Łożysko kulkowe stanowi podstawowy element precyzyjnych układów obrotowych, gdzie wymagana jest wysoka dokładność przy minimalnym oporze toczenia. Ruch zachodzi na styku stalowych kulek z bieżniami wewnętrznymi i zewnętrznymi, co zapewnia niski współczynnik tarcia μ≈0,001 i zdolność pracy przy prędkościach do 30 000 obr/min. Komponenty te dobiera się do napędów z kołem pasowym, gdzie stabilność wału decyduje o prawidłowym napięciu pasa i synchronizacji mechanizmów.
| Łożyska kulkowe umożliwiają precyzyjne napędy pasowe z minimalnym tarciem i wysoką powtarzalnością pozycji. |
Konstrukcja łożyska kulkowego
Łożysko kulkowe składa się z pierścienia wewnętrznego d, zewnętrznego D, koszyka Z i kulek o średnicy dw. Koło pasowe naciąga się na pierścień wewnętrzny połączony z wałem, pierścień zewnętrzny osadza w oprawie. Kulki tocza się po bieżniach po obu stronach pod kątem styczności β=0° (radialne) lub β=40° (skośne), przenosząc Fa/Fb. Łożyska kulkowe jednorzędowe 62xx/63xx radzą sobie z obciążeniami kombinowanymi, dwurzędowe 42xx zwiększają nośność o 60%.
Łożysko wzdłużne 51xx/52xx stosuje się w napędach klinowych, gdzie pasek generuje siły osiowe Fₐ > 10% Fᵣ. W napędach pasowych łożysko radialne stabilizuje siły od paska Ft×kₙ (kₙ=1,5-2,5), łożysko wzdłużne kompensuje momenty osiowe z pochylenia pasa α.
Dobór pod kątem koła pasowego
Obciążenie napędu pasowego: Fᵣ = Ft×kₙ + mᵣω²r (radialne), Fₐ = Ft×tgα (osiowe). Dobór wg C/Pdm ≥ fₙ i C₀/Pst ≥ 4:
| Średnica wału d[mm] | Łożysko 62xx | C[kN] | C₀[kN] | nₘₐₓ[obr/min] |
|---|---|---|---|---|
| 15-20 | 6204 | 12,8 | 6,6 | 18000 |
| 25-30 | 6206 | 19,5 | 11,2 | 14000 |
| 35-40 | 6208 | 29,1 | 17,8 | 11000 |
| 45-50 | 6210 | 35 | 23,3 | 9000 |
W napędach z kołem pasowym stosuje się luz C3 (0,013-0,023mm dla d=40mm) przy T>70°C. Uszczelnienia 2RS chronią przed pyłem, smarowanie Li-12 NLGI2 wystarcza na L₁₀=20 000h przy fₙ=10.
Konfiguracje wielołożyskowe
Napęd pasowy wymaga zwykle dwóch punktów podparcia:
- O6 (fixed-fixed) – 2׳ożyska kulkowe radialne, sztywność wysoka
- O5 (fixed-floating) – łożysko kulkowe + tuleja ślizgowa, kompensacja rozszerzalności
- O4 (fixed-thrust) – łożysko radialne + łożysko wzdłużne 511xx
W maszynach tekstylnych synchronizacja wałów 1:10 wymaga łożysk kulkowych klasy P6 (IT5), w drukarkach offsetowych łożyska wzdłużne stabilizują siły osiowe od napinaczy pasa.
FAQ
Jak obliczyć obciążenie łożyska w napędzie pasowym?
Fᵣ = Ft×kₙ + F₀, Fₐ = Ft×tgα, gdzie Ft=2T/dₘ, kₙ=1,5-2,5, α=kąt zawieszenia paska.
Czym różni się łożysko kulkowe od wzdłużnego?
Łożysko kulkowe przenosi Fᵣ ⊥ osi, łożysko wzdłużne przyjmuje Fₐ ∥ osi wału.
Dlaczego luz C3 w napędach pasowych?
Kompensuje Δd = αᵥₗ×ΔT×l dla wału stalowego α=12×10⁻⁶/K przy ΔT=50K.
