Hlavnou úlohou klzných ložísk je zabezpečiť rotačný pohyb hriadeľa, preniesť radiálne a axiálne sily a zároveň odvádzať teplo z klzného uzla. V mieste styku ložiska s hriadeľom (čapom) sa využíva buď vrstva maziva (hydrostatické a hydrodynamické klzné ložiská), alebo sú využívané dobré klzné vlastnosti povrchu materiálu – ložiská pracujú bez pridaného maziva.
MAZANIE KLZNÝCH LOŽÍSK
Klzné ložiská môžu v závislosti od prevádzkových podmienok pracovať v režimoch mazania, ktoré schematicky popisuje Stribeckova krivka (obr. 1). Krivka znázorňuje závislosť súčiniteľa trenia μ a parametra (η.ω)/p, kde η = viskozita, ω = uhlová rýchlosť a p = zaťaženie. V grafe je pre názornosť zakreslená aj závislosť hrúbky mazacieho filmu h od prevádzkových podmienok.
Pri medznom mazaní sú klzné plochy od seba oddelené iba niekoľko molekúl hrubou vrstvou maziva. Pri zmene prevádzkových podmienok, napríklad zaťaženia, teploty, rýchlosti, môže dôjsť k pretrhnutiu mazacej vrstvy a tým k vzniku interakcíí mikronerovností klzných povrchov. Medzné mazanie sa vyskytuje pri nízkej rýchlosti a vysokých zaťaženiach.
Zmiešané mazanie nastáva pri prechode medzného mazania na kvapalinové. Dochádza pri ňom k prerušovanému kontaktu klzných povrchov v miestach s vysokou drsnosťou.
Pri kvapalinovom mazaní sú pohybujúce sa klzné povrchy od seba oddelené pomerne hrubou a stabilnou vrstvou kvapalného maziva. Nedochádza k priamemu kontaktu klzných povrchov. Kvapalinové mazanie je charakteristické pre vysoké otáčky s relatívne nízkym zaťažením ložiska. Stabilná výška maziva je udržiavaná hydrodynamickým tlakom vznikajúcim v klinovej medzere pri minimálnej klznej rýchlosti 0,5 m.s-1 (hydrodynamické klzné ložisko) alebo účinkom hydrostatického tlaku od čerpadla (hydrostatické klzné ložisko).
KLZNÉ LOŽISKÁ V PRAXI
Využitie klzných ložísk v praxi je široké. Môžeme spomenúť ich použitie v klzných uzloch v automobilovom priemysle, vo vodných a parných turbínach, v odstredivých čerpadlách, turbokompresoroch a podobne. Z pracovných podmienok a zaťaženia vyplývajú pomerne náročné požiadavky na klzné ložiská. Trecia plocha hydrodynamického ložiska je počas prevádzky namáhaná dynamickými tlakmi veľmi často za zvýšených teplôt, preto musí byť odolná proti únavovému namáhaniu. V dôsledku mazania mazivom, ktoré môže byť postupne počas prevádzky znečisťované, napríklad palivom alebo splodinami, vznikajúcimi pri spaľovaní v spaľovacom motore, musí byť klzná plocha ložiska odolná proti korózii. Koróziu ložiskového materiálu môžu spôsobovať aj oxidačné produkty mazív. V prípade možného prieniku tvrdých častíc do klzného priestoru musí byť klzná plocha odolná proti abrazívnemu opotrebeniu. Dôležitá je aj schopnosť klznej plochy dobre znášať medzné stavy chodu ložiska. Tie sa môžu vyskytnúť počas štartu a dobehu zariadenia, keď ložisko pracuje za polosucha. Z uvedeného vyplýva, že klzná plocha musí byť odolná voči adhezívnemu opotrebeniu. Mala by mať aj dobrú odolnosť proti kavitačnému a erozívnemu opotrebeniu a nízky koeficient trenia. Jednotlivé prípady poškodenia klznej plochy sú znázornené na obr. 2.
 |
 |
Pri návrhu materiálu klzného ložiska je dôležité zohľadniť, v akom režime mazania bude ložisko pracovať. Ak bude klzné ložisko pracovať s dostatočným prívodom maziva, t. j. ako hydrostatické, resp. hydrodynamické klzné ložisko, klzné vlastnosti povrchových vrstiev budú mať druhoradý význam. Dôležitejšie budú predovšetkým pevnostné a únavové vlastnosti materiálu.
PORUCHY KLZNÝCH LOŽÍSK
Porucha klzných ložísk je súhrn rôznych vplyvov a príčin. Jej prejav preto nie je jednoznačný – je dôsledkom procesov, zahŕňajúcich zložku abrazívneho, adhezívneho, únavového, kavitačného a erozívneho opotrebenia. Posledné dve spomenuté zložky opotrebenia sú menej závažné, haváriu ložiska spôsobujú ojedinele. Príčinou porušenia ložiska môže byť aj jeho nesprávny návrh (nevhodný geometrický tvar, ložiskový materiál, voľba maziva a podobne), nedodržanie výrobného postupu, napríklad pri obrábaní alebo tepelnom spracovaní. Nezanedbateľný podiel na porušení ložísk majú prevádzkové a montážne chyby. Medzi prevádzkové chyby môžeme zaradiť napríklad náhle tepelné a mechanické preťaženie, poruchu mazacieho zariadenia a podobne. Pri nesprávnej montáži ložiska do zariadenia, napríklad pri silnom utiahnutí veka, sa môžu zdeformovať klzné plochy ložiskových panví, prípadne málo utiahnuté veká umožnia pootočenie alebo posuv panvy.
Uvedené spôsoby porušenia klzných ložísk môžu pôsobiť dlhší čas, vtedy sa prejavia ako opotrebenie ložiska, alebo sa môžu prejaviť veľmi rýchlo, v tom prípade môžu spôsobiť haváriu.
TEXT/FOTO ING. ZUZANA GÁBRIŠOVÁ, PHD., ING. ALENA BRUSILOVÁ, PHD., ÚSTAV TECHNOLÓGIÍ A MATERIÁLOV SJF, STU
