Budowa i Zasada Działania

Łożyska ślizgowe są zazwyczaj wykonane z jednego lub kilku materiałów o niskim współczynniku tarcia, tworzących powierzchnię ślizgową. Mogą mieć formę:

• Tulei cylindrycznej (panewki): Najbardziej powszechna forma, osadzana w oprawie.

• Płaskich podkładek (ślizgów): Stosowane do przenoszenia obciążeń osiowych lub w ruchach liniowych.

• Półpanewek: Często spotykane w silnikach spalinowych, gdzie wał korbowy jest osadzony w podzielonych panewkach.

Zasada działania opiera się na tworzeniu warstwy smarnej (oleju, smaru stałego, smaru suchego lub samego materiału łożyska) między współpracującymi powierzchniami. W zależności od warunków pracy wyróżniamy:

• Tarcie suche: Pracują bez smaru lub z minimalnym smarowaniem. Materiał łożyska sam w sobie posiada dobre właściwości ślizgowe (np. tworzywa sztuczne, kompozyty).

• Tarcie graniczne: Warstwa smaru jest bardzo cienka, a kontakt między powierzchniami nadal występuje.

• Tarcie mieszane: Połączenie tarcia granicznego i płynnego.

• Tarcie płynne (hydrodynamiczne lub hydrostatyczne): Wał jest całkowicie oddzielony od panewki przez warstwę płynu smarnego, co niemal eliminuje tarcie i zużycie. W łożyskach hydrodynamicznych warstwa smaru powstaje samoczynnie wskutek ruchu wału, a w hydrostatycznych smar jest wtłaczany pod ciśnieniem z zewnątrz.

Materiały na Łożyska Ślizgowe

Dobór materiału jest kluczowy dla właściwości łożyska ślizgowego. W zależności od wymagań co do obciążenia, prędkości, temperatury i środowiska pracy, stosuje się:

• Metale:

  • Brąz (np. brąz cynowy, brąz aluminiowy): Dobra odporność na zużycie, wysoka wytrzymałość, często stosowany z dodatkami smarnymi (grafit).

  • Mosiądz: Podobne właściwości do brązu, ale niższa wytrzymałość.

  • Babbit (stopy łożyskowe na bazie cyny, ołowiu lub antymonu): Miękkie, plastyczne, doskonałe do absorbowania zanieczyszczeń i pracy w warunkach niedostatecznego smarowania, ale niska wytrzymałość mechaniczna. Często nakładane jako warstwa na twardszą bazę (np. stalową).

  • Żeliwo: Twarde i odporne na ścieranie, stosowane w mniej wymagających aplikacjach.

  • Stal: Jako podstawa dla innych materiałów ślizgowych lub w specjalnych konstrukcjach.

• Tworzywa sztuczne (polimery):

  • PTFE (Teflon): Bardzo niski współczynnik tarcia, doskonałe właściwości ślizgowe, odporność chemiczna, ale niska wytrzymałość mechaniczna. Często wzmocnione włóknem szklanym lub wypełnione grafitem/dwusiarczkiem molibdenu.

  • POM (Polioksymetylen): Dobra wytrzymałość mechaniczna, niski współczynnik tarcia, często z dodatkami smarnymi.

  • PA (Poliamid, nylon): Dobra odporność na ścieranie, udarność.

  • PEEK (Polieteroeteroketon): Wysoka wytrzymałość, odporność na wysokie temperatury i agresywne środowiska.

  • Kompozyty polimerowe: Połączenie polimerów z włóknami (np. szklanymi, węglowymi) i stałymi środkami smarnymi, co daje materiał o złożonych właściwościach, np. wysokiej nośności i odporności na zużycie.

• Spiekane metale (łożyska spiekane):

  • Wykonane z proszków metalowych (najczęściej brązu) spieczonych w wysokiej temperaturze. Porowata struktura umożliwia wchłanianie i uwalnianie smaru (tzw. samosmarujące).

  • Stosowane w aplikacjach, gdzie trudne jest regularne smarowanie.

• Inne:

  • Grafit: Samosmarujące, odporne na wysokie temperatury, chemicznie obojętne.

  • Ceramika: Bardzo twarda, odporna na korozję i wysokie temperatury, ale krucha.

Rodzaje Łożysk Ślizgowych

Łożyska ślizgowe można klasyfikować na wiele sposobów, m.in. ze względu na kierunek przenoszenia obciążenia, konstrukcję czy rodzaj smarowania:

1. Ze względu na kierunek obciążenia:

   • Łożyska promieniowe (radiale): Przenoszą obciążenia prostopadłe do osi wału (np. tuleje ślizgowe).

   • Łożyska osiowe (wzdłużne): Przenoszą obciążenia równoległe do osi wału (np. podkładki wzdłużne, ślizgi).

   • Łożyska kuliste (sferyczne): Umożliwiają ruch wahliwy, kompensując niewspółosiowość (np. główki cięgien).

2. Ze względu na konstrukcję:

   • Tuleje cylindryczne: Najprostsze, do montażu wciskowego.

   • Tuleje kołnierzowe: Z kołnierzem ułatwiającym montaż i przenoszenie niewielkich obciążeń osiowych.

   • Podkładki wzdłużne (tarcze ślizgowe): Do obciążeń osiowych.

   • Panewki dzielone: Składające się z dwóch lub więcej części, ułatwiające montaż na wale bez demontażu innych elementów.

3. Ze względu na smarowanie:

   • Smarowane płynem (olejem/smarami): Wymagają regularnego smarowania (hydrodynamiczne, hydrostatyczne).

   • Samosmarujące: Materiał łożyska zawiera smar stały (np. PTFE, grafit, spiekany brąz z olejem), który jest uwalniany podczas pracy. Z reguły nie wymagają konserwacji.

Zalety Łożysk Ślizgowych

• Prosta i kompaktowa konstrukcja: Brak elementów tocznych oznacza mniej skomplikowany projekt.

• Wysoka nośność: Szczególnie w warunkach pełnego smarowania hydrodynamicznego mogą przenosić bardzo duże obciążenia.

• Cicha praca: Brak elementów tocznych eliminuje hałas i wibracje.

• Tłumienie drgań: Warstwa smaru lub elastyczność materiału może skutecznie tłumić drgania.

• Odporność na zanieczyszczenia: Wiele typów jest bardziej odpornych na pył i brud niż łożyska toczne.

• Odporność na udary: Mogą absorbować znaczne obciążenia udarowe.

• Dobra odporność na korozję: Zwłaszcza tworzywa sztuczne i niektóre stopy metali.

• Niski koszt: Często są tańsze w produkcji niż łożyska toczne, zwłaszcza w małych seriach.

• Możliwość pracy w trudnych warunkach: Wysokie temperatury, środowiska agresywne, próżnia (zależy od materiału).

Wady Łożysk Ślizgowych

• Wyższe tarcie: Zazwyczaj mają wyższe tarcie niż łożyska toczne, zwłaszcza przy rozruchu i niskich prędkościach (z wyjątkiem pracy w pełnym smarowaniu hydrodynamicznym).

• Wymagają smarowania: Większość typów wymaga stałego dostarczania smaru, co wiąże się z kosztami i konserwacją (z wyjątkiem samosmarujących).

• Generowanie ciepła: Wskutek tarcia wytwarzają więcej ciepła, co może wymagać chłodzenia.

• Zużycie: Ulegają zużyciu powierzchniowemu.

• Ograniczenia prędkości: Mogą mieć ograniczenia prędkości obrotowych, zwłaszcza jeśli nie pracują w pełnym smarowaniu hydrodynamicznym.

• Wrażliwość na brak smarowania: Nagła utrata smarowania może prowadzić do szybkiego uszkodzenia.

Zastosowanie Łożysk Ślizgowych

Łożyska ślizgowe znajdują zastosowanie w szerokim zakresie branż i maszyn:

• Motoryzacja: Silniki spalinowe (panewki główne i korbowodowe), skrzynie biegów, układy kierownicze.

• Przemysł ciężki: Maszyny budowlane, górnicze, walcownie, dźwigi – wszędzie tam, gdzie występują duże obciążenia.

• Pompy i wentylatory: Wały, wirniki.

• Urządzenia AGD: Pralki, odkurzacze, wentylatory (często samosmarujące).

• Rolnictwo: Maszyny rolnicze.

• Energetyka: Turbiny, generatory.

• Przemysł spożywczy i medyczny: Gdzie wymagana jest odporność na korozję i brak smarowania tradycyjnego.

• Meble i sprzęt biurowy: W zawiasach, prowadnicach.