Prvky pro zajištění axiálních ložisek
V mnoha průmyslových a mechanických aplikacích jsou ložiska důležitými součástmi, které zajišťují nízké tření, reprodukovatelný pohyb mezi pohyblivými částmi, hřídelemi nebo osami. V závislosti na místě instalace a funkci musí tato ložiska umožňovat různé stupně volnosti a musí být bezpečně upevněna. Kromě mnoha dalších možností se k zajištění dílů stroje, jako jsou valivá ložiska, šrouby nebo hřídele proti axiálnímu posunu používají pojistné prvky, jako jsou přídržné kroužky nebo drážkované matice nebo matice hřídele.
Důležitost zajištění ložisek
Hřídele a ložiska se mohou posunout v důsledku vibrací, otáčení nebo dokonce pod vlivem tepelné roztažnosti. To může mít za následek nežádoucí přehrání, nadměrné opotřebení nebo dokonce úplnou poruchu stroje. Svědomité plánování návrhu s ohledem na nezbytnou svobodu pohybu je předpokladem pro efektivní zajištění ložisek, a přispívá tak k životnosti celého systému. Neúmyslné uvolnění nebo posunutí ložiska nebo hřídele ve stroji může kromě selhání stroje vést k vážným nehodám. Zámky ložisek a hřídele zabraňují takovým nežádoucím pohybům a přispívají tak k bezpečnosti obsluhy a provozní bezpečnosti stroje. Kromě toho musí být v některých průmyslových odvětvích a aplikacích dodržovány určité předpisy a směrnice, které v důsledku toho vyžadují zámky ložisek pro zajištění bezpečnosti a spolehlivosti.
V závislosti na aplikaci a požadované míře volnosti jsou k dispozici různá ložiska, např. pevná ložiska a plovoucí ložiska. Pevné ložisko zabraňuje pohybu součásti nebo konstrukce v konkrétním směru, zatímco plovoucí ložisko umožňuje volný pohyb. To může být výhodné s tepelnou expanzí nebo jinými silovými efekty.
Více informací o ložiskách a jejich uspořádání naleznete na našem blogu o typech ložisek .
Standardizované součásti pro zajištění ložisek
K dispozici jsou různé standardizované díly a konstrukční řešení pro zajištění ložisek a hřídelí. V obchodě MISUMI jsou k dispozici následující řešení:
Matice se štěrbinami a matice hřídele
Matice se štěrbinami – nebo matice hřídele – jsou podmnožinou nastavitelných upevňovacích a pojistných prvků. Jedná se o speciální typ pojistné matice, která je určena k přidržování nebo utahování prvků stroje na hřídeli, ose nebo šroubech proti součásti nebo axiálnímu ložisku. Vyžadují závit, na který jsou navlečeny. V závislosti na konstrukci je také nutné použít pružný kolík, axiálně vyčnívající drážku nebo jiné konstrukční přizpůsobení hřídeli.
Matice se štěrbinami se běžně používají k uchycení součástí, jako jsou ložiska, kola nebo řemenice, a zároveň umožňují jejich seřízení.
Konstrukce drážkovaných matic se vyznačuje dvěma nebo více příčnými drážkami rovnoměrně rozmístěnými na vnějším průměru. Tyto drážky umožňují utažení matice pomocí vhodného utahovacího nástroje, jako je hákový klíč nebo nástrčný klíč. Hřídelové pojistné matice mají často na vnitřním průměru jemný závit, který působí samosvorně. V tomto případě se poloha zajistí utažením drážkové matice proti zajišťovanému prvku stroje (např. vnitřnímu kroužku valivého ložiska umístěnému na segmentu hřídele). Při použití krouticího momentu působí odpovídající utahovací síla na vnitřní závit upínací matice na vnější závit šroubu, na kterém je navlečena, a vnitřní kroužek valivého ložiska je fixován ve své poloze.
Nastavitelnost je velkou výhodou, protože umožňuje upravit polohu součásti podél hřídele nebo závitové tyče, aniž by bylo nutné matici zcela odstranit. Avšak díky své konstrukci mají matice nižší nosnost ve srovnání s jinými typy matic, jako jsou šestihranné matice. Matice se štěrbinami jsou obvykle vyrobeny z oceli nebo nerezové oceli.
Matice s drážkou s aretační deskou a pružinovou podložkou podle potřeby
Pojistné desky – nebo pojistné podložky – se často používají v kombinaci s maticemi, pokud matice nejsou samojistné a vyžadují samostatnou pojistku. Předpokladem pro použití zajišťovací desky nebo přidržovací podložky jako funkce zajištění je to, že hřídel má drážkovanou drážku pro matici v oblasti závity.
Pojistná destička, která je často vizuálně podobná ozubené podložce, má na vnitřním obvodu „vodicí zub“, který je veden drážkou na dříku. Tato příručka zabraňuje otáčení přídržné podložky nebo pojistné desky. Jakmile je dosaženo požadované polohy matice našroubované na hřídel, zub pojistné desky odpovídající drážkované matici se ohne do drážky na vnějším obvodu matice, čímž se zabrání otáčení matice. Pojistná deska je plasticky deformovaná a tvarovým zámkem brání odpojení matice od polohy na závity.
K zajištění axiálního předpětí lze použít další pružinovou podložku (pružinovou podložku hřídele), přičemž je zapotřebí vzít v úvahu případné prodloužení hřídele. To je výhoda oproti jiným typům upevňovačů, protože oscilace, nárazy a změny teplotních rozměrů mohou být kompenzovány pružinovou akcí s odpovídajícím rozměrem.
Výhody drážkovaných matic s uzamykací deskou jsou:
- Žádné autonomní uvolnění
- Lze namontovat bez namáhání díky zámku tvaru s drážkou hřídele
- Sestava s definovanou předzátěžovou silou je možná s pružinovou podložkou
Matice se štěrbinami a drátěným šroubem
V dalším provedení mohou mít drážkované matice axiálně nebo radiálně uspořádané stavěcí šrouby nebo otěrové šrouby, které se používají k zajištění. Tyto spoje lze snadno odpojit. Odpovídající matice s drážkami lze zajistit v libovolné poloze bez vynaložení velkého úsilí.
Uzamykání pojistnou maticí
Další metodou je použití druhé matice se zářezem jako pojistné matice, která je utažena k první matici se zářezem. Tato metoda se používá, když není matice utažena proti axiálnímu ložisku nebo valivému vnitřnímu kroužku ložiska, ale je volně našroubována na šroub. Uzamčení pomocí pojistné matice je běžně používanou metodou, kdy je na šroubu s plným závitem nastavena definovaná vůle k axiálnímu ložisku nebo definovaný rozměr.
Přídržné prvky hřídele
Hřídele jsou obvykle zajištěny proti vyklouznutí ze sedla ložiska pomocí přídržných podložek (zámek hřídele). V aplikaci jsou podložky jednoduše zacvaknuty do drážky hřídele vhodným tvrdým předmětem. V těchto případech je sestava radiální. Uvolnění je stejně jednoduché a lze ho dosáhnout pomocí trnu nebo šroubováku, který vytlačí podložku z hřídele v prohlubni. Jiné verze, tzv. upínací kroužky, upínací podložky a rovněž řetězové kroužky, mohou být axiálně natlačeny na konec osy. Spoléhají se na svou upínací sílu, aby zapadly do vnějšího průměru hřídele nebo do drážky a zajistily tak podložku na místě. Upevňovací podložky poskytují rovný povrch, který rovnoměrně rozvádí tlak, aby ložiska zůstala na místě. Přidržovací podložky, jako jsou podložky typu klíč nebo pružinové podložky, se často používají například k přidržení šroubů a šroubů na místě a k zabránění uvolnění vibracemi. Upevňovací podložky mohou být vyrobeny z různých materiálů, včetně pružinové oceli, nerezové oceli nebo plastů, jako je nylon.
Více informací o zajišťovacích prvcích hřídele naleznete na blogu o zajišťovacích čepech.
Přídržný kroužek ložiska pro otvory a hřídele
Pojistné kroužky – neboli cirpsy – úzce souvisí s pojistnými podložkami. Jedná se o drážkované kroužky, které se rozšiřují nebo stahují a zapadají do drážky hřídele nebo náboje v závislosti na konstrukci. V důsledku toho se rozlišují mezi přídržnými kroužky (vnitřními kroužky) a přídržnými kroužky hřídele (vnějšími kroužky). Předpokladem pro použití přídržných kroužků je to, že drážka radiálně vede kolem celého obvodu osy nebo otvoru a že podle technických datových listů je drážka nadměrná ve srovnání s tloušťkou kroužku. Pokud je zapotřebí se zcela vyhnout vůli a chrastění ve směru osy, použijí se další pružinové podložky nebo korunované nebo odpružené přídržné kroužky, u kterých pružinový účinek přídržného kroužku umístěného v drážce přitlačí přídržný kroužek k prvku, který má být zajištěn třecím zámkem. Pojistné kroužky se s výhodou používají k zajištění kuličkových ložisek a válečkových ložisek, například za účelem zajištění ložisek v pouzdrech a zabránění axiálním pohybům. V některých případech lze místo přídržných kroužků použít rovněž kryty ložisek.
Přidržovací kroužky jsou obvykle vyrobeny z pružinové oceli nebo nerezové oceli. Pružinová ocel umožňuje kroužkům, aby se díky své pružnosti stahovaly nebo roztahovaly a zapadaly do drážky nebo sedla. Nerezová ocel se na druhou stranu často volí, když je vyžadována odolnost proti korozi.
Jednou z výhod přídržných kroužků je, že jsou cenově výhodné a lze je znovu použít, když jsou správně odstraněny. Obecně se snadno instalují bez složitých nástrojů nebo postupů. Jednou nevýhodou je, že vzhledem k požadované drážce může být v hřídeli efekt zářezu, který by měl být brán v úvahu již od návrhu.
Hydraulická matice
Hydraulické matice jsou nástroje, které usnadňují montáž a demontáž ložisek. Hydraulická matice se našroubuje na hřídel vedle součásti, která má být upnuta. Definovaný tlak se pak vytvoří v hydraulické matici pomocí hydraulického připojení. Tím se hydraulicky pohybující prvek hydraulické matice tlačí proti ložisku nebo pouzdru. Hydraulická matice může pomocí definovaného hydraulického tlaku vyvinout na prvky stroje definovanou předpětí, např. velká valivá ložiska, ale rovněž šrouby. To usnadňuje montáž ložisek i nasazení a instalaci příslušných zajišťovacích prvků, jako jsou drážkované matice, zajišťovací podložky a zajišťovací kroužky. Hlavní výhodou při používání hydraulických matic je čas ušetřený při montáži a demontáži. Kromě toho se snižuje riziko poškození stroje, protože hydraulické matice lze aplikovat bez tření a vyvinout jednotný tlak. Často se používají k zajištění obtížně přístupných komponent nebo k upnutí rotačních komponent.
Jednotlivé součásti pro zámky ložisek
V praxi jsou zámky ložisek implementovány jako kombinace standardizovaných dílů a zarážek na hřídelích a otvorech. Tyto hřídele a vrtané otvory mohou být vyrobeny přímo z modelu CAD pomocí nástroje „meviy“, aniž by bylo nutné generovat odvozený výkres.
