten (Slika 10.2 b). Naravno, tada postoji mogućnost oštećenja ležaja. Da bi se mogućnost oštećenja smanjila, u toku izvlačenja treba ležaj polako okretati. Ovo se najjednostavnije može izvesti ukoliko se u toku demontaže okreće izvlakač, a zavojno vreteno fiksira.
a)
b)
Slika 5. 2. Demontaža uz pomoć izvlakača
10.2 Naleganje sa preklopom u kućištu Često je moguće upotrebiti presu za skidanje spoljašnjeg prstena iz kućišta. Ukoliko to nije moguće, to se mora učiniti izvlakačem. Kod demontaže samopodesivog kugličnog ležaja (Slika 10.4), treba zaokrenuti sklop unutrašnjeg prstena sa vencem kuglica, tako da izvlakač može bez problema da priđe spoljašnjem prstenu. Kod drugih tipova ležajeva, kada se izvlakačem deluje na unutrašnji prsten, a ležaj je u dobrom stanju pa se može ponovo koristiti, u toku procesa izvlačenja ležaj treba sve vreme okretati.
40
Diplomski rad
Srđan Lazović
Ležaj, ugrađen u kućište bez aksijalnog naslona (Slika 10.5), može se skinuti udarcima čekićem po čauri koja je prislonjena uz spoljašnji prsten. Pri tome se može koristiti i običan čekić ali nikad čekić sa udarnom površinom od mekog metala ili olova čije otkinute čestice mogu ući u ležaj. Kod kućišta sa aksijalnim naslonom treba koristiti izbijač ili izvlakač (Slika 10.6).
Slika 10.4. Demontaža samopodesivog kugličnog ležaja
Slika 10.5. Izvlačenje ležaja korišćenjem čaure
Slika 10.6. Izvlačenje ležaja korišćenjem izbijača
10.3 Naleganje sa preklopom i u kućištu i na osovini Za nerastavljive ležajeve koji su ugrađeni sa preklopom u kućištu i na osovini, najbolji način demontaže je korišćenje prese koja ih iz kućišta izvlači zajedno sa osovinom (Slika 10.7). Kod ove tehnike demontaže, sile se ne prenose kroz kotrljajne elemente ležaja. Moguće je primeniti i inverzni način skidanje ležajeva sa osovine zajedno sa kućištem. Vijci poklopca kućišta uležištenja mogu se takođe iskoristiti (Slika 10.8). Potrebno je uzeti jednu
41
Diplomski rad
Srđan Lazović
ravnu ploču i prisloniti je uz čelo ležaja. Ležaj će pratiti osovinu kada se ona bude vadila iz kućišta. Kada su prstenovi ležaja pribijeni uz naslon osovine i kućišta i kada nema ureza za pristup ruku standardnih izvlakača, kuglični ležajevi se mogu demontirati posebnim izvlakačem za kuglične ležajeve. Njegove ruke završene su posebno oblikovanim prstima koji mogu da prođu između kuglica i nalegnu na kotrljajnu stazu spoljašnjeg prstena (Slika 10.9).
Slika 10.7. Demontaža ležaja uz pomoć prese zajedno sa osovinom
Slika 10.8. Korišćenje vijaka poklopca kućišta posebnog izvlakača
Slika 10.9. Korišćenje
10.4 Hidraulički alat i ubrizgavanje ulja Ležajevi srednje veličine, ugrađeni na osovinu sa preklopom, često zahtevaju veliku silu za demontažu. U ovom slučaju hidraulički alati (Slika 10.10) su mnogo pogodniji od mehaničkih. Hidraulički alat za izvlačenje treba koristiti kad na cilindričnom sedištu nema kanala za razvod ulja. Samocentrirajući hidraulični izvlakač (Slika 10.11) može se uspešno koristiti za sile do 500 kN. Ako je ležaj ugrađen na osovinu koja ima priključak i razvodne kanale, onda se on može demontirati primenom metode ubrizgavanja ulja (Slika 10.12). Ulje se pod velikim pritiskom ubrizgava kroz sistem razvodnih kanala i uvlači između ležaja i osovine, dok se njihove kontaktne površine ne razdvoje. 42
Diplomski rad
Srđan Lazović
Viskozitet ulja treba da bude približno 1000 /s na temperaturi okoline. Najbolji rezultati se postižu uz dodatnu primenu samocentrirajućeg izvlakača. Sila koju u tom slučaju treba upotrebiti je mala, pa bez problema izvlakač može da deluje preko spoljašnjeg prstena.
Slika 10.10. Primena hidrauličkog alata
Slika 10.11. Samocentrirajući hidraulični izvlakač
Slika 10.12. ubrizgavanja ulja
10.5 Grejanje Demontaža grejanjem je pogodan metod za skidanje unutrašnjeg prstena cilindrično valjkastog ležaja. Za demontažu grejanjem koristi se zagrejani aluminijumski prsten (Slika 10.13) ili podesivi idukcioni grejač (Sllika 10.14). Metoda je jednostavna. Prvo se skine spoljašnji prsten, pa se kotrljajna staza unutrašnjeg prstena premaže uljem koje je otporno na oksidaciju. Zatim se postavi aluminijumski prsten, prethodno zagrejan na oko 280 , oko
43
Diplomski rad
Srđan Lazović
unutrašnjeg prstena ležaja i pritegnu ručice na rasečenoj strani prstena. Kad se oseti da se unutrašnji prsten ležaja razlabavio, jednostavnim povlačenjem on se skida sa osovine. Kod čestog skidanja unutrašnjih prstenova različitih veličina pogodniji je podesivi idukcioni grejač. Ovi grejači zagrevaju unutrašnji prsten ležaja korišćenjem indukovanih vrtložnih struja.
Slika 10.13. Primena zagrejanog aluminijumskog prstena
Slika 10.14. Primena podesivog indukcionog grejača
44
Diplomski rad
Srđan Lazović
11. Čuvanje i skladištenje ležajeva Kotrljajni ležajevi se pre pakovanja premazuju sredstvom za sprečavanje korozije, pa se u originalnim pakovanjima mogu skladištiti više godina. Međutim, zaštita i pakovanje nisu jedini faktori koje treba razmatrati da bi se sprečila korozija ležajeva.
Slika 11.1. Kontrola uskladištenih ležajeva Vlažnost i temperaturu okoline, ukoliko je to moguće, treba kontrolisati u toku transporta, rukovanja i skladištenja (Slika 11.1.). To naročito važi za područja sa tropskom ili vlažnom klimom. Vreme držanja ležajeva u skladištu Neki tipovi ležajeva imaju ograničeno vreme skladištenja. Na primer, ležajevi sa štitnicima (sufiks-2Z) ili zaptivkama (sufiks-2RS1), ako se skladište na duže vreme, pri puštanju u rad mogu imati veći početni obrtni moment nego novi ležajevi.
45
Diplomski rad
Srđan Lazović
Slika 11.2. Skladištenje ležajeva
Ležajeve treba skladištiti gde nema vibracija, na mestima koja su suva i gde su relativna vlažnost i temperatura u razumnim granicama konstantne (Slika 11. 2). Posebno treba voditi računa o tome da ležajevi, koji nisu u njihovim originalnim pakovanjima, budu zaštićeni od prašine i korozije. Takođe, može se dogoditi da se mazivna svojstva masti degradiraju posle dužeg perioda skladištenja.
46
Diplomski rad
Srđan Lazović
12. Zaključak Godine inženjerskog istraživačkog rada su bile potrebne za postizanje kvaliteta današnjih ležajeva, zato je kvalitetan ležaj vrlo teško proizvesti. To ostaje privilegija samo malog broja tehnološki jakih kompanija.To su unapredjenja konstrukcije na mikro nivou, čime se postižu poboljšanja u raspodeli napona u ležaju. Kotrljajni ležajevi su po pravilu najosetljiviji elemenat svakog mašinskog sistema. To je jednostavno posledica njihovog načina funkcionisanja. Oštećenje na nekom delu ležaja dovodi do njegovog zastoja, a zatim, i do zastoja kompletnog sklopa ili mašinskog sistema u koji je on ugrađen. Gradjevinske mašine, kranovi, transporteri, viljuškari, reduktori itd., pa sve do industrijskih robota, ne mogu se zamisliti bez primene ležajeva.
47
Diplomski rad
Srđan Lazović
Literatura :
[1]
SKF: Priručnik za održavanje ležaja, 1998.
[2]
SKF: Katalog standardnih ležajeva, 1996.
[3]
Grupa autora: Inženjersko mašinski priručnik, Beograd, 1992.
[4]
Ašonja A., Adamavić Ž., Gligorić R. Izbor i dimenzionisanje kotrljajnih ležaja Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, 2005.
[5]
Marković S.: Osnovi mašinstva, Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak, 2003.
[6]
Kuzmanović Lj. : Mazive masti, Mašinski fakultet, Kragujevac, 1994.
[7]
http://www.skf.com/mount/
[8]
http://www.skf.com/
[9]
http://www.mapro.skf.com/
[10] Katalozi i priručnici proizvođača za održavanje kotrljajnih ležajeva.
[11] Bulatović Radoš: Mašinski elementi II, Podgorica, 2006.
48
