Podczas projektowania węzła łożyskowego zawsze należy pamiętać o kwestii uszczelnienia. W poniższym materiale omówimy zarówno koncepcje uszczelnień zintegrowanych, jak i zewnętrznych. Oba rodzaje uszczelnień służą do zapobiegania wyciekaniu smaru i przedostawaniu się zanieczyszczeń (takich jak kurz i woda) do łożyska tocznego.
Warianty uszczelnień dla łożysk tocznych
Uszczelnienia zintegrowane są wbudowane w łożysko toczne i wciskane w pierścień wewnętrzny lub zewnętrzny. Uszczelnienia zintegrowane stosuje się głównie w łożyskach kulkowych. Z kolei uszczelnienia zewnętrzne należy zaplanować na etapie projektowania. Stosuje się je w typach łożysk, w których nie ma uszczelnienia zintegrowanego (głównie w łożyskach rolkowych) lub gdy uszczelnienie zintegrowane jest niewystarczające i łożysko nadal wymaga dodatkowej ochrony. Funkcje uszczelnień zintegrowanych i zewnętrznych są identyczne.
Przy wyborze uszczelnienia należy wziąć pod uwagę pewne czynniki. Należą do nich rodzaj smaru, prędkość obwodowa na krawędzi uszczelnienia, błędy montażowe wału, ograniczenia przestrzenne, tarcie uszczelnienia i związany z tym wzrost temperatury. Ważną rolę przy wyborze uszczelnienia odgrywa również materiał, z którego jest ono wykonane. Oczywiście należy również wziąć pod uwagę poniesione koszty.
Uszczelnienia zintegrowane
Uszczelnienia zintegrowane można podzielić na różne typy, z których niektóre zostały bardziej szczegółowo opisane w niniejszym rozdziale. Wszystkie wymienione poniżej uszczelnienia służą do ochrony przed pyłem i innymi zanieczyszczeniami oraz bardzo często są montowane po obu stronach. Głównymi uszczelnieniami zintegrowanymi producenta łożysk tocznych NTN są uszczelnienia ZZ, LLB, LLU i LLH (o niskim momencie tarcia).
| Typ, oznaczenie | Wersja z metalową osłoną | Wersja z uszczelnieniem elastomerowym | ||||||||||||
| Osłona bezkontaktowa ZZ | Uszczelnienie bezkontaktowe LLB | Uszczelnienie kontaktowe LLU | Uszczelnienie kontaktowe LLH o niskim momencie tarcia | |||||||||||
| Konstrukcja |  |  |  |  | ||||||||||
| Metalowe blaszki są umocowane w rowku pierścienia zewnętrznego; rowek w kształcie litery V z labiryntową szczeliną biegnie w pierścieniu wewnętrznym | Blaszka metalowa z nawulkanizowaną gumą jest zamocowana w pierścieniu zewnętrznym; krawędź uszczelniająca biegnie blisko wewnętrznej krawędzi w rowku w kształcie litery V, ale bez kontaktu | Blaszka metalowa z nawulkanizowaną gumą jest zamocowana w pierścieniu zewnętrznym; wewnętrzna krawędź uszczelniająca styka się z rowkiem w kształcie litery V na krawędzi wewnętrznej | Podstawowa konstrukcja jest taka sama jak w przypadku LLU, ale kontakt wewnętrznej krawędzi uszczelniającej jest mniejszy. Powoduje to mniejszy moment tarcia | |||||||||||
| Porównanie wydajności | Moment tarcia | Niski | Niski | Stosunkowo wysoki | Stosunkowo niski | |||||||||
| Szczelność pyłowa | Bardzo dobra | Lepsza niż ZZ | Doskonała | Znacznie lepsza niż LLB | ||||||||||
| Wodoodporność | Słaba | Słaba | Bardzo dobra | Bardzo dobra | ||||||||||
| Dopuszczalne prędkości obrotowe | Jak typ otwarty | Jak typ otwarty | Ograniczona prędkością obwodową | Wyższa niż LLU | ||||||||||
| Dopuszczalny zakres temperatur | Zależy od smaru | -25 °C ~ 120 °C | -25 °C ~ 110 °C | -25 °C ~ 120 °C | ||||||||||
Oto przykłady zintegrowanych uszczelnień do łożysk kulkowych oraz ich konstrukcja i właściwości.
Uszczelnienia zewnętrzne
W przeciwieństwie do uszczelnień zintegrowanych, uszczelnienia zewnętrzne nie są zintegrowane z łożyskiem tocznym i muszą być instalowane oddzielnie. Można je podzielić na dwa typy, a mianowicie uszczelnienia bezkontaktowe i uszczelnienia kontaktowe.
Uszczelnienia bezkontaktowe
Najważniejszą cechą uszczelnień bezkontaktowych jest to, że w tym wariancie między uszczelnieniem a częścią obrotową znajduje się niewielka szczelina lub labirynt. Uszczelnienia tego typu nadają się do zastosowań przy dużych prędkościach, ponieważ tarcie między elemenatmi ruchomymi praktycznie nie występuje. Ponadto w pozostałych szczelinach zazwyczaj stosuje się olej lub smar, aby zapewnić lepszą szczelność.
Przykłady uszczelnień bezkontaktowych
Ogólnie rzecz biorąc, smarowanie (olejem lub smarem) między punktem styku wargi uszczelniającej a pierścieniem wewnętrznym lub zewnętrznym łożyska jest niezbędne. W przypadku smarowania olejem wymagane są odpowiednie koncepcje uszczelnienia, które zapobiegają wyciekaniu oleju podczas pracy. Ponadto najważniejsze konstrukcje uszczelnień, ich właściwości i inne kryteria wyboru odpowiedniego uszczelnienia można znaleźć w poniższych tabelach.
| Uszczelnienia bezkontaktowe | ||
| Budowa uszczelnienia | Oznaczenie | Właściwości uszczelniające, kryteria projektowe |
 | Uszczelnienie szczelinowe |
|
 | Uszczelnienie szczelinowe z rowkami olejowymi przy otworze obudowy |
|
 | Uszczelnienie labiryntowe (przykład osiowy) |
|
Istotnymi przykładami uszczelnień bezkontaktowych są uszczelnienia szczelinowe i labiryntowe.
Uszczelnienie labiryntowe
Podczas gdy uszczelnienie szczelinowe jest uważane za najprostszą odmianę uszczelnienia, uszczelnienie labiryntowe można uznać za najważniejszy rodzaj uszczelnienia bezkontaktowego. Zapewnia ono maksymalną elastyczność w produkcji, a także bardzo dobrą skuteczność uszczelniania i jest również niedrogim rozwiązaniem przy wyborze uszczelnienia. Uszczelnienia labiryntowe mogą pracować prawie z prędkością graniczną łożyska tocznego, w zależności od konstrukcji. Istnieją trzy główne wersje uszczelnień labiryntowych: osiowe, promieniowe i samoregulujące. Samoregulujące uszczelnienia labiryntowe są stosowane na przykład w obudowach łożysk.
Uszczelnienia kontaktowe
Uszczelnienia kontaktowe to uszczelnienia z formowaną wargą uszczelniającą wykonaną z kauczuku syntetycznego, która uszczelnia wał, obudowę, pierścień wewnętrzny lub pierścień zewnętrzny. Kauczuk jest wulkanizowany na blasze. Dużą zaletą uszczelnień kontaktowych w porównaniu z uszczelnieniami bezkontaktowymi jest ich znacznie większa zdolność uszczelniania. Niemniej jednak w przypadku uszczelnień stykowych znacznie wyższe są również takie parametry jak moment tarcia i wzrost temperatury. Ponieważ wargi uszczelniające uszczelnień stykowych ocierają się o wał, dopuszczalna prędkość obwodowa zależy od typu uszczelnienia i materiału z którego wykonane jest uszczelnienie. Ponadto przed montażem wargę uszczelniającą należy lekko nasmarować, aby nie uległa wyschnięciu lub zużyciu w ciągu pierwszych kilku minut pracy.
Istnieją producenci, którzy specjalizują się w produkcji różnych koncepcji uszczelnień. Oznacza to, że dostępne są uszczelki wykonane z różnych materiałów (w tym metalu i tworzyw sztucznych) oraz w szerokiej gamie wariantów, które mają indywidualne właściwości pod względem zmienności termicznej i wydajności uszczelniania.
Przykłady uszczelnień kontaktowych
Wszystkie uszczelnienia wymienione w tabeli są przykładami uszczelnień kontaktowych, ale są również uszczelnieniami zewnętrznymi. W przypadku uszczelnień zewnętrznych wał powinien być oszlifowany bez nieciągłości w obszarze styku uszczelnienia, aby zapobiec wyrzucaniu smaru z łożyska.
| Uszczelnienia kontaktowe | ||
| Budowa uszczelki | Oznaczenie | Właściwości uszczelniające, kryteria projektowe |
 | Uszczelnienie smarne typu Z |
|
 | Uszczelnienie pierścieniowe typu V |
|
 | Uszczelnienie promieniowe wału |
|
 | Uszczelnienie pierścieniowe filcowe |
|
Uszczelnienie smarne typu Z, uszczelnienie pierścieniowe typu V, uszczelnienie wału obrotowego i uszczelnienie pierścieniowe filcowe są uszczelnieniami kontaktowymi
Otwory odciążające dla uszczelnień kontaktowych
Wszystkie uszczelnienia kontaktowe powinny mieć otwór odciążający, aby zapewnić wyrównanie ciśnienia między łożyskiem a otoczeniem łożyska przez cały czas. Otwór ten musi być umieszczony w taki sposób, aby w obudowie nie występowało nadmierne ciśnienie, które mogłoby spowodować wyciek smaru. Przy wyborze otworu odciążającego należy wziąć pod uwagę położenie montażowe jednostki napędowej, aby zapobiec wyciekowi smaru. Podczas procesu malowania należy upewnić się, że otwór odciążający nie zostanie przypadkowo zamknięty. W odniesieniu do uszczelnienia promieniowego wału należy przestrzegać dopuszczalnej prędkości obwodowej wargi uszczelniającej. Ponadto kierunek montażu uszczelnienia wału obrotowego determinuje jego funkcję. Uszczelnienie wału obrotowego może zapobiegać przedostawaniu się zanieczyszczeń lub wyciekaniu smaru.
| Uszczelnienie/materiał | Dopuszczalna prędkość obwodowa m/s V(m/s)= (π×d(mm)×n(r/min))/(60 000) | Dopuszczalna temperatura | |
Uszczelnienie promieniowe wału | NBR | 16 lub mniej | -25 ~+120℃ |
| ACM | 26 lub mniej | -15 ~+150℃ | |
| FKM/ FPM | 32 lub mniej | -30 ~+200℃ | |
| Uszczelnienie smarne Z | NBR | 6 lub mniej | -25 ~+120℃ |
| Pierścień V | NBR | 40 lub mniej | -25 ~+120℃ |
W tabeli znajdują się informacje dotyczące dopuszczalnej prędkości w zależności od materiału uszczelnienia i temperatury.
Może Cię zainteresować
Łożyska samonastawne
Charakterystyka łożysk samonastawnych Łożyska samonastawne, są zasadniczo zbudowane jak łożyska kulkowe zwykłe, jedynie posiadają sferyczną powierzchnię pierścienia zewnętrznego. Z kolei mocowanie w oprawie samonastawnej ma
Łożysko kulkowe zwykłe
Charakterystyka łożysk kulkowych zwykłych Łożyska kulkowe zwykłe istnieją w swojej obecnej formie od około 150 lat, podlegając licznym optymalizacjom. Są nie tylko jednym z najstarszych
Montaż łożysk i konstrukcja elementów otaczających
Ogólnie rzecz biorąc, łożysko jest tak dobre, jak jego otoczenie. Kto może osiągać najlepsze wyniki, jeśli nie czuje się komfortowo w swoim otoczeniu? Czy przeczytałeś
Przegląd typów łożysk tocznych
Jeżeli przeczytałeś nasz artykuł na temat podstaw łożysk tocznych, wiesz dobrze, że łożyska te można zasadniczo podzielić na dwa rodzaje – łożyska kulkowe i łożyska
Smarowanie
Nic nie działa bez smarowania – każde łożysko pracuje ze smarem lub olejem. Jest to podstawowym warunkiem uniknięcia kontaktu metal-metal między elementami łożyska, tj. elementy
Wybór pasowania
Pasowanie ciasne, mieszane, luźne. Poniższy artykuł może Ci rozpoznać i zdefiniować te trzy rodzaje. Zacznijmy od tego czym właściwie jest wybór pasowania i o czym