Łożyska specjalne

Z uwagi na ciężkie lub nietypowe warunki pracy, producenci opracowali tzw. łożyska specjalne. Przez ekstremalne czynniki rozumie się tutaj skrajne temperatury, korozje, duże obciążenia, zanieczyszczenia, wysokie stężenie chemikaliów, a także nadmierną wilgotność i silne drgania. Na rynku dostępne są łożyska specjalne wyprodukowane z różnych materiałów. Istnieje szeroki wybór wymiarów tego rodzaju łożysk. Klasyfikację łożysk specjalnych dokonuje się biorąc pod uwagę nietypowe warunki, w jakich powstają bądź są użytkowane. Wyznaczniki stanowią tu wyjątkowy rodzaj montażu, jak również nietypowe wymiary, konstrukcja, masa, materiał czy sposób smarowania. Nowatorskie odkrycia konstrukcyjne, a także odpowiedni dobór materiałów pozwalają na pracę łożysk przy działaniu ekstremalnych czynników. Współcześnie możliwe jest użytkowanie łożysk w skrajnych temperaturach, czy w sytuacji narażenia na duże obciążenia i niekorzystne warunki zewnętrzne.

Łożyska specjalne są stosowane w infrastrukturze technicznej w hutnictwie. Wśród łożysk odpornych na wysoką temperaturę wyróżnia się łożyska całoceramiczne. Są one wytrzymałe nawet w warunkach oddziaływania czynników chemicznych przy wysokich temperaturach. Ponadto pole magnetyczne i ścieranie również nie stanowią zagrożenia dla pracy tego rodzaju łożysk. Łożyska ceramiczne są stosowane w dziedzinach takich, jak przemysł chemiczny, morski, spożywczy i metalurgiczny. Odporność na wysoką temperaturę wykazują ponadto łożyska ze szklanymi elementami tocznymi.

Największe zapotrzebowanie na łożyska specjalne wykazuje przemysł ciężki metalowy. Kolejne działy przemysłu, które w największym stopniu użytkują tego typu łożyska, to przemysł maszynowy i motoryzacyjny. Łożyska specjalne stosuje ponadto przemysł chemiczny, spożywczy, papierniczy i ceramiczny. Znajdują również zastosowanie przy prefabrykacji betonów.

Przy produkcji łożysk specjalnych ważne jest, aby łożyska te spełniały dodatkowe wymogi związane z konstrukcją i zastosowanym materiałem. Przykład nowoczesnego materiału stosowanego przy produkcji tych łożysk stanowi tworzywo PEEK. Popularne są łożyska hybrydowe. Uznaniem przy produkcji, o której mowa, cieszą się materiały takie, jak grafit oraz powłoka umieszczana za pomocą fosforowania. Powłoka ta jest osłoną przed korozją i utlenianiem.

Jako element specjalny w łożyskach zastosowanie znajduje zespół łożyskowy z czujnikiem. Czujnik podobny jest do kodera przyrostowego. Odznacza się dużą precyzją przy pomiarze do zerowej prędkości. W skład zespołu łożyskowego wchodzą: pierścień impulsowy, kabel podłączeniowy i korpus z czujnikami.

Niektóre łożyska specjalne wyposażone są w system kontroli prędkości i kierunku obrotów obciążeń. Dany rodzaj łożysk potrzebny jest w systemie kontroli hamowania oraz kontroli trakcji. Wyróżnia się ponadto łożyska specjalne, znajdujące zastosowanie lotnicze i kosmiczne.
Kolejny rodzaj łożysk specjalnych to łożyska wibracyjne. Wykazują wytrzymałość przy dużych obciążeniach i wibracjach. Pracują przy niższych temperaturach i odznaczają się dłuższą żywotnością. Łożyska te charakteryzuje obniżona częstotliwość smarowania. Walory łożysk wibracyjnych wynikają z konstrukcji kosza mosiężnego. Przy produkcji jest on precyzyjnie obrabiany maszynowo. Występują ponadto łożyska specjalne stosowane w elektrowniach wiatrowych, które odznaczają się przede wszystkim zwartą konstrukcją.

We włókiennictwie, prasach drukarskich oraz w pracach przemysłowych użytkuje się łożyska z cienkościennymi pierścieniami. Charakteryzują się nieznacznym przekrojem poprzecznym, małą masą i obniżonym poziomem tarcia. Wymienione elementy powodują dużą sztywność danego łożyska.

Łożyska specjalne wykorzystywane są przy produkcji walcarek, pras oraz maszyn i urządzeń w hutnictwie. Wyróżnikami tych łożysk są odporność na wysoką temperaturę i odpowiednia konstrukcja.

Łożyska ceramiczne i hybrydowe wykazują obniżoną rozszerzalność cieplną i nie przewodzą energii elektrycznej, a także są odporne na korozję i wysoką temperaturę. Ponadto odznaczają się niewielką masą i długą żywotnością.

Łożyska ceramiczne bez koszyków są odporne na temperaturę 400, 800 i 1200 stopni Celsjusza. Z kolei łożyska ceramiczne z koszykiem lub osłonką pracują w węższym zakresie temperatur. Materiał wykorzystany do produkcji koszyka lub osłony łożyska decyduje o wyznaczniku temperatury, w jakiej może pracować łożysko.

Łożyska polimerowe wykazują imponującą odporność na ścieranie. Polimery są w dużym stopniu odporne na korozję, zanieczyszczenia, środki chemiczne oraz ścieranie. Są stosowane przy dużych obciążeniach. Polimery zawierają w składzie stałe smary. Nie wymagają więc konserwacji.

Łożyska kulkowe z polimeru są użytkowane przy oddziaływaniu wilgotności oraz chemikaliów. Nie wykazują konieczności smarowania. Polimer charakteryzuje się dużą wytrzymałością w proporcji do masy. Łożyska polimerowe znajdują zastosowanie między innymi w branżach takich, jak: medycyna, farmaceutyka, transport, sprzęt pomiarowy.

Łożyska ślizgowe bezsmarowe stosowane są przy skrajnych temperaturach, a także w warunkach wysokiego stężenia substancji chemicznych. Ponadto znajdują zastosowanie w pracach wykonywanych pod powierzchnią wody. Wykazują one wysoką żywotność. Łożyska ślizgowe wyposażone w kulki ze szkła lub stali nierdzewnej są wyjątkowo wytrzymałe przy dużym stężeniu chemikaliów.

Czynnikami ryzyka dla pracy łożysk są wahania temperatur, a także ciągła praca w wysokich prędkościach, wilgoć i zanieczyszczenia. Przykład narażenia na wszystkie wymienione czynniki stanowią łożyska produkowane na rzecz przemysłu spożywczego. W danym przypadku do prawidłowej produkcji dodatkowo wymagany jest nietoksyczny smar. W przemyśle spożywczym można użytkować również łożyska ze specjalną żywicą fluorową, które nie wymagają tradycyjnego smarowania. Łożyska te są wykorzystywane też przy oddziaływaniu czynników takich, jak woda, kwasy i zasady. Dotyczy to również branży chemicznej.

Szczególnym czynnikiem narażenia łożysk na uszkodzenia są znaczące obciążenia. Imponującą wytrzymałością cechują się łożyska wykorzystywane w przemyśle metalurgicznym, wydobywczym i cementowym. W przemyśle wydobywczym uszkodzenia wyrządzić mogą nie tylko duże obciążenia, ale również czynniki zewnętrzne takie, jak błoto czy kurz. Z kolei w przemyśle cementowym i dziedzinach jemu pokrewnych istnieje narażenie spowodowane przez wodę, ekstremalną temperaturę, pył, zanieczyszczenia oraz wstrząsy. Ponadto łożyska specjalne są wykorzystywane w przemyśle metalurgicznym i stalowym.

Cechą charakterystyczną łożysk hybrydowych są elementy toczne wyprodukowane z azotku krzemu. Wykazuje on wysoką izolację elektryczną. Łożyska te są stosowane w silnikach elektrycznych i generatorach. Posiadają zdolność działania przy znacznych prędkościach obrotowych. Są bardziej trwałe niż łożyska wykonane tylko ze stali.

Warte uwagi są łożyska, których powłoka izolacyjna jest wykonana z tlenku glinu w części zewnętrznej pierścienia zewnętrznego lub wewnętrznego. Stanowi to barierę przed prądem elektrycznym.

Autor: Angelika Kulas