Jakie są zastosowania łożysk kulkowych dwurzędowych?

Łożyska kulkowe dwurzędowe są używane w aplikacjach wymagających wyższa nośność promieniowa, większa sztywność osiowa i zdolność do przenoszenia połączonych obciążeń promieniowych i osiowych w zwartej przestrzeni osiowej — potrzeby, których łożysko jednorzędowe nie jest w stanie w pełni zaspokoić. Dwa rzędy kulek rozmieszczone obok siebie w pojedynczym pierścieniu zewnętrznym skutecznie podwajają nośność promieniową w porównaniu z równoważnym łożyskiem jednorzędowym, jednocześnie zwiększając znaczną sztywność osiową. Typowe zastosowania obejmują silniki elektryczne, wrzeciona obrabiarek, piasty kół samochodowych, skrzynie biegów, maszyny rolnicze i systemy przenośników – wszędzie tam, gdzie intensywność obciążenia, sztywność wału lub łączne wymagania dotyczące obciążenia przekraczają to, co może zapewnić konstrukcja jednorzędowa.

Silniki elektryczne i wały generatorów

Łożyska kulkowe dwurzędowe są szeroko stosowane w silnikach elektrycznych po stronie nienapędowej — szczególnie w średnich i dużych rozmiarach ram — gdzie łożysko musi wytrzymać promieniowy ciężar wału wirnika w połączeniu z siłami osiowymi generowanymi przez niewyważenie wirnika i termiczne wydłużenie wału. Dwurzędowe łożysko kulkowe zwykłe po stronie nienapędowej zapewnia położenie osiowe potrzebne do kontrolowania pływania wału przy jednoczesnym zachowaniu płynnego obrotu o niskim tarciu przy prędkościach silnika, które zwykle mieszczą się w zakresie od 1500 do 6000 obr./min.

W zastosowaniach takich jak wentylatory, pompy i sprężarki HVAC – gdzie silnik pracuje w sposób ciągły, a wymiana łożysk jest kosztowna – wydłużona żywotność wynikająca z większego rozkładu obciążenia łożyska dwurzędowego skraca okresy międzyobsługowe i całkowity koszt posiadania.

Wrzeciona obrabiarek i sprzęt do obróbki precyzyjnej

We wrzecionach obrabiarek — tokarkach, frezarkach, wrzecionach szlifierskich i centrach obróbkowych — dwurzędowe łożyska kulkowe skośne są standardowym rozwiązaniem dla tylnej części wrzeciona (po stronie nietnącej). Konstrukcja dwurzędowa zapewnia:

• Wysoka sztywność wobec sił osiowych od ruchu narzędzia w przód i w tył oraz wzrostu temperatury wrzeciona
• Kompaktowy ślad osiowy, który minimalizuje wysięg wrzeciona i maksymalizuje stosunek sztywności do przestrzeni
• Wstępnie obciążone działanie, które eliminuje luz i utrzymuje dokładność wymiarową obrabianych części

W przypadku centrów obróbczych o dużej prędkości dwurzędowe łożyska walcowe w tylnym położeniu wrzeciona są często łączone z dwurzędowymi łożyskami kulkowymi skośnymi z przodu — ten układ tandemowy radzi sobie zarówno z promieniowymi siłami skrawania, jak i obciążeniami związanymi z pozycjonowaniem osiowym, które powstają podczas pracy wrzeciona.

Piasty kół samochodowych i zwrotnice

Nowoczesny zespół łożyskowy piasty koła samochodowego — element łączący koło z kolumną zawieszenia — zbudowany jest w oparciu o dwurzędowe łożyska kulkowe skośne skonfigurowane w układzie X (przeciwstawne lub czołowe). Geometria ta została specjalnie wybrana, ponieważ łożyska kół pojazdu muszą jednocześnie obsługiwać:

• Obciążenia promieniowe od masy pojazdu i sił działających na nawierzchnię drogi
• Dwukierunkowe obciążenia osiowe przed siłami pokonującymi zakręty, których kierunek zmienia się w zależności od zakrętu
• Ładuje moment od ramienia dźwigni pomiędzy miejscem styku koła a środkiem łożyska

Żadne łożysko jednorzędowe nie jest w stanie niezawodnie wytrzymać takiej kombinacji obciążeń w typowym okresie eksploatacji łożyska koła wynoszącym 150 000–250 000 km. Uszczelniony, wstępnie nasmarowany dwurzędowy zespół piasty eliminuje potrzebę smarowania w terenie i zapewnia bezobsługowe rozwiązanie przez cały okres użytkowania pojazdu.

Skrzynie biegów i przeniesienie napędu

W przemysłowych i samochodowych skrzyniach biegów na wałach przekładni stosuje się dwurzędowe łożyska kulkowe, które poddawane są dużym obciążeniom promieniowym od sił zazębienia przekładni w połączeniu z ciągiem osiowym pochodzącym od przekładni śrubowej. Łożyska kulkowe zwykłe dwurzędowe radzą sobie z łącznym obciążeniem w jednym kompaktowym zespole — jest to szczególnie przydatne w konstrukcjach skrzyń biegów, w których przestrzeń osiowa pomiędzy stopniami przekładni jest ograniczona i montaż dwóch oddzielnych łożysk jednorzędowych nie jest możliwy.

Przekładnie rolnicze — stosowane w ciągnikach, kombajnach i sprzęcie uprawowym — w dużym stopniu opierają się na dwurzędowych łożyskach kulkowych ze względu na bardzo zmienne warunki obciążenia: łożyska muszą wytrzymywać obciążenia udarowe spowodowane uderzeniem w skały i twardy grunt, utrzymujące się wysokie obciążenia promieniowe podczas pracy oraz szerokie cykle temperatur od zimnego rozruchu do gorących warunków pracy.

Systemy przenośników i sprzęt do transportu materiałów

W napędach przenośników taśmowych, rolkach napinających i urządzeniach sortujących, dwurzędowe łożyska kulkowe są stosowane w kołach pasowych odbierających i bębnach napędowych, które poddawane są ciągłemu dużemu obciążeniu promieniowemu na skutek naciągu paska w połączeniu z niewspółosiowością wynikającą z rozszerzalności cieplnej i ugięcia ramy. Łożyska kulkowe wahliwe dwurzędowe są szczególnie cenione w zastosowaniach przenośnikowych, ponieważ są tolerancyjne niewspółosiowość wału do 2–3 stopni bez generowania naprężeń wewnętrznych lub obciążeń krawędziowych bieżni łożysk — jest to krytyczna cecha w długich systemach przenośników, gdzie idealne ustawienie wałów w wielu ramach nośnych jest niepraktyczne.

Podsumowanie zastosowań według branży