Łożyska – niezbędne elementy w wielu mechanizmach i maszynach. Zapewniają one obracanie wałów i osi przy minimalnym tarciu. Tradycyjnie do ich produkcji używane są metale: żeliwo, stal, brąz. Jednak w ostatnich dziesięcioleciach coraz większą popularność zdobywają łożyska wykonane z nowoczesnych materiałów – ceramiki i polimerów. Posiadają one szereg istotnych zalet w porównaniu z metalowymi odpowiednikami.
Jak działa łożysko i dlaczego jest potrzebne
Łożysko składa się z dwóch pierścieni – zewnętrznego nieruchomego i wewnętrznego obracającego się. Między nimi znajdują się kule lub rolki, które zmniejszają tarcie podczas obrotu. Łożyska są montowane na wałach i osiach, aby mogły one swobodnie się obracać. Ponadto łożysko przenosi obciążenia promieniowe i osiowe.
W metalowych konstrukcjach używane są stalowe lub żeliwne pierścienie i stalowe kulki. Łożyska ceramiczne są wykonane z tlenku glinu, węglika krzemu, cyrkonu lub innych technicznych ceramik. W przypadku łożysk polimerowych stosuje się tworzywa sztuczne, politetrafluoroetylen, acetale.
Zalety ceramicznych
Ceramika posiada unikalny zestaw właściwości, które czynią z niej idealne rozwiązanie w wielu dziedzinach. Wyróżnijmy tylko kluczowe punkty:
- Niezwykła odporność na zużycie. Czas eksploatacji jest 5-10 razy dłuższy niż w przypadku stali. Są one mniej podatne na korozję.
- Odporność na wysoką temperaturę. Ceramika może pracować w temperaturach do 1000°C, podczas gdy metalowe łożyska tylko do 300°C.
- Niski współczynnik tarcia. Powierzchnie ceramiczne zapewniają płynne i ciche obracanie.
- Odporność chemiczna. Ceramika jest odporna na działanie kwasów, zasad, rozpuszczalników.
- Wysoka sztywność. Zachowują geometrię i nie odkształcają się pod obciążeniem.
Te cechy pozwalają na stosowanie ceramicznych łożysk w ekstremalnych warunkach, na przykład w technice lotniczej.
Jakie korzyści dają modele polimerowe
Łożyska z polimerowych materiałów również posiadają istotne zalety:
- Niska masa. W porównaniu z metalem polimery są o 80% lżejsze przy zachowaniu tej samej wytrzymałości.
- Cicha praca. Brak wibracji i hałasu dzięki właściwościom tłumiącym materiałów.
- Wysoka odporność na uderzenia. Polimer wytrzymuje wysokie obciążenia uderzeniowe bez uszkodzeń.
- Samo-smarowanie. Niektóre tworzywa sztuczne, takie jak politetrafluoroetylen, nie wymagają dodatkowego smarowania.
- Prostota produkcji. Wytwarzanie elementów polimerowych jest tańsze niż metalowych.
Dlatego łożyska polimerowe szeroko stosuje się w lekkiej i precyzyjnej technice – w maszynach, robotach, przyrządach.
Gdzie stosuje się nowe łożyska
Nowoczesne materiały otwierają nowe możliwości zastosowania łożysk w zaawansowanych obszarach:
- Wysokoprędkościowe silniki i turbiny. Ceramiczne wytrzymują prędkości obrotowe do 1 mln obr./min. Stosuje się je w turbodoładowaczach, mikroturbinach, napędach pomp.
- Robotyka, napędy manipulatorów. Precyzja pozycjonowania robotów zależy bezpośrednio od jakości łożysk. Ceramika zapewnia płynność ruchu.
- Aparatura kosmiczna i satelity. W warunkach kosmicznych wymagane są miniaturyzowane i niezawodne łożyska. Wykonuje się je z węglika krzemu i tlenku cyrkonu.
- Sprzęt medyczny: pompy, wirówki, analizatory. Polimerowe łożyska wytrzymują środki dezynfekujące i zapewniają wysoką czystość.
- Przyrządy optyczne i interferometry wymagające skrajnej precyzji obrotu. Wyposaża się je w ceramiczne łożyska z dopuszczalnymi odchyleniami do 1 mikrona.
- Praca w ekstremalnych temperaturach od -269°C do +1000°C. Ceramika zachowuje swoje właściwości w najszerszym zakresie.
- Agresywne środowiska chemiczne. Ceramika wytrzymuje stężone kwasy i zasady.
Łożyska ceramiczne i polimerowe pomagają rozwiązywać skomplikowane problemy inżynieryjne i otwierają drogę do przyszłości wysokich technologii. Ich rozwój jest jednym z najważniejszych osiągnięć przemysłu maszynowego XXI wieku.
Źródło: katiks.com
https://omikrongroup.pl/wp-content/uploads/2024/03/lozysko1.jpg
