Specjalizowane narzędzia do obsługi łożysk

SKF_m

Zdjęcie: SKF

W przemyśle nadal nie potrafimy zrezygnować z wykorzystania łożysk tocznych, choć ich montaż, demontaż i obsługa jest kłopotliwa. Wymaga nie tylko zachowania czystości, zasad postępowania, ale również wyspecjalizowanych narzędzi i przyrządów.

 

Rewolucja przemysłowa nie byłaby możliwa bez łożysk. Mówi się, że łożyska toczne wynaleziono wcześniej niż koło. Już w starożytności przeciągano ciężkie obiekty po drewnianych kłodach, wykorzystując efekt mniejszego tarcia. Jednym z pierwszych znanych wizerunków łożysk są rysunki łożysk kulkowych wykonane przez Leonarda da Vinci w jego projekcie helikoptera z około 1500 roku.

Pierwsze nowoczesne łożyskach kulkowe opatentował w 1794 roku Philip Vaughan, brytyjski wynalazca i hutnik. Przez lata zmieniały się konstrukcje i materiały, z jakich wykonywano łożyska. Dziś są to nie tylko metale (stal, brąz i inne), ale również materiały ceramiczne, szkło, szafir i tworzywa sztuczne takie jak: poliamidy, polioksymetylen (POM), politetrafluoroetylen (PTFE) czy też polietylen o ultra wysokiej masie molowej – PE UHMW. Warto zauważyć, że światowe marki producentów, z jakimi dziś kojarzymy łożyska: SKF, Timken, FAG (dziś marka należąca do firmy Schaeffler) czy też Franke & Heydrich KG (obecnie Franke) miały i mają znaczący wpływ na rozwój nowoczesnych rodzajów łożysk. Łożysko toczne, jako element maszyn i urządzeń ograniczający tarcie obracających się względem siebie elementów, nie jest z punktu widzenia inżyniera rozwiązaniem idealnym. Pomimo stałego postępu i wykorzystaniu nowoczesnych materiałów nadal jest elementem zawodnym oraz kłopotliwym w eksploatacji.

 

Timken_m

Zdjęcie: Timken

 

Montaż i demontaż

Wielu problemom można zapobiec, jeśli zachowuje się podstawowe zasady prawidłowego montażu zespołów łożyskowych. Dotyczy to zarówno zespołów z łożyskami tocznymi, jak i ślizgowymi. Podstawą jest zachowanie czystości i – w większości przypadków – ochrona przed wilgocią. Zazwyczaj zaleca się, aby prace wykonywać w pomieszczeniach przy dobrym oświetleniu i w temperaturze 20±1°C. Ze względu na różnorodność konstrukcji łożysk trudno generalizować wszystkie zalecenia. Dlatego podstawą jest zawsze to, co poleca producent i warto się do takich zaleceń stosować. Często dla ułatwienia montażu (wtłaczania łożyska) podgrzewa się je do temperatury od 60 do 100°C, wykorzystując do tego kąpiel olejową lub nadmuch gorącego powietrza. Należy zwracać uwagę, aby nie przekraczać maksymalnych temperatur (ponad 120°C), bo może to spowodować pogorszenie własności materiału, z jakiego wykonano pierścienie i elementy toczne. Dlatego też ogrzewany element (łożysko) nie powinien dotykać bezpośrednio do grzałki (na dnie zbiornika oleju powinna być umieszczona krata).

NSK – jeden z głównych światowych producentów łożysk tocznych – zwraca w swoich materiałach informacyjnych uwagę, że przy typowych pracach montażowych łożysko ulega ochłodzeniu i zamontowanie na wałek może być utrudnione. Dlatego firma zaleca nagrzewanie do temperatury od 20°C do 30°C wyższej niż najniższa temperatura wymagana do montażu (łożysko powinno być zanurzone w gorącym oleju przez 20 minut). Należy zaznaczyć, że podgrzewanie łożysk przez zanurzenie w gorącym oleju nie może być stosowane na przykład do łożysk już nasmarowanych zarówno tych z uszczelkami metalowymi, jak i z tworzywa sztucznego. Do podgrzewania takich łożysk, stosuje się przyrządy elektryczne do podgrzewania lub szafy grzejne.

Na rynku są też indukcyjne urządzenia montażowe, w których podgrzewa się łożyska, ale trzeba pamiętać o konieczności ich późniejszego demagnetyzowania (większość ma taką funkcjonalność). Montaż łożysk tocznych przez nagrzewanie indukcyjne to najlepsze rozwiązanie, bo – jak informuje firma PRÜFTECHNIK Wibrem – metoda nagrzewania indukcyjnego najlepiej nadaje się do równomiernego i kontrolowanego nagrzania elementu. Montaż łożysk tocznych przez nagrzewanie indukcyjne jest łatwy, a dzięki mobilności urządzeń możliwy bezpośrednio na miejscu wykonywanej czynności. Metoda jest wydajna energetycznie, przyjazna dla środowiska i bezpieczna dla personelu obsługującego.

 

EDDYTHERM Pruftechnik_m

Zdjęcie: PRÜFTECHNIK

 

Na rynku jest spory wybór urządzeń do nagrzewania indukcyjnego, np. oferowane przez PRÜFTECHNIK modele takie jak: EDDYTHERM 4x (ogrzewanie indukcyjne obsługiwane przez jedną osobę dla ciężkich przedmiotów do masy 300 kg), EDDYTHERM 2x (ogrzewanie indukcyjne z ramieniem obrotowym dla łożysk małych i średniej wielkości) oraz EDDYTHERM Portable (przenośne ogrzewanie indukcyjne łożysk do masy 10 kg). EDDYTHERM 4x reguluje nagrzewanie poprzez stały monitoring temperatury elementu i odpowiednie dostosowanie mocy grzejnej. Pozwala to na równomierne nagrzewanie i precyzyjne osiągnięcie wybranej temperatury. Sama belka poprzeczna pozostaje zimna i można ją bezpiecznie dotykać.

Również szeroki asortyment kilkunastu nagrzewnic indukcyjnych ma firma SKF, w tym modele dedykowane do montażu i demontażu. Przykładem jest wielordzeniowa nagrzewnica indukcyjna do nagrzewania łożysk wielkogabarytowych i innych elementów o znacznych wymiarach lub też przenośna nagrzewnica indukcyjna o masie tylko 4,5 kg, czy też regulowane nagrzewnice indukcyjne do częstego montażu/demontażu łożysk walcowych. Wśród zalet swojej linii nagrzewnic indukcyjnych firma wymienia elektronikę energetyczną z dokładną regulacją prądu, co pomaga sterować szybkością wzrostu temperatury. Natomiast opcja ustawienia dwóch stopni poboru mocy (50% i 100%) umożliwia bezpieczne nagrzewanie małych łożysk przy mniejszym zużyciu energii. Termiczne zabezpieczenie przed przegrzaniem redukuje ryzyko uszkodzenia cewki indukcyjnej i elektroniki, zwiększając niezawodność i bezpieczeństwo, a automatyczna demagnetyzacja zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia elementu po zakończeniu grzania przez opiłki metali żelaznych.

Firma Timken również oferuje duży wybór nagrzewnic indukcyjnych przeznaczonych do użytkowania w wymagających zastosowaniach przemysłowych. Wśród właściwości konstrukcji wymieniono: zasilanie sterowane mikroprocesorowo, zautomatyzowaną kontrolę czasu i temperatury oraz automatyczne rozmagnesowanie. Urządzenia, jak podaje firma, są produkowane zgodnie z międzynarodowymi (IEC) oraz europejskimi (CE) wymogami w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa.

Firma Albeco działająca od 1989 roku na krajowym rynku łożysk ma w ofercie wiele narzędzi, w tym nagrzewnice i ściągacze (firmy FAG i Bega). W przypadku produktów FAG są to urządzenia od przenośnych konstrukcji FAG HEATER10 (elementy nagrzewane do 10 kg), po nagrzewnice FAG HEATER300 pozwalające nagrzewać części o wadze do 300 kg. Z nowości firma prezentuje dwa nowe modele nagrzewnic firmy Bega: BETEX 24 XLDI (lekka, przenośna) i BETEX iDuctor (ręczna).

 

FAG_m

Zdjęcie: Schaeffler

 

Na naszym rynku są firmy, które specjalizują się w nagrzewaniu indukcyjnym. Przykładem firma ALGA , która wykonuje systemy do grzania, przygotowuje i wdraża kompletne systemy do grzania indukcyjnego z zastosowaniem własnych rozwiązań sterowania, bloków mocy i innych podzespołów wchodzących w skład nagrzewnicy. W ofercie ma na przykład stanowisko do termicznego montażu i demontażu pierścieni łożysk i pierścieni oporowych osi wagonów typ. ATGP-15/100-150 o mocy 15 kW i napięciu zasilania 3×400 V 50 Hz wyposażone między innymi w kontrolę temperatury, czasu, moduł rozmagnesowujący oraz automatyczną redukcję poboru prądu i zabezpieczenie termiczne.

Podsumowując, można powiedzieć, że dziś głównym sposobem podgrzewania łożysk związanego z ich montażem i demontażem w zastosowaniach przemysłowych jest grzanie indukcyjne. Jest bezpieczniejsze niż korzystanie z pieców i łaźni olejowych. Jednak również w tym przypadku trzeba zachować podstawowe środki ostrożności. Pole indukcji magnetycznej może negatywnie oddziaływać na pracę rozruszników serca, aparatów słuchowych itp. urządzeń medycznych. Dotyczy to również innych urządzeń elektronicznych takich jak: telefony komórkowe, zegarki i komputery.

 

Umiejętności i narzędzia

Prawidłowy montaż i demontaż zespołów łożysk nie jest czynnością, która wymaga specjalistycznego przeszkolenia i przygotowania. Jednak warto dysponować podstawową wiedzą oraz umiejętnościami w tym zakresie. Przeszkoleni pracownicy wyposażeni w odpowiednie narzędzia to większa pewność, że uniknie się uszkodzeń. Podstawą prawidłowego montażu jest równomierne rozłożenie sił na obwodzie pierścienia łożyska (równoczesne wciskanie obu pierścieni). Nie wolno dopuszczać, by siły związane z montażem wywierane na jeden pierścień przenosiły się na drugi przez elementy toczne. Może to być powodem powstania wgniecenia na bieżniach. Dlatego nie jest dopuszczalne uderzenie młotkiem w pierścień łożyska. W celu zapewnienia właściwego przenoszenia sił narzędzia wykonuje się z materiałów miękkich (miękka stal, mosiądz, tworzywa sztuczne, itp.).

Do montażu łożysk na wałach stożkowych używa się kluczy hakowych. Oczywiście przy pasowaniu wałów i opraw należy zachowywać i sprawdzać zalecane tolerancje. Kontrolujemy również powierzchnię i zachowanie prawidłowych cech konstrukcyjnych. Właściwy dobór pasowań pomiędzy: czopem i pierścieniem wewnętrznym oraz pierścieniem zewnętrznym i obudową pozwala ograniczyć luz, a jest to czynnik o znacznym wpływie na trwałość łożyska (minimalizacja luzu po nieobciążonej stronie łożyska pomiędzy elementami tocznymi i bieżnią).

Przy demontażu często używanymi narzędziami są ściągacze. Mogą być mechaniczne lub hydrauliczne. Wyróżnia się też ściągacze odklejacze. Firma Albeco oferuje na przykład ściągacz mechaniczny BETEX MSP. Jest to samocentrujący, 2 lub 3 ramienny ściągacz mechaniczny do demontażu łożysk, tulejek, sprzęgieł, pierścieni itp. Dostępne są w wersjach o różnej sile ściągającej 2, 3, 5, 8 i 10 ton i o minimalnym/maksymalnym zasięgu od 80 do 250 mm przy rozstawie od 120 do 380 mm. System samoblokujący minimalizuje ryzyko odginania się ramion i gwarantuje bezpieczeństwo pracy. Z kolei ściągacz wewnętrzny czteroramienny BETEX 56, opracowany do demontażu łożysk z opraw i z wałów, dotyczy łożysk serii 6000, 6200, 6300 i 6400. Dostępny jest w trzech zestawach, za pomocą których możliwy jest prosty demontaż 68 różnych typów łożysk z wałów o średnicach od Ø10 do Ø110 mm. Wśród ściągaczy hydraulicznych w ofercie firmy jest na przykład model BETEX HP ze zintegrowaną pompą i siłownikiem. Dzięki wbudowanemu zaworowi bezpieczeństwa ściągacz chroniony jest przed powstaniem nadmiernego ciśnienia.

 

ALGA_m

Zdjęcie: ALGA

 

Z odklejaczy warto wymienić zestaw odklejaczy talerzowych BETEX zebranych w walizce, które mogą być stosowane do elementów o średnicy od 25 do 225 mm. Duży wybór różnorodnych ściągaczy oferuje firma SKF. Są przystosowane do różnych typów ściągania: ściąganie zewnętrzne, wewnętrzne i do demontażu z gniazd nieprzelotowych. Zakres produktów obejmuje ściągacze mechaniczne, hydrauliczne i ze wspomaganiem hydraulicznym dla łatwego przykładania sił demontażowych. Na przykład seria ściągaczy TMMA – mechaniczne SKF EasyPull (patent SKF) – wyposażona jest w uruchamiane za pomocą sprężyny ramiona. Seria ściągaczy mechanicznych TMMA składa się z trzech ściągaczy (TMMA 60, TMMA 80 i TMMA 120) różniących się wielkością i siłą ściągającą. Wytrzymała konstrukcja pozwala na bezpieczny demontaż elementów w aplikacjach, gdzie zastosowano bardzo ciasne pasowania na wale. Jak podaje firma, uruchamiany za pomocą sprężyny mechanizm otwierający z czerwonymi pierścieniami umożliwia użytkownikowi umieszczenie ściągacza na demontowanym elemencie jednym ruchem, a samozaciskające się ramiona pomagają uniknąć niebezpieczeństwa ześlizgnięcia się ściągacza pod obciążeniem. Natomiast dwie sześciokątne głowice umożliwiają łatwiejsze przyłożenie siły ściągającej. Właściwość samozaciskania i nasadka z kłem centrującym (końcówka współpracująca z nakiełkiem w wale) pomagają uniknąć uszkodzenia wału.

Zestaw hydraulicznego ściągacza szczękowego TMHP 10E SKF przeznaczony jest do demontowania łożysk do 100 kN. Jest wyposażony we wrzeciono hydrauliczne, które ułatwia demontaż łożysk przy użyciu sił do 100 kN. Wszechstronny zestaw ściągacza zawiera ramiona o trzech różnych rozmiarach i może być zmontowany jako ściągacz o dwóch lub trzech ramionach, w zależności od dostępnego miejsca i wymagań określonej aplikacji. Natomiast samoblokujące się ramiona minimalizują niebezpieczeństwo zsunięcia się ściągacza pod obciążeniem. Wrzeciono hydrauliczne ułatwia przeprowadzenie demontażu i jest wyposażone w zawór bezpieczeństwa, który zmniejsza ryzyko przeciążenia ściągacza, a długi skok wrzeciona (80 mm), ułatwia przeprowadzenie demontażu jako pojedynczej operacji.

To oczywiście tylko przykłady z oferty dostępnych na rynku narzędzi. Dla użytkownika ważne jest dobranie właściwego do potrzeb. Warto zwracać uwagę jakość i solidność wykonania oraz na wyposażenie w elementy, które zwiększają bezpieczeństwo operatora.

Producenci łożysk ze swojej strony starają się ułatwiać i upraszczać ich obsługę, montaż i demontaż. Przykładem rosnąca popularność dzielonych łożysk tocznych. Jak podaje firma Timken jej dzielone łożyska Revolvo to między innymi zalety takie jak: odporność na wysokie obciążenia poprzeczne i duże prędkości, zdolność do samonastawy oraz wśród cech ułatwiających obsługę: jednoczęściowa konstrukcja pierścienia zaciskowego kosza, intuicyjny montaż i oznaczenia ułatwiające prawidłowe ustawianie położenia i kierunku wszystkich komponentów. Łożyska dzielone to przede wszystkim ułatwiony demontaż i naprawa, zwłaszcza gdy dostęp do łożyska jest utrudniony.

Najczęstszymi błędami, jakie popełniają użytkownicy łożysk prowadzącymi do przedwczesnego ich zużycia, to niewłaściwy montaż i eksploatacja. Jeśli nie zadbamy, aby takie błędy eliminować, nie pomoże zastosowanie łożysk nawet najwyższej jakości. Na pewno warto stosować się do zaleceń, jakie daje użytkownikom łożysk tocznych firma NSK, gdyż są uniwersalne. Łożyska i otaczająca je przestrzeń powinny być zachowywane w czystości (kurz i brud mają szkodliwy wpływ na łożysko). Wstrząsy przy przemieszczaniu mogą powodować zarysowania i inne uszkodzenia, a silne uderzenia powodować fałszywe odciski Brinella, złamania lub pęknięcia. Fałszywe odciski Brinella to jeden z typów korozji ciernej widoczny w formie zagłębionych miejsc przypominających odciski Brinella (powstające w wyniku zużycia spowodowanego drganiami i kołysaniem bocznym w punktach styku między bieżnią i elementami tocznymi).

Zawsze w trakcie pracy przy łożyskach należy stosować odpowiednie narzędzia (unikać narzędzi ogólnego zastosowania). Ważne jest zabezpieczanie łożyska przed korozją. Nawet pot na rękach może być powodem początku korozji (jeżeli to możliwe należy zakładać rękawiczki do montażu). Podstawą pozostaje korzystanie z informacji dostarczanych przez producentów łożysk.

Warto dziś również korzystać z nowoczesnych produktów chemii technicznej choćby takich jak pasty montażowe. Na przykład pasta montażowa marki NTN-SNR została opracowana, by zapobiegać korozji stykowej pomiędzy stalowymi powierzchniami. Korozja stykowa (korozja cierna, freeting) występuje tam, gdzie są drgania, drobne ruchy oscylacyjne lub poślizgi. Może być powodem uszkodzenia łożysk i innych elementów maszyn oraz utrudniać demontaż.

 

Autor: Bohdan Szafrański

 

Artykuł pochodzi z czasopisma Główny Mechanik nr 5/2015

 

GM 5_2015 Okladka 400x565_a

Authors
Tagi

Related posts

Góra
English