Do czego służą i jak działają łożyska ?

Łożysko i łożyska – wszędzie ! Gdzie nie spojrzysz i dokładniej nie zaglądniesz – łożysko. Ale czemu ? Po co ?

Wywód pozwolę sobie rozpocząć cytując klasyka polskiego internetu Krzysztofa Kononowicza:

„Nie będzie niczego„

i parafrazując go stwierdzę, że gdyby nie było łożysk nie byłoby niczego – albo byłoby wszystko tylko trzebaby to nieustannie  naprawiać i wymieniać.

Dwie podstawowe role, jakie spełniać powinno każde łożysko to:

1.  Usprawniać płynną pracę obracających się elementów chroniąc tym samym ich powierzchnię w myśl zasady, że o wiele lepiej toczyć niż posuwać.
2. Chronić obracający się element przed zgubnym oddziaływaniem sił grawitacji.

Ad. 1)

Wyobraźmy sobie proces budowania piramid w starożytnym Egipcie. Ogromne głazy musiały być nieustannie przesuwane po piasku z miejsca na miejsce. Aż pewnego dnia narodziła się Eureka i ktoś wpadł na pomysł podkładania pod głazy pni drzew. O wiele łatwiej toczyć niż posuwać ? Ale i owszem. Odnosząc analogię do czasów współczesnych – samochód i jego koła. Dużo trudniej byłoby samochodowi poruszać się po drodze jeśli kontakt z podłożem byłby jedynie poprzez podwozie. A tu masz – okrąg rozwiązuje problem idealnie.

Ad. 2)

Rozważmy rycinę poniżej: sytuacja a obrazuje wał który dopiero rozpoczął swoją pracę obracając się wokół własnej osi zgodnie z kierunkiem wskazywanym przez strzałkę (temu obrotowi towarzyszy z pewnością pewien moment obrotowy).  Po niedługim czasie jednak wał zmienia swój kształt i z prostego walca zaczyna mutować się w kształt dyktowany ciężarem własnym wału i.e. wygina się w dół (rycina b). Praca wału w takich okolicznościach jest daleka od ideału i w krótkim czasie prowadzi do defektu. Wspierając jednak wał poprzez umieszczenie na środku jakiegoś wspornika powodujemy, że ciężar własny walca ma się na czym oprzeć, tym samym pozwalając wałowi na zachowanie optymalnego kształtu.

Oprócz roli anty-wyginającej, wspornik nie może w żaden sposób przeszkadzać wałowi w swobodnym kręceniu się.  Wspornik taki (znaznaczony na rycinie c zielonym prostokątem z dwiema prostymi łączącymi przekątne) to właśnie łożysko (ang. bearing). Spójrz poniżej celem wizualizacji przekroju poprzecznego najprostszego łożyska:

 No i co my tu mamy: czerwony obwód to pierścień zewnętrzny (ang. outer ring); szarne okręgi to kulki (ang. balls); żółty pierścień to z kolei pierścień wewnętrzny (ang. inner ring). Wewnątrz pierścienia wewnętrznego przebiega nasz kręcący się wał. Przez to, że kulki stykają się z oboma pierścieniami punktowo, obrót łożyska – a przez to i wału – jest bardzo płynny. Jest jeszcze jeden detal, którego nie umieściłem na rysunku aby nie psuć klarowności – jest to tak zwany ‚koszyk’ (ang. cage) w którym osadzone są kulki a celem jego jest zapobieganie stykaniu się kulek między sobą.

Ot cała filozofia. Naturalnie istnieje wiele różnych rodzajów łożysk, które różnią się przede wszystkim kształtem elementu obracającego się (zamiast kulek mogą to być walce, igiełki (bardzo cieńkie walce), baryłki (węższe po bokach niż na środku) czy ścięte stożki). Każdy z elementów tocznych pozwala na inny rodzaj pracy łożyska i dobiera się je w zalezności od rodzaju i wielkości sił oddziaływujących na łożysko.

---