V súčasnosti sa výrobe ložísk venuje veľký počet renomovaných firiem. Medzi najrozšírenejšie valivé ložiská patria guľôčkové a valčekové ložisková, ktoré sa vyrábajú vo viacerých modifikáciách. Klzné ložiská sa vyrábajú z rôznych ložiskových materiálov: ložisková kompozícia môže byť na báze cínu a olova; zliatiny medi s rôznymi kovmi (cínové bronzy a olovené bronzy, z hliníkových zliatin, zo sivých zliatin a pod.)

POLYMÉRNE MATERIÁLY
Už pomerne dlhší čas sa na výrobu valivých a klzných ložísk používajú rôzne typy polymérnych materiálov – polyamid (PA), polyamid zosilnený sklenými vláknami, vysoko pevný polyamid, polypropylén (PP), polyoxymetylén (POM), polytetrafluoroetylén (PTFE), polyéte-réterketón (PEEK) a ďalšie typy.
Z týchto polymérov a ich vzájomných kombinácií sa vyrábajú klietky, krúžky, guľôčky, valčeky, klzné diely pre klzné ložiská, polymérmi obstrekované guľôčky atď.
Vývoj v tejto oblasti ďalej intenzívne pokračuje a z polymérov sa vyrábajú niektoré špeciálne ložiská odolné proti korózii a agresívnym chemikáliám. Používajú sa rôznych strojoch v potravinárskom a chemickom priemysle.

PÓROVITÉ LOŽISKÁ
Ku klzným ložiskám možno zaradiť aj tzv. pórovité ložiská, ktoré sa nasycujú vhodnými vysoko kvalitnými olejmi, napríklad prevodové oleje triedy GL-3 a GL-4. Tieto nasycované pórovité ložiská aj v súčasnosti našli a stále nachádzajú ďalšie aplikačné možnosti v rôznych oblastiach strojárskych výrobkoch (automobily, lietadla, poľnohospodárske a stavebné stroje apod.).
Pórovité ložiská sa vyrábajú tzv. práškovou technológiou z kovových práškov, kovových zlúčenín (Fe), antikoru, bronzu a rôznych zliatin s tlakovým zhutňovaním (lisovaním) za tepla (spekaním), pričom sa úplne neroztavia alebo iba čiastočne. Najvhodnejšia teplota spekania je v rozmedzí 80 – 90 percent teploty tavenia základného materiálu. Takto vznikajú pórovité materiály (póry tvoria asi 14 percent objemu ložiska) s rôznou hustotou a pórovitosťou, požadovaných tvarov a veľkostí.
Materiály sú rozdelené do siedmich skupín. Najviac sa používajú materiály s hustotou od 6,6 do 6,9 g/m2, pri ktorých sa po kvalitnom nasýtení olejom získajú dobré klzné vlastnosti ložiska.
Pre nasycovanie pórovitých ložísk jestvujú rôzne technológie a postupy. V princípe sa postupuje tak, že sa vákuom odsaje vzduch z pórov a potom sa takéto ložiská nasýtia kvalitným a špeciálnym olejom, podľa účelu použitia týchto ložísk v praxi. Pri práci zariadenia s takýmto ložiskom sa zvýšením teploty olej vytlačí z pórov a vytvorí sa z neho olejový mazací film. Po odstavení práce zariadenia sa ložisko ochladí a kapilárnymi silami sa olej nasaje späť do pórov.

MAZIVÁ A MAZANIE LOŽÍSK
Na mazanie ložísk sa používajú oleje a plastické mazivá (ďalej PM). Pre oba typy mazív platia pomerne prísne kritériá, ktoré sa musia plniť na 100 percent.
Ložiskové oleje sú vyrobené na báze vysokokvalitných základových olejov. Základové oleje by mali mať vysokú tepelno-oxidačnú stabilitu, vysoký viskozitný index, vynikajúce mazacie, protioderové a protizadieracie vlastnosti, nesmú korodovať, peniť a nesmú obsahovať vodu apod.
Na mazanie ložísk sa používajú najmä plastické mazivá (asi 90 %) a ložiskové oleje (asi 10 %) z celkového množstva mazív použitých na mazanie ložísk, ktoré sú namontované v rôznych agregátoch. Iná situácia je v prípadoch, keď sú ložiská namontované v motoroch, automobiloch, turbínach, prevodovkách apod. Tu je opačný pomer, 90 % olej a 10 % PM. V súčasnosti sa preferujú mazivá pre ložiská na báze základových olejov syntetických a polo syntetických.
Optimálny výber maziva a jeho správna aplikácia má pre všetky uvedené typy ložísk podstatný a rozhodujúci vplyv na ich správanie sa v prevádzkovej praxi. Ak je použité nevhodné mazivo ako i jeho množstvo, následne dochádza k zvýšeniu teploty v mazacom uzli, čo má za následok zníženie viskozity maziva, a tým skrátenie životnosti ložiska. Môže prísť až k jeho úplnému poškodeniu a následnej výmene.
K nežiaducemu zvyšovaniu teploty oleja dochádza z rôznych dôvodov a príčin, ale najmä kvôli nárastu veľkého zaťaženia a rýchlosti otáčania ložiska. Často je to aj príliš vysokou viskozitou použitého maziva – oleja.
Pri plnení ložísk s PM sa musí dodržať zásada, že ložisko sa môže naplniť PM iba do 1/3 jeho vnútorného objemu. Na mazanie valivých a klzných ložísk sa v súčasnosti preferuje centrálny mazací systém rôznych konštrukcií od renomovaných výrobcov.
Okrem uvedených spôsobov mazania sa ložiská mažú aj olejovou hmlou a v niektorých prípadoch, najmä pri vysokých teplotách, aj tuhými mazivami. Klzné ložiská alebo lišty sa mažú olejom, alebo PM a pravidelne domazávajú.

PORUCHY LOŽÍSK
Vzniknuté poruchy ložísk majú za následok zlyhanie strojov a zariadení, v ktorých sú aplikované. Tieto skutočnosti nútia prevádzkovateľov zariadení s poškodenými ložiskami rýchlo konať a usilovať sa o zistenie miesta a príčiny poruchy ložiska. V praxi sa ukazuje, že je lepšie a ekonomickejšie predchádzať poruchám ložísk monitorovaním ich stavu modernými diagnostickými prístrojmi a vykonávať prediktívnu a pravidelnú údržbu strojového zariadenia.

Na začiatku chceme uviesť, že príčin bežných a vážnych porúch ložísk, a v ich dôsledku poškodenia a celkového zlyhania zariadení, je veľký počet a sú rôzneho typu. Nejestvujú zariadenia, v ktorých by nezlyhalo niektoré z ložísk, ktoré sú namontované v zariadení. Okrem ložísk môžu v zariadení zlyhať aj iné strojové časti, ako napríklad prevodovka, ktorá obsahuje niekoľko ložísk, pričom ložiská boli v poriadku. Aby sa predišlo poruchám ložísk a z toho vyplývajúcim problémom, musia sa bezodkladne riešiť možné príčiny porúch ložísk počas celej doby prevádzkovania zariadení už preventívnou údržbou a monitorovaním celého zariadenia modernými prístrojmi používanými v tribodiagnostike a technickej diagnostike.

FORMY POŠKODENIA VALIVÝCH LOŽÍSK V PREVÁDZKE
Medzi najčastejšie spôsoby poškodenia valivých ložísk patria najmä: prehriatie ložiska, korózia, elektroerózia, plastická deformácia, nesprávne mazanie a nevhodné mazivo, ako aj kontaminácia maziva a mazacieho miesta nečistotami. Problémy nastávajú aj po zlej montáži ložiska.
Prehriatie ložiska nad povolenú teplotu môže mať za následok zníženie pôvodnej tvrdosti ložiskovej ocele, z ktorej sú vyrobené ložiská, čo má potom za následok zníženie kvality ložiska a napokon aj jeho zlyhanie. Tento jav sa preukazuje rôznym sfarbením guľôčok, krúžkov a klietok ložísk. Riešenie tohto problému spočíva v aplikácii maziva s požadovanou viskozitou a uplatňovaním tribologických a tribotechnických postupov pri výbere vhodného ložiska a maziva pred a pri prevádzkovaní zariadenia.

PRAKTICKÉ OTÁZKY PROBLEMATIKY PORÚCH VALIVÝCH LOŽÍSK
Praktické otázky problematiky porúch valivých ložísk spočívajú v:
• prevencii vzniku a v odstraňovaní porúch valivých ložísk,
• analýze porúch valivých ložísk prechodom elektrického prúdu,
• mechanických a tribomechanických mechanizmoch zmiešaného trenia, ktoré vyvolávajú povrchové poruchy na valivých ložiskách,
• vplyve povrchových a mikro nerovností a defektov na funkčné vlastnosti valivých ložísk v podmienkach elastohydrodynamického mazania,
• systéme monitorovania podmienok na kontinuálne meranie kvality mazacieho oleja alebo PM a identifikácia oderových častíc valivých ložísk,
• kontinuálnom meraní opotrebovania napríklad guľôčok a iných teliesok,
• vibračnom otlačení dráh valivých ložísk (falošné brinellovanie),
• mechanizme porušovania povrchových vrstiev pri abrazívnom opotrebovaní návarov,
• zlepšení trecieho správania sa termoplastov s aktívnymi klznými povlakmi,
• hybridných PM, ktoré budú slúžiť ako vysoko teplotné mazivá budúcnosti.

* * * * *

LOŽISKÁ V BUDÚCNOSTI
• nanopovlakovanie kovových povrchov ložísk,
• výroba hybridných ložísk s keramickými guľôčkami a telieskami,
• nové systémy na zabezpečenie trvanlivej ochrany valivých ložísk proti prípadnému opotrebovaniu,
• monitorovanie porúch a diagnostika valivých ložísk v rôznych konštrukčných aplikáciách,
• centrálne mazacie systémy,
• potreba a prínosy aplikácie tribotestovania, triboanalýzy pre zlepšenie technológie výroby ložísk,
• vývoj a aplikácia nových typov mazív na báze nových, najmä syntetických základových olejov, napríklad mPAO, esterových a iných olejov, ako i nových typov PM pre vysoké teploty s dlhou životnosťou a pod.

* * * * *

PRÍČINY PORÚCH LOŽÍSK
Napriek tomu, že valivé a klzné ložiská, vrátane pórovitých ložísk, sú vyrábané najmodernejšími a vysoko sofistikovanými technológiami z vysoko kvalitných ložiskových kovov, dochádza počas ich praktického používania k poruchám a často aj k predčasnému ukončeniu ich aplikácie, aby nedošlo k poškodeniu drahého zariadenia resp. k úplnému zničeniu.
Možných príčin je pomerne veľké množstvo a možno ich zhrnú do týchto hlavných:
• použitie nevhodného maziva 20 %,
• použitie starého maziva 20 %,
• nedostatok maziva v ložisku 15 %,
• prítomnosť tuhých nečistôt 19 %,
• nevhodná voľba ložiska 10 %,
• chyba pri montáži ložiska 5 %,
• prítomnosť tekutých nečistôt 5 %,
• použitý nevhodný konštrukčný materiál a výroba 1 %,
• následná porucha 5 %.
K týmto faktorom možno ešte priradiť výber a použitie nevhodného ložiska, nevhodného a nekvalitného tesnenia a utesnenie samotného ložiska. Pri aplikácii ložísk sa musí brať do úvahy aj pracovné prostredie, dôležitá je nízka relatívna vlhkosť, ochrana proti vniknutiu a kontaminácii mazacieho prostriedku vodou (ložiskový domček).
U klzných ložísk môže byť príčinou poruchy a poškodenia abrazívne, adhezívne, erozívne, kavitačné a únavové opotrebovanie materiálov. Každá porucha aplikovaných ložísk je komplexom mnohých faktorov.
Jednou z veľmi častých poškodení valivých ložísk je tzv. falošné brinellovanie, ktoré nastane, keď zaťaženie ložiska prekročí hranicu pružnosti materiálu prstenca – krúžku, ako i veľkej vonkajšej vibrácie. Brinelling môže viesť až k únavovému lomu ložiska. Riešenie spočíva v zabezpečení dobrého a permanentného mazania, odporúčaného zaťaženia a uplatňovanie tribotechniky a tribologických znalostí v praxi. Existuje aj pravý brinelling, ktorý je zapríčinený plastickou deformáciou, keď je ložisko silne zaťažované nad jeho povolenú únosnosť.
Z obehového – ložiskového oleja by sa mali pravidelne odstraňovať tuhé častice, obrusy, prach a iné nečistoty (kontaminanty) by-pasovovou (obtokovou) filtráciou s účinnými filtrami. Veľmi častou príčinou porúch valivých a klzných ložísk je korózia farebných kovov a bronzov, z ktorých sú zhotovené niektoré časti ložísk a klietky. Koróziu spôsobujú oxidačné a rozkladné produkty mazadiel alebo prísad.

AKO PREDCHÁDZAŤ PORUCHÁM LOŽÍSK
Jestvujú mnohé spôsoby ako predchádzať poruchám všetkých druhov a typov ložísk. Uvádzame základné a najpoužívanejšie postupy a odporúčania:
• výber kvalitného a vhodného ložiska (valivé, klzné, alebo pórovité, primeraná radiálna vôľa ložiska) pre aplikované strojné zariadenia,
• správna montáž ložiska (dodržanie súosovosti, vhodné tesnenie),
• aplikácia správneho a kvalitného maziva (malo by byť od renomovaných výrobcov, s certifikátom, ktorý zaručuje kvalitu maziva pre zvolené ložisko),
• dodržiavanie mazacieho plánu, režimu mazania údržby a využitie predností centrálneho mazacieho systému v zariadeniach, kde sa to dá uplatniť a využiť (nezabúdať ani na domazávanie ložísk PM, na filtráciu ložiskových obehových olejov by-pasovou filtráciou),
• aplikovať moderné bezdemontážne diagnostické metódy, ako je tribotechnická a technická diagnostika (vzorkovanie oleja, korózne skúšky, obsah tuhých častíc, oderové kovy, meranie vibrácií, hlučnosti a iné parametre)
• kontrolovať prevádzkované zariadenie, či neprechádza cez ložiska elektrický prúd a ak áno, vykonať urýchlene opatrenie, ktoré zabráni tomuto účinku.

TEXT/FOTO DR. PAVOL KLUCHO