Ležajevi su mehanički sklopovi koji se sastoje od kotrljajućih elemenata i obično unutrašnjih i vanjskih prstenova, a dozvoljavaju određeno relativno kretanje između dva dijela, najčešće rotaciju. Postoji nekoliko različitih tipova ležajeva, uključujući kuglične i valjkaste ležajeve, linearne ležajeve, kao i montirane verzije koje mogu koristiti ili kotrljajuće ležajeve ili obične ležajeve. Kuglični ležaji imaju sferne kotrljajuće elemente i koriste se za primjenu sa nižim opterećenjem, dok valjkasti koriste cilindrične kotrljajuće elemente za veća opterećenja. Linearni ležajevi se koriste za linearna kretanja duž osovine, a mogu imati i sposobnost rotacije. Montirani ležajevi su sklopovi u kojima su ležajevi prethodno montirani u nosače koji su zauzvrat pričvršćeni za okvire, stupove itd., a koriste se za podupiranje krajeva vratila, transportnih valjaka itd. Pored kugličnih i valjkastih ležajeva, u njihovom radijalnom, linearnom i montiranom obliku, ležajevi uključuju one za primjenu u građevinarstvu, koji se nazivaju klizni ležajevi; oni koji se koriste u malim instrumentima i slično, poznati kao “jewel” ležajevi; i veoma specijalizovani ležajevi poznati pod zajedničkim nazivom nefrikcioni ležajevi koji uključuju vazdušne i magnetne varijante.
Kako rade ležajevi? Vrste ležajeva i njihova upotreba
Detaljnije razmatramo različite vrste ležajeva i njihovu upotrebu.
Kuglični ležaj
Kuglični ležajevi su mehanički sklopovi koji se sastoje od kotrljajućih sfernih elemenata koji su zarobljeni između kružnih unutrašnjih i vanjskih prstenova. Oni pružaju sredstva za podupiranje rotirajućih osovina i minimiziranje trenja između osovina i stacionarnih dijelova stroja. Kuglični ležajevi se prvenstveno koriste u mašinama koje imaju osovine koje zahtijevaju podršku za rotaciju sa malim trenjem. Postoji nekoliko konfiguracija, prvenstveno zaštićene ili zapečaćene. Kuglični ležajevi su standardizirani kako bi omogućili zamjenjivost. Kuglični ležajevi su takođe poznati kao ležajevi kotrljajućeg elementa ili ležajevi protiv trenja.
Valjkasti ležaj
Valjkasti ležaj je mehanički sklop koji se sastoji od cilindričnih ili konusnih kotrljajućih elemenata obično zarobljenih između unutrašnjih i vanjskih prstenova. Oni pružaju sredstva za podupiranje rotirajućih osovina i minimiziranje trenja između osovina i stacionarnih dijelova stroja. Valjkasti ležajevi se prvenstveno koriste u mašinama sa rotirajućim vratilima koja zahtijevaju podršku većih opterećenja nego što to obezbjeđuju kuglični ležajevi. Konusni valjkasti ležajevi se često koriste za prilagođavanje većeg potisnog opterećenja pored radijalnog opterećenja. Vrste se kreću od cilindričnih do sfernih valjaka. Valjkasti ležajevi su standardizovani kao i kuglični ležajevi, ali u manjoj mjeri.
- Veća nosivost od kugličnih ležajeva
- Može izdržati velika aksijalna opterećenja
Montirni ležaj
Montirni ležaj je mehanički sklop koji se sastoji od ležajeva smještenih unutar montažnih komponenti sa vijcima ili navojem i uključuju jastuke, prirubničke jedinice, itd. Oni pružaju sredstva za podupiranje rotirajućih vratila i minimiziranje trenja između osovina i stacionarnih dijelova mašine. Montirni ležajevi se prvenstveno koriste u mašinama s izloženim rotirajućim vratilom. Koriste se kao uređaji za preuzimanje na krajevima transportera i kao prirubnički elementi duž međutočaka. Ležajevi mogu biti konfiguracije kotrljajućih ili valjkastih ležajeva. Dizajnirani su za montažu vijcima i jednostavnu zamjenu.
Linearni ležajevi
To su mehanički sklopovi koji se sastoje od kugličnih ili valjkastih elemenata zarobljenih u kućištima i koji se koriste za osiguranje linearnog kretanja duž osovine. Linearni ležajevi se prvenstveno koriste u mašinama koje zahtijevaju linearno kretanje i pozicioniranje duž osovine. Oni takođe mogu imati sekundarne rotacijske karakteristike u zavisnosti od dizajna.
- Manje trenje i veća preciznost u poređenju sa čaurama
- Skuplji i složeniji od čahura
Klizni ležajevi
Klizni ležaj je mehanički sklop dizajniran da omogući slobodno kretanje u jednoj dimenziji između strukturnih elemenata. Oni se prvenstveno koriste u konstrukcijskoj podršci mostova, kao i komercijalnih i industrijskih zgrada. Ovi dijelovi prilagođavaju termičko kretanje, omogućavaju rotaciju krajnjeg snopa i izoliraju komponente konstrukcije od vibracija, buke i udara. Ostale vrste kliznih ležajeva uključuju one koji se koriste na pločama baza, izmjenjivačima topline i procesnoj opremi.
Upotreba i primjena
Primjene ležajeva obuhvataju gotovo svaku industriju koja koristi pokretne komponente i opremu. Na primjer:
- Kuglični i valjkasti ležajevi se koriste u mašinama svih vrsta, od napojnih pumpi za kotlove do automobilskih mjenjača.
- Linearni se koriste isključivo u linearnim aplikacijama kao što su klizni stolovi.
- Klizni ležaj se prvenstveno koristi za primjenu nosivosti u velikim građevinskim projektima kao što su mostovi gdje su prilagođeni ograničenom opsegu kretanja, za razliku od drugih ležajeva ovde, gdje je kretanje – bilo radijalno ili linearno – glavna briga.
Što se tiče primjene ležajeva kod automobila, najpoznatiji nam je ležaj točka (većina nas je mijenjala ovaj dio). Tu se koristi cilindrično valjkasti konusni ležaj i to je vrlo važan dio vašeg auta jer utiče, ne samo na udobnost u vožnji, nego i na sigurnost. Ukoliko čujete trenje, zujanje ili lupanje iz predjela točka, vjerovatno bi trebali zamijeniti ovaj ležaj.
Razmatranja
Prilikom odabira ležaja za određenu primjenu, treba imati na umu nekoliko razmatranja, uključujući trenje ležaja, temperaturu i podmazivanje. Zajedno sa specifičnim dizajnom i konstrukcijom ležaja, ova tri faktora u interakciji mogu uticati na ukupne performanse.
Radijalni kuglični ležajevi se prvenstveno koriste za radijalno opterećena vratila i one sa malim aksijalnim opterećenjem. Kuglični ležajevi s ugaonim kontaktom su dizajnirani da uzmu veća aksijalna opterećenja u jednom smjeru pored svojih radijalnih kapaciteta. Dostupni su kuglični ležajevi koji su posebno namijenjeni za samo aksijalna opterećenja. Najčešća konfiguracija radijalnih kugličnih ležajeva je jednoredna verzija, koja može biti zaštićena ili zapečaćena ovisno o tome da li će se koristiti u zatvorenom prostoru – recimo prijenosu – ili u izloženom okruženju kao što je na kotaču bicikla. Zaptivke i štitnici zadržavaju mazivo u ležaju i prljavštinu i ostatke iz njega. Kuglični ležajevi su obično opremljeni držačima koji ravnomjerno raspoređuju kuglice između i oko perimetara njihovih vanjskih i unutrašnjih prstenova. Ležajevi punog kapaciteta ne koriste držače kako bi napunili što je moguće više kuglica između trzaja, dodajući kapacitetu nosivosti ležaja.
Kotrljajni ležaj koristi mnoštvo različitih oblika za svoje kotrljajuće elemente, uključujući ravne valjke, igličaste valjke, konusne valjke, sferične valjke, itd. Valjkasti ležajevi mogu podnijeti veća radijalna opterećenja od svojih kolega s kugličnim ležajevima zbog veće površine kontakta između valjci i trke.
Prilikom odabira kotrljajućih ležajeva, bilo kugličnih ili valjkastih ili kao montiranih jedinica, dizajneri obično uzimaju u obzir brojne faktore uključujući opterećenja, njihove količine i smjerove, zahtjeve za tačnost sistema osovine, faktore neusklađenosti, brzine, buku i trenje. Tamo gdje su radijalna opterećenja velika, dizajner se može odlučiti za kotrljajni ležaj umjesto kugličnog ležaja i može učiniti isto kada se predviđaju velika aksijalna opterećenja. Tamo gdje ležaj treba da bude u stanju da prihvati neku neusklađenost osovine, dizajner može odabrati kuglični ležaj gdje su opterećenja normalna ili ići na sferni valjkasti ležaj koji je također vrlo sposoban da se nosi sa neusklađenošću. Kuglični ležajevi imaju tendenciju da bolje podnose velike brzine nego valjkasti ležajevi, a u nekim slučajevima gdje su tačnost i nisko trenje najvažniji, kao što su alatne mašine, kuglični ležaj može biti jedini način da se ispune zahtjevi.
Od posebnog interesa za razmatranje ležajeva su njihove statičke i dinamičke ocjene opterećenja. Ležajevi koji su podložni velikim opterećenjima kada se ne rotiraju mogu se podvrgnuti fenomenu poznatom kao salamurenje, gdje kuglice više puta udubljuju utore na istom mjestu. Ista opterećenja koja se primjenjuju na ležaj tijekom rada mogu uzrokovati manje brige jer će se sva udubljenja rasporediti oko utora ležaja i neće se gomilati na istim mjestima svaki put.
Proizvođači ležajeva navode nazivne nosivosti za svoje ležajeve, koji su za kuglične ležajeve identificirani kao ekstra lagani, lagani, srednje izdržljivi i tako dalje, gdje se zahtjevi za dimenzije provrta ili osovine povećavaju kako bi se prilagodili rastućim opterećenjima. Nazivni kapacitet je zasnovan na statističkoj mjeri koja kaže da će određeni postotak ležajeva obaviti navedeni broj okretaja bez greške.
Linearni ležaj je dimenzioniran prema linearnom putu, ukupnoj linearnoj udaljenosti, opterećenju, zahtjevima preciznosti, itd., pri čemu su mnogi parametri analogni razmatranjima radijalnog ležaja. Linearni ležajevi se koriste s tlom osovinom radi preciznosti dimenzija i klizanja s malim trenjem.
Klizni ležajevi se koriste za prilagođavanje širenja i skupljanja u stacionarnim strukturama kao što su mostovi i zgrade. Često se sastoje od dvije teflonske ploče koje su sendvič između glavnih strukturalnih elemenata. Ponekad se umjesto teflona koristi nehrđajući čelik za jednu od dvije okrenute ležajne površine. Glavna briga kod kliznih ležajeva je sila po jedinici površine koju mogu izdržati.
