Uszczelnienia łożysk – co to jest?
Uszczelnienie łożyska są jednym z dodatkowych elementów łożyska. Nie każda aplikacja wymaga ich zastosowania. Jednak w przypadku, gdy taka będzie konieczna, warto wiedzieć, jaki rodzaj wybrać. Jeśli chcesz dowiedzieć się, czym charakteryzują się stykowe oraz bezstykowe uszczelnienia łożysk tocznych, zapraszamy do lektury!
Zazwyczaj o trwałości i niezawodności pracy łożysk decydują zastosowane w węźle łożyskowym uszczelnienia. Dzięki uszczelnieniom minimalizujemy ryzyko przenikania do łożysk wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń i wilgoci. Uszczelnienia gwarantują również zabezpieczenie łożysk przed utratą środka smarnego. Warto wspomnieć, iż uszczelnienia chronią przed migracją smaru do różnych mechanizmów konstrukcyjnych.
Uszczelnienia wykonywane są z różnych materiałów elastomerowych. Wybrany rodzaj materiału uszczelnienia zależeć może od takich czynników, jak temperatura aplikacji i kompatybilność z innymi sąsiadującymi substancjami.
Najchętniej wykorzystywanymi uszczelnieniami w łożyskach są dwie grupy, tzw. wewnętrzne – wbudowane w łożysko i osadzone pomiędzy jego pierścieniami, oraz zewnętrzne – uszczelniające łożysko czy węzeł łożyskowy od zewnątrz.
Rodzaje uszczelnień wewnętrznych
metalowa blaszka zabezpieczająca – Z/ZZ,
Gumowo-metalowa uszczelka osadzona na pierścieniu zewnętrznym typu RS/2RS, poddawana modyfikacji w zależności od producenta. Mająca na celu poprawę względem odporności na środki agresywne czy na zużycie w wyniku tarcia.
Blaszkę Z zaliczamy do uszczelnień bezstykowych, ponieważ nie dotyka ona pierścienia wewnętrznego, zaś uszczelka gumowa RS reprezentuje grupę uszczelnień stykowych, ocierających pierścień wewnętrzny w czasie obrotu.
Na pierwszy rzut oka skróty typu ZZ, RS, 2R, nic nam nie mówią, dlatego tym artykułem postaramy się przybliżyć poszczególne typy uszczelnień.
Uszczelnienie łożyska typ ZZS
Typ ZZS – Zdejmowana bezkontaktowa metalowa osłona umiejscowiona w pierścieniu zewnętrznym za pomocą zatrzasku. Ten typ uszczelnienia jest produkowany ze stali nierdzewnej serii 300 i jest dostępny tylko w łożyskach miniaturowych i serii przyrządów. Maksymalna temperatura pracy wynosi 315,6°C. Uszczelnienie nie ma kontaktu z pierścieniem wewnętrznym, nie ma więc znaczącego wpływu na moment obrotowy lub prędkość, a działanie można porównać do łożyska otwartego. Zdejmowane zamknięcie pozwala na czyszczenie i ponowne smarowanie. Kod dla pojedynczej tarczy to ZS.
Uszczelnienie łożyska typ ZZ
Typ ZZ – Nieusuwalna, bezkontaktowa osłona metalowa utrzymywana w pierścieniu zewnętrznym poprzez zaciskanie lub prasowanie. W tym typie osłona jest nieusuwalna. Ten typ osłony może być również wykonany ze stali nierdzewnej serii 300. W przypadku większych łożysk ten typ osłony jest produkowany z taśmy stalowej 1008 lub 1010. Maksymalna temperatura robocza wynosi 232° C. Ponieważ nie ma kontaktu z pierścieniem wewnętrznym, nie ma znaczącego wpływu na moment obrotowy lub prędkość, a działanie można porównać do łożyska otwartego. Kod dla pojedynczej tarczy to Z.
Uszczelnienie łożyska typ 2RS
Typ 2RS – Formowana uszczelka gumowa. Ten typ uszczelnienia jest przyklejony do stalowej wkładki. Uszczelka jest mocowana w rowku w pierścieniu zewnętrznym. Ten rodzaj uszczelki można usunąć, ale należy uważać, aby nie zgiąć ani nie przeciąć wargi uszczelki. Maksymalna temperatura pracy wynosi 115 ° C. Ten rodzaj uszczelnienia styka się z pierścieniem wewnętrznym, zapewniając lepszą ochronę w zanieczyszczonym środowisku niż metalowa osłona. Powoduje to jednak wzrost momentu obrotowego i zmniejsza maksymalną prędkość łożyska. Niektóre smary i chemikalia reagują z gumą. Kod dla pojedynczej plomby to RS.
Uszczelnienie łożysk typ 2RU
Typ 2RU – Formowana uszczelka gumowa, bezkontaktowa. Ten typ uszczelnienia jest przyklejony Buna-N do stalowej wkładki. Uszczelka jest mocowana w rowku w pierścieniu zewnętrznym. Ten rodzaj uszczelki można usunąć, ale należy uważać, aby nie zgiąć ani nie przeciąć uszczelki wargowej. Maksymalna temperatura pracy to 115°C. Ten typ uszczelnienia ma bardzo cienką wargę przylegającą do pierścienia wewnętrznego, ale nie styka się. Zapewnia lepszą ochronę niż typ ZZ lub ZZS, ale bez wzrostu momentu obrotowego wykazywanego przez typ 2RS. Niektóre smary i chemikalia reagują z gumą. Kod dla pojedynczej pieczęci to RU.
Uszczelnienie łożysk typ 2VS
Typ 2VS – Formowana uszczelka. Ten rodzaj uszczelnienia jest wykonany z Vitonu połączonego z wkładką stalową. Uszczelka jest mocowana w rowku pierścienia zewnętrznego. Ten rodzaj uszczelki można usunąć, ale należy uważać, aby nie zgiąć ani nie przeciąć uszczelki wargowej. Maksymalna temperatura pracy to 204°C. Ten rodzaj uszczelnienia styka się z pierścieniem wewnętrznym zapewniając lepszą ochronę w zanieczyszczonym środowisku niż metalowa osłona. Powoduje to jednak wzrost momentu obrotowego i zmniejsza maksymalną prędkość łożyska. Ta uszczelka ma doskonałą odporność chemiczną. Kod dla pojedynczej pieczęci to VS.
Uszczelnienie łożysk typ TTS
Typ TTS – Uszczelka PTFE wzmocniona włóknem szklanym jest utrzymywana w pierścieniu zewnętrznym za pomocą drutu zatrzaskowego. Ten rodzaj uszczelki można usunąć, ale należy uważać, aby nie zgiąć ani nie przeciąć uszczelki wargowej. Maksymalna temperatura pracy to 204° C. Ten rodzaj uszczelnienia styka się z pierścieniem wewnętrznym zapewniając lepszą ochronę w zanieczyszczonym środowisku niż metalowa osłona. Powoduje to jednak wzrost momentu obrotowego i zmniejsza maksymalną prędkość łożyska. Ten typ uszczelnienia wykazuje mniejszy moment obrotowy niż typ 2RS, ale jest delikatniejszy. Ta uszczelka ma doskonałą odporność chemiczną. Kod dla pojedynczej pieczęci to TS. Uszczelki teflonowe są dostępne tylko w niektórych seriach łożysk.
Jak wspomniano wcześniej, możliwe jest uzyskanie kombinacji zamknięć na jednym łożysku. Na przykład połączenie uszczelnienia i osłony, takie jak RSZ, może zapewnić zwiększoną ochronę przed zanieczyszczeniami w porównaniu z podwójną osłoną (ZZ lub ZZS). Kombinacja RSZ wykazywałaby mniejszy moment obrotowy niż konfiguracja 2RS. Strona łożyska z uszczelką byłaby zorientowana tak, aby była zwrócona w stronę zanieczyszczonego środowiska.
Mając na uwadze doskonalenie rozwiązań technologicznych, przedłużenie eksploatacji i trwałości łożysk producenci co róż prześcigają się w kierunku kolejnych modyfikacji. Jednym z takich rozwiązań są uszczelnienia bezstykowe LB/LLB oraz stykowe LU/LLU bądź D/DD:
W powyższych metodach zastosowano uszczelkę RS w takiej konfiguracji, gdzie końcówki uszczelki umieszczone są w rowku osadczym na pierścieniu wewnętrznym. W uszczelnieniu bezdotykowym typu LB uszczelka „wisi” w rowku i nie dotyka pierścienia, zapewnia to lepszy efekt ochronny elementów tocznych, a co najważniejsze możliwość zastosowań łożysk do wysokich obrotów. Unikniemy dzięki temu zbytniego wzrostu temperatury pracy, inaczej niż w przypadku RS, np. w przekładniach lub silnikach elektrycznych
Zaletą D/DD jest minimalne tarcie przy świetnym uszczelnieniu.
Najszczelniejszym rozwiązaniem z serii RS jest technika LU/LLU oparta na dwuwargowej uszczelce prowadzonej w rowku osadczym. Niewątpliwą zaaletą takiej uszczelki jest wyjątkowa szczelność, jednak wadą, stosunkowo duże tarcie.
Dostępne są również uszczelki gumowe dwuwargowe lub zwykle typu labiryntowego. Są bardziej skuteczne w ekstremalnych środowiskach.
Uszczelnienia filcowe – Uszczelnienie filcowe składa się z dwóch metalowych płytek zamocowanych w zewnętrznym pierścieniu łożyska. Pomiędzy dwoma płytami znajduje się podkładka filcowa. Podkładka filcowa jest przed montażem nasycona olejem i styka się z masą zewnętrzną pierścienia wewnętrznego. Te uszczelnienia wykazują minimalny opór tarcia.
Dostępne są również uszczelki gumowe dwuwargowe lub zwykle typu labiryntowego. Są bardziej skuteczne w ekstremalnych środowiskach.
Uszczelnienia filcowe – Uszczelnienie filcowe składa się z dwóch metalowych płytek zamocowanych w zewnętrznym pierścieniu łożyska. Pomiędzy dwoma płytami znajduje się podkładka filcowa. Podkładka filcowa jest przed montażem nasycona olejem i styka się z masą zewnętrzną pierścienia wewnętrznego. Te uszczelnienia wykazują minimalny opór tarcia.
Rodzaje uszczelnień łożysk tocznych
Uszczelnienia to bardzo ważna część łożysk. Odpowiadają one bowiem za zatrzymywanie smaru oraz chronienie wnętrza mechanizmu przed zanieczyszczeniami. Wśród najpopularniejszych rodzajów uszczelnień wyróżnia się: uszczelnienia stykowe, uszczelnienia bezstykowe oraz uszczelnienia statyczne. Pierwsze z nich stykają się z elementami ruchomymi, drugie – posiadają małą szczelinę, która zlokalizowana jest pomiędzy częścią ruchomą a nieruchomą. Warto w tym miejscu dodać, że dzięki owej bezstykowości zużywają się bardzo powoli. Trzecie, czyli uszczelnienia statyczne montowane są między elementami nieruchomymi.
Jakie czynniki warto wziąć pod uwagę przed wyborem konkretnego rodzaju uszczelnienia? Przede wszystkim:
– czynniki środowiskowe, które mają negatywny wpływ na łożysko,
– niewspółosiowość,
– zorientowanie wału (poziome lub pionowe),
– przestrzeń,
– rodzaj środka smarnego (olej lub smar plastyczny),
– rodzaj zanieczyszczeń (płynne, stałe, mieszane),
– tarcie uszczelnienia,
– temperatura pracy – klasyczne uszczelnienie pracuje w temperaturze od -30°C do 120°C,
– uginanie się wału,
– współśrodkowość.
Bezstykowe uszczelnienie łożysk
Bezstykowe uszczelnienia łożysk stosowane są w przypadku aplikacji, w których występuje wysoka prędkość obrotowa łożysk. Bezstykowość sprawia, że nie dochodzi do tarcia, a w efekcie nie wytwarza się ciepło. Za najpopularniejszy typ uszczelnienia bezstykowego uznaje się typ szczelinowy. W przypadku tej konstrukcji w szczelnie, która znajduje się pomiędzy wałem a oprawą zlokalizowany jest odpowiednio dopasowany smar plastyczny. By podwyższyć poziom efektywności, można wykonać w otworze pokrywy rowki. Jeśli chodzi o uszczelnienie szczelinowe bezstykowe, to można przy nim używać również smarów olejowych. Ważne jest wtedy, by na pionowo umieszczonym wale lub na oprawie wykonać spiralne rowki. Dzięki temu środek smarny nie będzie wyciekał.
Innym typem uszczelnienia bezstykowego jest typ labiryntowy. Jest on uznawany za bardzo skuteczny, a dodatkowo uniwersalny. Chodzi o to, że jako środka smarnego można używać do niego olejów, jak i smarów plastycznych. Co więcej, tego typu uszczelnienia bezstykowego można używać również w wysokich temperaturach i przy wysokich prędkościach.
Stykowe uszczelnienie łożyska
Stykowe uszczelnienia łożysk konstruowane i budowane są w taki sposób, aby stykały się ze sobą ruchomymi powierzchniami. Wśród nich występują cztery typu uszczelnień i są to:
Uszczelnienie łożyska mechaniczne – zbudowane są z dwóch pierścieni ślizgowych oraz z dwóch podkładek sprężystych talerzowych. Stosuje się je przy smarowaniu olejami oraz smarami plastycznymi. Uszczelnienia mechaniczne będą najlepszym wyborem przy niskich prędkościach i trudnych warunkach pracy.
Uszczelnienia promieniowe wałów – składają się z obudowy lub wzmocnienia, korpusu, uszczelniającej wargi oraz pierścieniowej sprężyny zaciskowej. W tym przypadku zakres temperatury pracy może być różny. Zależy on od tego, jakie materiały i substancje smarne zostały zastosowane. Mieści się on w granicach od -55°C do 200°C. Warto również dodać, że uszczelnienia te stosuje się zarówno przy smarowaniu olejami, jak również smarami plastycznymi.
Uszczelnienia osiowe zaciskane – określane są jako uszczelnienia pomocnicze, montuje się je na wałach o dużej średnicy, a przede wszystkim wszędzie tam, gdzie wymagane jest większe zabezpieczenie. Uszczelnienia te zaciskane są na części nieruchomej.
Pierścienie uszczelniające typu V – zakres temperaturowy pracy tych pierścieni wynosi od 40°C do 220°C. Należy jednak dodać, że jest on zależny od tego, jaki materiał został użyty. Sprężysty korpus pierścienia wykonywany jest najczęściej z kauczuku i ciasno osadza się go na wale, kręcąc się z nim. Z kolei warga uszczelniająca służy do tego, by w kierunku osiowym na oprawę kierowany był niewielki nacisk. Uszczelnianie to jest bardzo wydajne oraz skuteczne. Z tego powodu najczęściej umieszcza się je na zewnętrz oprawy, jeśli używany jest smar plastyczny, a wewnątrz, jeśli stosowany jest smar olejowy.
Jakie są jeszcze uszczelnienia łożyska?
Wśród uszczelnień łożyskowych można wyróżnić jeszcze dwa rodzaje, a są to uszczelnienia filcowe łożysk i metalowe.
Uszczelnienia filcowe łożysk
Pierwsze z nich łączone są ze smarami plastycznymi. Ich tolerancja temperaturowa wynosi maksymalnie 100°C, a największa prędkość, przy jakiej mogą pracować to 4 m/s. Dużym plusem tego rozwiązania jest niska cena, a także stosunkowo wysoka efektywność.
Uszczelnienia metalowe łożysk
Drugie rozwiązanie, czyli uszczelnienia metalowe mają postać tarczy. Dociska się ją do pierścienia zewnętrznego lub wewnętrznego. One również mają niską cenę, a dodatkowo są proste w obsłudze i zajmują bardzo mało miejsca. Stosuje się je przede wszystkim przy smarach plastycznych.
Na koniec warto dodać jeszcze kilka słów na temat uszczelnień statycznych. Otóż są to uszczelnienia, które wykorzystuje się pomiędzy nieruchomymi powierzchniami. Wśród nich występuje kilka różnych modeli, a najpopularniejsze z nich to pierścienie uszczelniające o przekroju okrągłym oraz uszczelki płaskie.
Mając duże doświadczenie w dziedzinach technologicznych, m.in. w technice uszczelnień łożysk, sklep EBMiA oferuje serwis doradczy w zakresie doboru łożysk, ich optymalizacji techniczno-ekonomicznej oraz rozwiązań technicznych.
Oferowane przez EBMiA profesjonalne podejście do techniki łożyskowania gwarantuje skomponowanie (z różnych elementów wchodzących w skład łożysk, takich jak: uszczelnienia, środek smarny, luz, stal z różnymi technikami hartowania, powłoki) łożyska, które potrzebuje Nasz klient. Profesjonalne doradztwo przy doborze łożysk z jednej strony wydłuża trwałość eksploatacyjną, z drugiej gwarantuje stopień niezawodności całego węzła, a tym samym urządzenia, i pozytywnie wpływa na opłacalność procesu produkcji.
