Ložiska (mechanická)

Mnohá ložiska vyžadují pravidelnou údržbu, aby se zabránilo jejich předčasnému selhání, ale mnohá jiná nevyžadují žádnou údržbu. K těm druhým patří různé druhy polymerových, kapalinových a magnetických ložisek, jakož i ložiska s valivými prvky, která jsou popisována termíny jako utěsněné ložisko a utěsněné po celou dobu životnosti. Ta obsahují těsnění, která zabraňují vnikání nečistot a maziva dovnitř. Úspěšně fungují v mnoha aplikacích a zajišťují bezúdržbový provoz. V některých aplikacích je však nelze efektivně použít.

Nezapouzdřená ložiska mají často maznici pro pravidelné mazání pomocí mazací pistole nebo olejovou nádobku pro pravidelné plnění olejem. Před rokem 1970 se s utěsněnými ložisky u většiny strojů nesetkáváme a mazání a mazání bylo běžnější činností než dnes. Například automobilové podvozky dříve vyžadovaly „mazání“ téměř stejně často jako výměnu motorového oleje, ale dnešní automobilové podvozky jsou většinou utěsněné po celou dobu životnosti. Od konce 17. století až do poloviny 19. století se průmysl spoléhal na mnoho pracovníků zvaných olejáři, kteří často mazali stroje pomocí olejových kanystrů.

Tovární stroje dnes obvykle mají mazací systémy, v nichž centrální čerpadlo podává pravidelné dávky oleje nebo plastického maziva ze zásobníku mazacím potrubím k různým mazacím místům v ložiskových plochách stroje, čepy ložisek, polštářové bloky atd. Načasování a počet těchto mazacích cyklů je řízen počítačovým řízením stroje, například PLC nebo CNC, a také funkcemi ručního ovládání, pokud je to příležitostně nutné. Tímto automatizovaným procesem jsou mazány všechny moderní CNC obráběcí stroje a mnoho dalších moderních továrních strojů. Podobné mazací systémy se používají také u neautomatizovaných strojů, v takovém případě je k dispozici ruční pumpa, kterou má obsluha stroje pumpovat jednou denně (u strojů v trvalém provozu) nebo jednou týdně. Tyto systémy se nazývají jednorázové podle jejich hlavní prodejní výhody: jedním zatažením za jednu rukojeť se promaže celý stroj namísto tuctu pumpování alemitovou pistolí nebo kanystrem s olejem na tuctu různých míst kolem stroje.

Mazací systém uvnitř moderního automobilového nebo nákladního motoru je podobný koncepci výše uvedených mazacích systémů, s tím rozdílem, že olej se čerpá nepřetržitě. Velká část tohoto oleje protéká kanály vyvrtanými nebo odlitými do bloku motoru a hlav válců, uniká otvory přímo na ložiska a stříká jinam, aby vytvořil olejovou lázeň. Olejové čerpadlo jednoduše neustále čerpá a přebytečný čerpaný olej nepřetržitě uniká přes pojistný ventil zpět do olejové vany.

Mnoho ložisek v průmyslových provozech s vysokým cyklem potřebuje pravidelné mazání a čištění a mnoho z nich vyžaduje občasné seřízení, například seřízení předpětí, aby se minimalizovaly účinky opotřebení.

Životnost ložisek je často mnohem lepší, pokud je ložisko udržováno v čistotě a dobře mazáno. Mnoho aplikací však dobrou údržbu ztěžuje. Jedním z příkladů jsou ložiska v dopravníku drtiče kamene, která jsou neustále vystavena tvrdým abrazivním částicím. Čištění je málo užitečné, protože čištění je nákladné, a přesto je ložisko opět znečištěno, jakmile dopravník obnoví provoz. Dobrý program údržby by tedy mohl ložiska často mazat, ale nezahrnovat žádnou demontáž za účelem čištění. Časté mazání ze své podstaty poskytuje omezený druh čisticího účinku tím, že vytěsňuje starší olej nebo plastické mazivo (naplněné štěrkem) čerstvou náplní, která sama shromažďuje štěrk, než je vytěsněna dalším cyklem. Dalším příkladem jsou ložiska ve větrných turbínách, jejichž údržba je obtížná, protože gondola je umístěna vysoko ve vzduchu v oblastech se silným větrem. Navíc turbína neběží vždy a je vystavena různému provoznímu chování za různých povětrnostních podmínek, což činí správné mazání náročným.

Detekce závad vnější dráhy valivých ložisekUpravit

Kolébková ložiska jsou dnes v průmyslu široce používána, a proto se údržba těchto ložisek stává důležitým úkolem pro odborníky na údržbu. Valivá ložiska se snadno opotřebovávají v důsledku kontaktu kovu s kovem, při kterém vznikají závady na vnější dráze, vnitřní dráze a kuličce. Jedná se také o nejzranitelnější součást stroje, protože je často vystavena vysokému zatížení a vysokým provozním otáčkám. Pravidelná diagnostika závad valivých ložisek má zásadní význam pro průmyslovou bezpečnost a provoz strojů spolu se snížením nákladů na údržbu nebo zamezením odstávek. Mezi vnějším oběžným kolem, vnitřním oběžným kolem a kuličkou bývá vnější oběžná dráha náchylnější k poruchám a vadám.

Stále je prostor pro diskusi o tom, zda valivý prvek při průchodu poruchy na vnějším oběžném kole vybuzuje vlastní frekvence součásti ložiska. Proto musíme určit vlastní frekvenci vnější oběžnice ložiska a její harmonické. Poruchy ložisek vytvářejí impulsy a mají za následek silné harmonické frekvence poruch ve spektru vibračních signálů. Tyto poruchové frekvence jsou někdy ve spektrech maskovány sousedními frekvencemi kvůli jejich malé energii. Proto je k identifikaci těchto frekvencí při analýze FFT často zapotřebí velmi vysoké spektrální rozlišení. Vlastní frekvence valivého ložiska s volnými okrajovými podmínkami jsou 3 kHz. Proto, aby bylo možné použít metodu rezonanční šířky pásma ložiskového členu k detekci poruchy ložiska v počáteční fázi, je třeba použít akcelerometr s vysokým frekvenčním rozsahem a získat data získaná z dlouhého období. Charakteristickou frekvenci poruchy lze identifikovat pouze v případě, že rozsah poruchy je závažný, například v případě přítomnosti díry ve vnějším oběžném kole. Harmonické frekvence poruchy jsou citlivějším indikátorem poruchy vnější oběžnice ložiska. Pro závažnější detekci vadných ložiskových poruch pomohou tyto poruchy odhalit techniky tvaru vlny, spektra a obálky. Pokud se však při analýze obálky používá vysokofrekvenční demodulace za účelem odhalení charakteristických frekvencí vad ložisek, musí být odborníci na údržbu při analýze opatrnější kvůli rezonanci, protože může, ale nemusí obsahovat složky vadné frekvence.

Použití spektrální analýzy jako nástroje pro identifikaci vad ložisek naráží na problémy kvůli problémům, jako je nízká energie, rozmazání signálu, cyklostacionarita atd. Často je požadováno vysoké rozlišení, aby bylo možné odlišit frekvenční složky poruch od ostatních sousedních frekvencí s vysokou amplitudou. Proto by při vzorkování signálu pro FFT analýzu měla být délka vzorku dostatečně velká, aby bylo dosaženo odpovídajícího frekvenčního rozlišení ve spektru. Náročné může být také udržení výpočetního času a paměti v mezích a zabránění nežádoucímu aliasingu. Minimální požadované frekvenční rozlišení však lze získat odhadem frekvencí poruch ložisek a dalších frekvenčních složek vibrací a jejich harmonických vlivem otáček hřídele, nesouososti, frekvence vedení, převodovky atd.

PackingEdit

Některá ložiska používají k mazání husté mazivo, které se vtlačuje do mezer mezi povrchy ložisek, známé také jako packing. Mazivo je drženo na místě plastovým, koženým nebo pryžovým těsněním (nazývaným také vývodka), které pokrývá vnitřní a vnější hrany ložiskové dráhy, aby mazivo neunikalo.

Ložiska mohou být také plněna jinými materiály. Historicky se na kolech železničních vozů používala pouzdrová ložiska naplněná odpadem nebo volnými kousky bavlny či vlněných vláken nasáklých olejem, později se používaly pevné vatové polštářky.

Kroužkový olejovačUpravit

Ložiska lze mazat kovovým kroužkem, který volně nasedá na centrální rotující hřídel ložiska. Kroužek visí dolů do komory obsahující mazací olej. Jak se ložisko otáčí, viskózní adheze vtahuje olej na kroužek a na hřídel, odkud olej migruje do ložiska a maže ho. Přebytečný olej je odléván a opět se shromažďuje v bazénku.

Rozstřikové mazáníEdit

Základní formou mazání je rozstřikové mazání. Některé stroje obsahují na dně bazén s mazivem, v němž jsou částečně ponořena ozubená kola, nebo klikové tyče, které se mohou při provozu zařízení kývat dolů do bazénu. Otáčející se kola vymršťují olej do vzduchu kolem sebe, zatímco klikové tyče plácají po povrchu oleje a rozprašují jej náhodně na vnitřní povrchy motoru. Některé malé spalovací motory obsahují speciální plastová flingerová kola, která náhodně rozptylují olej po vnitřním prostoru mechanismu.

Tlakové mazáníEdit

U strojů s vysokými otáčkami a vysokým výkonem může ztráta maziva způsobit rychlé zahřátí ložisek a jejich poškození v důsledku tření. Také ve znečištěném prostředí může dojít ke znečištění oleje prachem nebo nečistotami, které zvyšují tření. V těchto aplikacích lze do ložiska a na všechny ostatní styčné plochy průběžně dodávat čerstvé mazivo a přebytečné mazivo lze zachytávat pro filtraci, chlazení a případné opětovné použití. Tlakové mazání se běžně používá ve velkých a složitých spalovacích motorech v částech motoru, kam se přímo rozstřikovaný olej nedostane, například až do horních ventilových soustav. Vysokorychlostní turbodmychadla také obvykle vyžadují systém tlakového oleje, který chladí ložiska a zabraňuje jejich spálení v důsledku tepla z turbíny.

Kompozitní ložiskaEdit

Kompozitní ložiska jsou konstruována se samomaznou polytetrafluorethylenovou (PTFE) vložkou s laminovanou kovovou podložkou. Vložka z PTFE nabízí konzistentní, řízené tření a také trvanlivost, zatímco kovová podložka zajišťuje, že kompozitní ložisko je robustní a schopné odolávat vysokým zatížením a namáhání po celou dobu své dlouhé životnosti. Díky své konstrukci je také lehké – váží jen desetinu hmotnosti tradičního valivého ložiska.