Łożyska kulkowe dwurzędowe są stosowane w zastosowaniach wymagających dużej nośności promieniowej w połączeniu z pewnym przenoszeniem obciążeń osiowych w zwartej przestrzeni osiowej. Typowe zastosowania obejmują silniki elektryczne, skrzynie biegów, maszyny rolnicze, maszyny tekstylne, pompy, systemy przenośników i piasty kół samochodowych, gdzie łożysko jednorzędowe byłoby albo zbyt szerokie, albo nie miałoby wystarczającej nośności w stosunku do dostępnej przestrzeni. Poniżej opisujemy konkretne branże i mechanizmy, w których Łożyska kulkowe dwurzędowe są preferowanym wyborem, wraz z uzasadnieniem technicznym każdego zastosowania.
Główny powód Do tych zastosowań wybiera się dwurzędowe łożyska kulkowe
Łożysko kulkowe dwurzędowe składa się z dwóch rzędów kulek ułożonych obok siebie w obrębie jednego pierścienia zewnętrznego, co skutecznie podwaja liczbę przenoszących obciążenie punktów styku w porównaniu z jednorzędowym łożyskiem zwykłym o tej samej szerokości. Zgodnie z odniesieniami do konstrukcji łożysk opublikowanymi przez główne organy normalizacyjne, takie jak ISO i ABMA, taka konfiguracja pozwala łożysku przenosić obciążenia promieniowe z grubsza 60 do 90 procent wyższy niż równoważne łożysko jednorzędowe zajmujące ten sam ślad osiowy.
Właśnie ta większa gęstość obciążenia jest właśnie powodem, dla którego łożyska dwurzędowe pojawiają się w maszynach, w których przestrzeń jest ograniczona, ale wymagania dotyczące obciążenia są znaczne, np. w kompaktowych skrzyniach biegów, wałach silników i zespołach piast kół. Konstrukcja ma również tendencję do chłodniejszej pracy przy dużych prędkościach niż niektóre alternatywne łożyska wałeczkowe o równoważnej nośności, ponieważ łożyska kulkowe generują mniejsze tarcie niż rolki w warunkach umiarkowanego obciążenia.
Silniki i generatory elektryczne
Łożyska kulkowe dwurzędowe znajdują szerokie zastosowanie do podparcia wału wirnika w małych i średnich silnikach elektrycznych, w tym w silnikach stosowanych w wentylatorach, pompach i sprzęcie AGD. Dwa rzędy kulek pomagają łożysku wytrzymać zarówno obciążenie promieniowe spowodowane ciężarem wirnika, jak i niewielki nacisk osiowy spowodowany niewspółosiowością wału lub ciśnieniem przepływu powietrza przez łopatki wentylatora.
Producenci silników często wybierają konstrukcje dwurzędowe, gdy średnica wału jest ograniczona przez obudowę silnika, ale aplikacja nadal wymaga dłuższej żywotności w trybie ciągłej pracy, ponieważ dodatkowe punkty styku zmniejszają naprężenie przypadające na kulkę w porównaniu z konstrukcją jednorzędową przenoszącą to samo obciążenie.
Piasty kół samochodowych i elementy układu kierowniczego
W pojazdach dwurzędowe łożyska kulkowe stosowane są w piastach kół, kolumnach kierowniczych i niektórych elementach przekładni. W szczególności łożyska piast kół muszą wytrzymywać połączenie obciążenia promieniowego pochodzącego od masy pojazdu i obciążenia osiowego wynikającego z sił pokonywanych w zakrętach, dzięki czemu konfiguracja dwurzędowa jest praktyczna.
Zespoły piast kół
W wielu piastach przednich kół pojazdów osobowych zastosowano dwurzędowe zespoły łożysk kulkowych skośnych, ponieważ mogą one przejmować łączne obciążenia powstające podczas hamowania, przyspieszania i skręcania w jednym kompaktowym zespole, eliminując potrzebę stosowania oddzielnych łożysk wewnętrznych i zewnętrznych.
Połączenia układu kierowniczego i zawieszenia
Łożyska dwurzędowe pojawiają się również w zwrotnicach i niektórych punktach obrotu zawieszenia, gdzie spójne wsparcie promieniowe przy powtarzających się zmianach obciążenia kierunkowego ma kluczowe znaczenie dla precyzji kierowania i zmniejszonego luzu w czasie.
Przemysłowe skrzynie biegów i reduktory prędkości
Producenci skrzyń biegów często wybierają dwurzędowe łożyska kulkowe do wałów wejściowych i wyjściowych, gdzie wał musi wytrzymywać siły zazębienia przekładni działające zarówno w kierunku promieniowym, jak i osiowym. A Łożyska kulkowe dwurzędowe zespół umieszczony w punkcie podparcia wału przekładni może zmniejszyć ugięcie wału, co z kolei poprawia dokładność styku zębów przekładni i zmniejsza hałas podczas pracy.
Jest to szczególnie istotne w układach przekładni walcowych, w których ustawione pod kątem zęby przekładni w naturalny sposób oprócz obciążenia promieniowego wytwarzają nacisk osiowy. Łożysko zwykłe jednorzędowe może mieć trudności z poradzeniem sobie z tym łącznym obciążeniem bez dodatkowego łożyska wzdłużnego, podczas gdy konstrukcja dwurzędowa często radzi sobie z obydwoma elementami w jednym elemencie.
Maszyny rolnicze i budowlane
Sprzęt rolniczy, taki jak kombajny zbożowe, prasy i sprzęt uprawowy, często pracuje w zapylonych środowiskach o wysokich wibracjach, gdzie trwałość łożysk pod obciążeniem udarowym ma kluczowe znaczenie. W tych maszynach powszechnie stosuje się dwurzędowe łożyska kulkowe, ponieważ podwójna powierzchnia styku rozkłada nagłe obciążenia udarowe, takie jak te powstające na nierównym terenie, na więcej kulek, zamiast koncentrować naprężenia w jednym rzędzie.
- Wały glebogryzarki obrotowe, w przypadku których opór gleby powoduje zmienne obciążenia promieniowe.
- Wsporniki walców prasy, które poddawane są powtarzającym się cyklicznym obciążeniom podczas cykli prasowania.
- Rolki napinające przenośnika w sprzęcie żniwnym, które wymagają stałego obrotu przy zmiennej masie materiału.
Maszyny budowlane, w tym ładowarki kompaktowe i mechanizmy obrotu koparek, wykorzystują podobne konfiguracje łożysk dwurzędowych z tego samego powodu, ponieważ sprzęt w tych gałęziach przemysłu jest rzadko używany w czystych warunkach o niskim poziomie wibracji.
Maszyny włókiennicze i wrzeciona szybkoobrotowe
Sprzęt do produkcji tekstyliów, taki jak przędzarki i przewijarki, często uruchamia wrzeciona z bardzo dużymi prędkościami obrotowymi przez dłuższy czas. Stosowane są tu łożyska kulkowe dwurzędowe, ponieważ utrzymują stabilne podparcie promieniowe przy wysokich obrotach, utrzymując jednocześnie niskie straty tarcia, co jest niezbędne w przypadku maszyn pracujących w sposób ciągły w środowiskach produkcyjnych.
Dostawcy łożysk powszechnie zauważają, że zmniejszony ślad osiowy konstrukcji dwurzędowej pozwala również konstruktorom maszyn tekstylnych na zachowanie zwartych zespołów wrzecion, co zapewnia mniejsze odstępy wrzecion i wyższą ogólną gęstość produkcji na maszynę.
Pompy i sprzęt do transportu płynów
W pompach odśrodkowych i pompach rotacyjnych zastosowano dwurzędowe łożyska kulkowe, które podpierają wał wirnika zarówno przed obciążeniem promieniowym wynikającym z ciężaru wału, jak i naciskiem osiowym generowanym przez różnicę ciśnień płynu na wirniku. To łączne przenoszenie obciążeń jest jednym z głównych powodów, dla których producenci pomp unikają stosowania dwóch oddzielnych łożysk jednorzędowych w tym położeniu, ponieważ zespół dwurzędowy zmniejsza liczbę elementów i potencjalnych punktów niewspółosiowości w zespole wału.
Porównanie łożysk kulkowych dwurzędowych z innymi typami łożysk
Poniższa tabela przedstawia porównanie łożysk kulkowych dwurzędowych z popularnymi alternatywami pod względem czynników obciążenia i przestrzeni najbardziej istotnych przy wyborze.
| Typ łożyska | Nośność promieniowa | Obsługa obciążeń osiowych | Wymagana przestrzeń osiowa |
| Łożysko kulkowe dwurzędowe | Wysoka | Umiarkowane | Kompaktowy |
| Łożysko poprzeczne jednorzędowe | Umiarkowane | Niski | Wąskie |
| Łożysko walcowe | Bardzo wysoki | Bardzo niski | Szeroki |
| Łożysko kulkowe skośne (sparowane) | Wysoka | Wysoka | Szeroki |
Porównanie to, zgodne z ogólnymi wytycznymi dotyczącymi doboru łożysk opublikowanymi w dokumentacji norm ISO, pokazuje, dlaczego łożyska kulkowe dwurzędowe zajmują złoty środek: wybiera się je specjalnie wtedy, gdy inżynierowie potrzebują większej nośności promieniowej niż łożysko jednorzędowe, ale nie mogą oszczędzić dodatkowej długości osiowej wymaganej przez łożyska toczne lub sparowane zespoły styków kątowych.
Kluczowe czynniki przy wyborze łożyska kulkowego dwurzędowego
Inżynierowie zazwyczaj oceniają kilka kluczowych czynników przed wyborem dwurzędowego łożyska kulkowego do nowego zastosowania.
- Oczekiwany zakres obciążenia promieniowego i wszelkie okresowe warunki obciążenia udarowego, na jakie narażony będzie wał.
- Prędkość robocza, ponieważ zastosowania przy wyższych obrotach wymagają ściślejszej kontroli tolerancji i odpowiednich okresów smarowania.
- Dostępna przestrzeń osiowa w obudowie lub zespole wału.
- Narażenie na czynniki środowiskowe, w tym pył, wilgoć lub ekstremalne temperatury, które wpływają na wybór typu uszczelnienia.
Nasz Łożyska kulkowe dwurzędowe są produkowane tak, aby dostosować się do tego zakresu warunków pracy, przy czym dostępne są warianty uszczelnione i ekranowane w zależności od środowiska zastosowania, dzięki czemu nadają się do zastosowań w silnikach, pojazdach, maszynach rolniczych i przemysłowych opisanych powyżej.
