Łożysko wieńcowe to konstrukcja o bardzo nietypowej budowie, ciesząca się dużym zainteresowaniem w wielu różnych branżach. Jest to kluczowy element maszyn i urządzeń, zwłaszcza w sektorze budowlanym, gdzie jest znane również jako wieniec obrotu. W niniejszym artykule przedstawiamy szczegółowe informacje na temat budowy, właściwości, zastosowania, a także problemów i metod konserwacji łożysk wieńcowych, ze szczególnym uwzględnieniem ich roli w minikoparkach.
Charakterystyka i Budowa Łożysk Wieńcowych
Łożyska wieńcowe, określane także jako wieńce obrotu (ang. slewing rings), należą do kategorii łożysk wielkogabarytowych. Ich średnica wewnętrzna wynosi zazwyczaj więcej niż 0,3 metra. Wyróżniają się nietypową konstrukcją, która znacząco odbiega od standardowych łożysk.
Konstrukcja Pierścieni
W porównaniu z innymi rozwiązaniami tego typu, łożyska wieńcowe mają inne ukształtowanie pierścieni. Są one bowiem mocowane do elementów nośnych korpusu urządzenia odpowiednimi śrubami. W zdecydowanej większości łożysk wieńcowych pierścień ma kształt wieńca zębatego, stąd też takie elementy nazywa się potocznie wieńcowymi.
Łożyska wieńcowe przeważnie składają się z dwóch pierścieni, choć zdarza się, że mogą mieć nawet trzy pierścienie. Wszystkie ich części wytwarzane są z wysokiej jakości stali, co zapewnia ich trwałość i odporność na duże obciążenia. W każdym z pierścieni wykonana jest utwardzona bieżnia, po której poruszają się elementy toczne.
Elementy Toczne i Uszczelnienia
Pomiędzy pierścieniami zlokalizowane są elementy toczne, które mają postać wałeczków lub kulek. Co ważne, łożyska wieńcowe posiadają uszczelnienia techniczne w różnych przekrojach, najczęściej montowane między pierścieniami. Ich zadaniem jest ograniczenie przedostawania się zanieczyszczeń do środka łożyska. Nie można również zapomnieć, że łożyska wieńcowe zwykle doposażone są w smarowniczki, które zapewniają regularne smarowanie przy użyciu specjalnych środków.
Parametry i Rodzaje Łożysk Wieńcowych
Jedną z najistotniejszych cech łożysk wieńcowych jest ich wysoka skuteczność przy zastosowaniu niskich obrotów. Podczas ich wyboru należy zwrócić uwagę na obciążenia statyczne. Istotny jest tu moment wywrotowy oraz siła osiowa. Zarówno jeden, jak i drugi parametr wykazuje precyzyjnie punkt pracy mechanizmu.
Na rynku można znaleźć wiele różnych wersji łożysk wieńcowych. Jeśli weźmie się pod uwagę ich konstrukcję zewnętrzną, można wyróżnić:
- łożyska z zewnętrznym uzębieniem,
- łożyska z wewnętrznym uzębieniem,
- łożyska bez zębów.
Jeśli zaś podzielimy łożyska ze względu na budowę wewnętrzną, wyróżnimy:
- łożyska jednorzędowe,
- łożyska dwurzędowe,
- łożyska trzyrzędowe.
Co więcej, łożyska wieńcowe mogą się także od siebie różnić kształtem elementów tocznych. W takim wypadku wyróżnia się łożyska wieńcowe kulkowe oraz wałeczkowe.
Zastosowanie Łożysk Wieńcowych w Maszynach Budowlanych
Łożyska wieńcowe wykorzystywane są przede wszystkim w wolnoobrotowych łożyskowaniach wielkogabarytowych maszyn przemysłowych. Stosowane są zwłaszcza w aplikacjach, w których komponenty są narażone na stosunkowo duże obciążenia. Należą do nich między innymi:
- koparki,
- ładowarki,
- mieszadła,
- elektrownie wiatrowe,
- maszyny leśne,
- żurawie wieżowe,
- zgarniacze,
- manipulatory,
- anteny,
- obrotowe platformy,
- radary,
- koszowe podnośniki.
W koparkach gąsienicowych i kołowych łożyska wieńcowe umożliwiają obracanie się kabiny względem dolnej ramy maszyny podczas pracy. Pierścień zębaty łożyska jest mocowany do dolnego korpusu maszyny za pomocą złączy śrubowych. Górny pierścień, bez zębów, jest połączony z ramą kabiny. Wieniec obrotu umożliwia obracanie się obu ram względem siebie, kontrolując ruch obrotowy za pomocą układu przekładni redukcyjnej. Jak widać, zastosowanie łożysk wieńcowych jest niezwykle szerokie; najważniejsze jest tylko, by dopasować odpowiednie łożysko wieńcowe do aplikacji.
Typowe Problemy i Uszkodzenia Łożysk Wieńcowych
Mimo solidnej konstrukcji, łożyska wieńcowe podlegają zużyciu i mogą ulec uszkodzeniom. Jednym z częstszych problemów eksploatacyjnych jest luz między kołem zębatym wieńca a górną (obrotową) częścią koparki, często objawiający się zgrzytami podczas próby podnoszenia maszyny na łyżce. Może on wynikać z luzu na kulkach, który nie jest możliwy do zmniejszenia przez dokręcenie śrub.
Uszkodzenia Zębów Wieńca
Najczęstszą przyczyną wymiany wieńca obrotu jest pęknięcie jednego lub więcej zębów na dolnym pierścieniu. Uniemożliwia to pracę, ponieważ liczba uszkodzonych zębów szybko rośnie. Główną przyczyną jest pogorszenie lub awaria systemu hamowania przekładni napędowej. Jeśli system ten nie jest skuteczny, gdy zmienia się kierunek ruchu kabiny, odwrócenie momentu obrotowego działającego na zęby powoduje ich wygięcie poza specyfikacje projektowe. Zdarcie zębów wieńca obrotu może objawiać się przeskakiwaniem zębów na trybie zamocowanym na silniku obrotu.
Zatarcie i Odkształcenia
Innym problemem, który może wystąpić, jest zatarcie łożyska. Pomimo dużych obciążeń, jakim poddawane są wieńce obrotu, stosunek przekroju poprzecznego do średnicy jest stosunkowo niewielki. Sprawia to, że są one podatne na odkształcenia, jeśli nie są odpowiednio podparte. Dlatego ważne jest, aby konstrukcja łącząca była wystarczająco sztywna, powierzchnie podparcia były odpowiednio płaskie, a system mocowania zapobiegał deformacji pod dużym obciążeniem. Jednostronne uszkodzenie wieńca może objawiać się brakiem reakcji na ruch obrotowy w jedną stronę.
Konserwacja i Przedłużanie Żywotności
Aby zapewnić długą i bezawaryjną pracę łożyska wieńcowego, niezbędne jest jego regularne smarowanie. Łożysko jest dostarczane ze wstępnie nasmarowanymi bieżniami tocznymi. Należy je zatem nasmarować po pierwszych 50 godzinach pracy, a następnie w odstępach czasu zależnych od warunków pracy maszyny (ale nigdy nie dłużej niż co 100 godzin pracy). Ponadto, przed i po dłuższych przestojach maszyny, należy nasmarować koło obrotowe. Przez cały okres eksploatacji ważna jest przeprowadzanie wizualnych kontroli stanu uszczelek i ich wymiana, jeśli wyglądają na zniszczone lub kruche. Zgodnie z tym samym harmonogramem konserwacji, boki zębów należy całkowicie pokryć smarem, rozprowadzając go za pomocą pędzla lub sprayu.
Kluczowe Zasady Dobrej Praktyki
Żywotność wieńców obrotu można zwiększyć, przestrzegając kilku zasad dobrej praktyki. Wybór materiałów i obróbki cieplnej ma kluczowe znaczenie dla uzyskania mocnych, trwałych wieńców obrotu, zwłaszcza w odniesieniu do żywotności zębów. Konieczne jest również zastosowanie obróbki cieplnej powierzchni w najbardziej obciążonych obszarach łożyska, którymi są bieżnie elementów tocznych i zęby pierścienia wewnętrznego. Proces hartowania indukcyjnego zwiększa odporność zębów na zginanie i wżery na powierzchniach styku. Aby uniknąć uderzeń i uszkodzeń, zwłaszcza w kierunku promieniowym, wieniec obrotu musi być zamknięty w sztywnej obudowie i transportowany poziomo. Podczas przechowywania obudowa i łożysko muszą pozostać w pomieszczeniu, chronione przed czynnikami atmosferycznymi, które mogą powodować korozję.
Jak nasmarować pierścień obrotowy w minikoparce. Niech się obraca płynnie!
Wymiana i Naprawa Łożyska Wieńcowego
Wymiana wieńca obrotu jest operacją skomplikowaną i pracochłonną, wymagającą szeregu czynności demontażowych i montażowych. Proces ten zazwyczaj obejmuje:
- Rozpięcie przewodów na kolumnie obrotu.
- Podwieszenie nadwozia maszyny za pomocą dźwigu.
- Odkręcenie wieńca od nadwozia.
- Dalsze odkręcanie wieńca od podwozia.
- Wymianę uszkodzonego wieńca na nowy.
- Ponowny montaż wszystkich elementów.
Często zaleca się również odkręcenie reduktora obrotu, aby zapobiec jego uszkodzeniu podczas montażu nadwozia. Części zamienne są dostępne w sklepach specjalistycznych, należy jednak liczyć się z tym, że koszt nowego wieńca jest zazwyczaj wysoki.
Regeneracja i Doraźne Rozwiązania
Alternatywą dla wymiany na nowy element jest regeneracja łożyska. Specjalistyczne firmy oferują szlifowanie bieżni i wymianę kulek lub wałków na nowe, jeśli łożysko nie jest zbyt zużyte. W przypadku znacznego zużycia, możliwe jest wykonanie nowego łożyska na wzór starego. Jako doraźne rozwiązanie, zwłaszcza w przypadku zdarcia zębów, można próbować dorobić nieco ciaśniejszy tryb oraz lekko podspawać zdartych zębów wieńca. Często rozważa się również możliwość obrócenia wieńca o około 45 stopni, aby wykorzystać mniej zużytą część zębów.
Montaż Nowego Łożyska
Proces wymiany uszkodzonego wieńca obrotu obejmuje pewne czynności wstępne w celu prawidłowego montażu nowego łożyska. Po przeprowadzeniu tych kontroli łożysko można umieścić na dolnej ramie maszyny. Aby uzyskać prawidłową i skuteczną orientację, należy postępować zgodnie z oznaczeniami na łożysku. Wszystkie wieńce obrotu mają strefę przejściową początku i końca hartowania, która jest najbardziej wrażliwym obszarem. Przed rozpoczęciem mocowania łożyska do ramy należy sprawdzić, czy śruby mocujące są zgodne ze specyfikacjami podanymi w instrukcji producenta. Ważne jest również wcześniejsze nasmarowanie śrub i użycie płaskich, nieelastycznych podkładek.
Konieczne jest uwzględnienie mimośrodowości wieńca obrotu w celu uniknięcia zatarcia przekładni napędowej lub przedwczesnego zużycia zębów. Ze względu na niski stosunek grubości do średnicy, pierścienie łożyskowe mają tendencję do odkształcania się podczas obróbki cieplnej. Podczas montażu należy sprawdzić pionowe ustawienie łożyska i zębnika. Nawet jeśli maszyna ma więcej niż jedną zębatkę, sprzęgło powinno znajdować się w punktach maksymalnego mimośrodu łożyska. Punkty największego mimośrodu są oznaczone na łożysku trzema zębami pomalowanymi na żółto. Umożliwia to kalibrację luzu między dwoma zestawami zębów w punkcie maksymalnej odległości między dwoma komponentami.
Po zamontowaniu zaleca się kilkukrotne obrócenie systemu, aby sprawdzić, czy sprzęgło jest prawidłowe i czy nie występuje nadmierny hałas spowodowany nieprawidłowym zazębieniem. Na koniec zaleca się zmierzenie i zarejestrowanie luzu maszyny. Jest on mierzony za pomocą komparatora umieszczonego pomiędzy górnym i dolnym pierścieniem, jak najbliżej bieżni tocznej, aby zminimalizować wpływ odkształceń sprężystych w strukturze łączącej. Po ustawieniu i wyzerowaniu komparatora należy doprowadzić maszynę do stanu maksymalnego obciążenia i zmierzyć zmiany wynikające z luzu. Dobrą praktyką jest mierzenie luzu maszyny raz w roku w celu wykrycia problemów związanych z nieprawidłowym zużyciem bieżni tocznych. Maksymalny dopuszczalny wzrost zależy od kilku różnych czynników, w tym średnicy łożyska, typu i rozmiaru elementów tocznych oraz rodzaju zastosowania.
Demontaż Złącza Obrotowego
Podczas prac związanych z wymianą wieńca obrotu, często pojawia się potrzeba demontażu złącza obrotowego. W tym celu konieczne jest podjęcie decyzji, czy odkręcać węże od dołu, czy od góry, a także czy możliwe jest wyciągnięcie całego złącza obrotowego do góry, czy też na dół.
tags: #lozysko #wiencowe #obrotu #minikoparka