EuroBlech Murrelektronik

Věda, zvaná ložiska

Klíčovou součástí strojů a zařízení, kde se něco otáčí, jsou ložiska. Aby podávala maximální výkon a zároveň správně sloužila do maxima své životnosti, je důležitá jejich správná volba a mazání. Společnost SKF, která patří k hlavním světovým výrobcům ložisek, získala za desítky let v této oblasti rozsáhlé zkušenosti, které se uplatnily v dalším vývoji. O ně se s námi podělil aplikační inženýr společnosti SKF Ing. Josef Thüring.

 

V jakých průmyslových aplikacích se ložiska SKF uplatňují na českém trhu nejvíce a nejčastěji?
Na tuto otázku nelze úplně jednoduše odpovědět, protože z pohledu pracovní pozice aplikačního inženýra řešíme různé požadavky na ložiska pro různé zákazníky a aplikace. Obecně lze říct, že pro každou aplikaci má SKF nějaká ložiska nebo řešení, které se obvykle používají. Většinu tvoří valivá ložiska, z kterých se nejvíce používá kuličková ložiska. V ČR se to týká hlavně elektromotorů, i když i v nich se samozřejmě používají i jiné typy ložisek. U velkých, sériově vyráběných, jsou to jak axiální, tak soudečková ložiska, případně ložiska CARB nebo speciální izolovaná ložiska INSOCOAT.

Požadují zákazníci kromě standardních konfigurací nějaká specifická řešení?
Zákazníci mají obecně požadavky na životnost ložiska, a pokud znají provozní podmínky, pak se hledá vhodné ložisko, které splní tyto požadavky. V některých případech jsou ale podmínky tak náročné, že je potřeba použít speciální ložiska, která se vyrábí na zakázku. Záleží na tom, s jakými požadavky zákazníci přijdou. Například chtějí posoudit uložení – což jsou případy, kdy si už něco navrhli, vypočítali a naším úkolem je ověřit, zda a jak spolehlivě dané řešení bude fungovat. V podstatě zkontrolujeme obdržená data, zda se tam nenachází chyba, nebo pokud na něco narazíme na základě vlastních zkušeností, upozorníme je. Dalším případem je, že zákazník vyvíjí něco nového nebo se posouvají z hlediska výroby dále, k jiným parametrům a potřebují ověřit konfiguraci – tady jsou klíčovým faktorem hlavně provozní podmínky, zatížení, jaké síly tam působí, jaké mazivo bude použito, zda plastické mazivo nebo olej. Po posouzení lze dát doporučení, upozornit na případná omezení či rizika, nebo doporučit jiný typ ložiska, pokud by nebyly zajištěny požadované parametry apod. V portfoliu jsou i speciální produkty, např. hybridní ložiska, ložiska s keramickými tělesy, izolovaná ložiska, ložiska pro vysoké teploty, se speciálním povlakem na oběžné dráze ložiska a/nebo valivých tělesech, ložiska se snímači, která umožňují monitorovat jejich provoz apod.
Mohou se ale vyskytnout i úplně extrémní aplikace, kdy zákazník vyvíjí zařízení, které bude vyžadovat např. speciální nerezová ložiska, běžná mu nevyhovují, protože ložisko je mazáno procesním médiem, které nemá vhodné mazací vlastnosti a může být i agresivní vůči ložiskovému materiálu, takže se hledá vhodné řešení. Za pomoci rakouských kolegů jsme zvládli i tento problém, použil se speciální typ nerezové oceli a vysoce odolná keramická valivá tělesa, využívaná např. v zařízeních umístěná na mořském dně. To jsou však aplikace, které se vyskytují zřídka, prakticky každá je originál svého druhu.
Řešit se to dá z pohledu aplikace – máme skupiny specialistů zaměřených výhradně na aplikace, nebo jsou to specifické produkty jako takové, a určené týmy expertů SKF se zabývají právě takovými produkty, které jsou něčím speciální. To mohou být třeba přesná ložiska pro vřetena obráběcích strojů apod. Vždy se prostě najde někdo, na koho se lze obrátit.

Je pro ložiska (obecně) vhodnější plastické mazivo nebo maziva na olejové bázi, nebo se to řídí vždy výhradně podle dané aplikace?
Plastické mazivo i olej nabízejí určité výhody z pohledu použití, kde volba obvykle závisí na aplikaci a potřebách zákazníka. Každá varianta má své výhody i omezení. Plastická maziva jsou dnes nejpoužívanější – zhruba 80 % ložisek je mazáno plastickým mazivem. Plastická maziva jsou vhodná pro tzv. bezúdržbové aplikace, kdy mazivo zůstává ve vnitřním prostoru ložisku, nebo pro aplikace, kde se podle potřeb aplikace v určených intervalech doplní plastické mazivo do ložiska. Do určité míry působí zároveň jako těsnění a ochrana proti vnikání nečistot do ložiska, ty je však potom prakticky nemožné z maziva odstranit.
Mazání olejem se používá např. u aplikací s vysokými otáčkami nebo s vysokými teplotami. Olejem lze odvést větší množství tepla z uložení a v případě potřeby lze olej i chladit. Pro zvýšení provozní životnosti je vhodné olej filtrovat a případně v určených interval odebrat vzorek oleje pro jeho analýzu. Obecným trendem je, že když lze použít plastické mazivo, je volbou číslo jedna.

Existuje nějaké univerzální řešení, vyhovující mazání pro potřeby většiny ložisek?
Vycházet lze ze základního rozdělení. Pro plastická maziva SKF je k dispozici publikace, případně tabulkový přehled s popisem, typickým použitím, pro která jsou určena a charakteristikou nabízených plastických maziv SKF. Samozřejmě, vždy závisí hodně na tom, jaké vstupní informace jsou k dispozici. Čím detailnější a přesnější jsou, tím snazší je pak vybrat konkrétní řešení nejlépe odpovídající požadavkům. Nejdůležitější parametry jsou teplota, zatížení a rychlost otáčení  – musí se brát do úvahy, jestli se otáčí vnitřní nebo vnější kroužek ložiska, dynamická únosnost ložiska, které se bude mazat, ekvivalentní dynamické zatížení, které vychází z radiálního a axiálního zatížení atd. Např. u ventilátorů jsou ložiska obvykle namáhána i axiálním zatížením, u vřeten obráběcích strojů jsou ložiska vystavena působení odstředivých sil apod.

Jak na provoz a mazání ložisek v extrémních podmínkách, kdy je ložisko vystaveno  velmi nízké či naopak velmi vysoké teplotě? Jaký typ ložisek je použitelný pro aplikace tohoto druhu?
Při teplotách větší než 0 °C až do 100 °C přestavuje plastické mazivo a olej - minerální nebo syntetické - velmi dobré řešení pro průmyslové aplikace, velmi kvalitní minerální oleje zvládnou teploty až do cca 150 °C, syntetické i ještě vyšší teploty. U teplot nad 120 °C už ale obvykle může nastat problém nejen s řešením vhodného maziva, ale i s nějakou jinou částí ložiska nebo uložení, např. s materiálem těsnění. Do 150 °C lze tedy použít plastická maziva, pak už ale nastupují maziva speciální, obvykle na bázi teflonu, neboli PFTE, ale ta mají opět svůj limit použití do max. 250 °C, protože při 300 stupních už se ani nesmí používat. Při těchto a vyšších teplotách už se obvykle používá tzv. suché mazání. To principiálně funguje i při velmi nízkých teplotách, kde velmi osvědčuje i mazivo na bázi teflonu. Suché mazání vychází z technologie mazání grafitem, která se používá u ložisek SKF pro vysoké teploty.
Důležitý je i materiál samotného ložiska. Pro kroužky ložiska se používá zpravidla ložisková ocel – tepelně zpracovanou ocel lze obecně použít od -40 °C, ale měla by snést i -80 °C. Horní mezní teplota obecně závisí na stabilizaci ložiska (standardní je 120 °C). Mezní limity ložiska mohou rovněž ovlivnit další části ložiska, jak materiál klece nebo těsnění. Obecně se pro velmi nízké teploty doporučuje používat mosazné klece, které lze obecně provozovat až 250 °C, pro vysoké teploty lze rovněž použít i ocelové klece.
Stabilizace je klíčová z jednoho hlediska: do teploty stabilizace ložiska nemění kroužky ložiska zásadně svůj rozměr. Radiální vůle ložisek je v řádech mikronů, a když se tyto parametry v důsledku tepla změní, pak to obvykle představuje problém. Proto s tím právě ložiska pro vysoké teploty, kde jsou různá provedení, počítají a s touto změnou teploty se dokážou vyrovnat.
Další pohled, jak se na to podívat, je z pohledu provozních otáček. Řada zákazníků má stroje dosahující vysokých otáček při vysokých teplotách a pro ně jsou určena ložiska v provedení VA237 nebo VA267. Rozdíl mezi provedeními spočívá v tom, jestli je ložisko fosfátované (VA267). Kromě toho, že jde mazání na bázi grafitu, další komponentu mazání představuje olej na bázi teflonu a nanočástice, inovativní technologie, která umožňuje provozovat takto mazané ložisko do vysokých teplot a otáček.

Máte nějaké doporučení pro uživatele, aby jim ložiska ve strojích vydržela co nejdéle? Jaké faktory jsou rozhodující pro zvýšení životnosti ložisek?
Životnost ložisek závisí obecně na způsobu provozu, údržbě a případně, jestli bylo ložisko správně zvoleno.
Velmi významnou technologickou inovací v údržbě strojů je diagnostika, díky níž kontrolujeme v provozu různé parametry, jako např. teplotu ložiska, čistotu oleje apod. Vzdálená diagnostika je jednou z nejzajímavějších služeb, které SKF nabízí.  Zákazníka totiž posune od reaktivní a preventivní údžby k mnohem účinnější prediktivní a pro-aktivní spolehlivostní údržbě. V praxi to znamená, že nedochází k neplánovaným odstávkám, čož ve výrobě vždy znamená velké úspory a tento fakt firmy velmi oceňují.
Pokud jde o typické příčiny selhání ložisek, na tom se z velké části podílí právě špatné nebo nevhodně zvolené mazání, únava materiálu, nečistoty, které se do ložiska dostanou, ale rovněž i třeba špatná montáž. Pro zajištění správného mazání je potřeba znát provozní podmínky ložiska a případně i rozdíly mezi různými provozními režimy aplikace. Nejdůležitější parametry, které je potřeba znát jsou: teplota, zatížení a rychlost. Tyto parametry jsou důležité nejen pro volbu správného maziva, ale i pro návrh intervalu domazávání.
Pokud dojde k poruše, snažíme se zjistit její příčiny, což u zcela zničených ložisek bývá obtížné a někdy i nemožné. Na základě této analýzy můžeme dát potřebná doporučení. Podstatné je, nezaměřovat se jen na ložisko, ale na ložiskové uložení –mazání, související díly, montáž, ale i těsnění.
V rámci inovací je nabízena řada SKF Explorer. Jde o nejvýkonnější řadu, které se doporučuje pro náročné provozní podmínky. Další třída je SKF E2, což jsou energeticky účinná ložiska určená pro aplikace, kde je potřeba snížit ztráty. Ložiska SKF E2 mají o nejméně 30 % nižší tření než třída SKF Explorer a lze je provozovat do vyšších otáček, přičemž provozní teploty jsou nižší. Pro stroje s několika ložisky není efekt E2 tak výrazný, ale u zařízení, kde jsou desítky i stovky ložisek, jako jsou např. dopravníkové systémy, lze s jejich nasazením možné dosáhnout velmi znatelné úspory.
Zajímavou variantou jsou i tzv. hybridní ložiska. I když nejde o novinku v pravém slova smyslu, na trhu už jsou nějaký čas, zaznamenáváme v poslední době o ně rostoucí zájem. Z hlediska mazání jsou u nich výrazně nižší nároky, resp. mazivo vydrží mnohem déle než v klasickém provedení ocel-ocel. Další výhodou je, že fungují i jako izolant, a jsou tak vhodná pro aplikace, kde je důležité zabránit průchodu proudu.
 

 
Publikováno: 21. 7. 2014 | Počet zobrazení: 2794 článek mě zaujal 425
Zaujal Vás tento článek?
Ano