Archive
Soudečková ložiska: ložiska do každého počasí

Soudečková ložiska: ložiska do každého počasí

Společnost SKF představila v roce 1919 produkt, který měl změnit svět ložisek a jejich aplikací v celé řadě odvětví. Za posledních 100 let se soudečkové ložisko vyvíjelo díky neustálým inovacím, které posouvaly hranice jeho výkonu. V dohledné budoucnosti bude soudečkové ložisko i nadále jedním z nejvšestrannějších ložisek pro celou řadu úkolů v oblasti inženýrství.

Related Articles

Soudečková ložiska se původně používala u aplikací s vysokým zatížením, běžnou rychlostí otáčení a rizikem nesouososti. Postupem času se však začala využívat i u větrných turbín, pohonů lodí, v cukrovarnictví, ve výrobě buničiny a papíru, při manipulaci s materiály, v těžbě nebo stavebnictví. K rozvoji soudečkových ložisek přispěla také skutečnost, že umožňují rotaci s nízkým třením a vyrovnávání nesouososti.

Zrod soudečkového ložiska
Zásluhy za vývoj soudečkového ložiska lze připsat inženýru SKF Arvidu Palmgrenovi. Ten do SKF nastoupil v roce 1917 jako nový člen propagačního oddělení, kde měl na starosti technické informace. Tam si uvědomil, že k poskytnutí technických specifikací chybí potřebné podklady, a proto začal pracovat na teorii ložisek a prováděl laboratorní pokusy.

Soudečkové ložisko SKF s těsněním, nejnovější provedení.
Soudečkové ložisko SKF s těsněním, nejnovější provedení.

V roce 1918 společnost SKF zahájila vývoj ložiska, které by si dokázalo poradit s vysokým zatížením ve dvojkolí u železničních aplikací. Palmgren dostal za úkol důkladně prostudovat valivá ložiska. Zakladatel společnosti SKF Sven Wingquist chtěl najít řešení co nejdříve, a proto do tohoto úkolu investoval veškeré prostředky společnosti. Wingquist doufal, že práce potrvá jen pár týdnů. V té době ovšem neexistovaly žádné teorie, ze kterých by bylo možno při výpočtech v rámci vývoje ložiska vycházet, a tak Palmgren otestoval různé kombinace prvků ložisek. Nový návrh ložiska vypracoval za necelých šest měsíců. Jeho práce vycházela z přesvědčení, že SKF by měla vytvořit produkt, který představuje nejen dobré řešení, ale také nabídne ekonomickou hodnotu zákazníkům. V červnu 1919 Palmgren navrhl naklápěcí dvouřadé valivé ložisko, díky kterému společnost nakonec dosáhla největšího úspěchu z technického i obchodního hlediska. Palmgren se tak stal významnou osobností světa strojírenství a provedl výzkum týkající se vlastností ložisek v souvislosti s jejich únosností a životností.

Soudečkové ložisko speciálně upravené pro hlavní hřídel větrné turbíny.
Soudečkové ložisko speciálně upravené pro hlavní hřídel větrné turbíny.

V roce 1924 vydal společně s kolegou Gustafem Lundbergem první teorii o trvanlivosti valivých ložisek na světě. Tato teorie se stala normou pro výrobu ložisek a také vodítkem při vývoji budoucích návrhů. V roce 1930 byl Palmgren za svou práci oceněn zlatou medailí Královské švédské akademie technických věd.

Základní provedení soudečkového ložiska
Soudečková ložiska mají dvě řady symetrických valivých těles, společnou kulovou oběžnou dráhu na vnějším kroužku a dvě oběžné dráhy na vnitřním kroužku svírající určitý úhel s osou ložiska. Střed kulové oběžné dráhy vnějšího kroužku se nachází v ose ložiska.

K vývoji soudečkového ložiska přispěl také rozvoj dalších produktů a zlepšení kvality materiálů, jako například vyšší jakostní třídy oceli a zavedení řešení ložisek s těsněním a lepším mazáním. Standardní soudečková ložiska se vyrábějí v celé řadě velikostí s vnitřním průměrem od 20 mm do 1 800 mm.

Kde se soudečková ložiska používají?
Kde se soudečková ložiska používají?

Milníky
V roce 1951 společnost SKF představila soudečkové ložisko v provedení C s plovoucím vodicím kroužkem a lisovanými ocelovými klecemi. Předchozí provedení menších ložisek mělo vnitřní kroužek se středovou vodicí přírubou k vedení valivých těles. Příruba se však ukázala být problémem v aplikacích s kombinovaným zatížením, kde docházelo k vysokému tření, a spolehlivost nebyla dostatečná. Díky plovoucímu vodicímu kroužku se valivá tělesa mohla usadit axiálně, aniž by vznikaly dodatečné vnitřní síly nebo tření.

V roce 1979 následovalo provedení CC, které obsahovalo samovodicí valivá tělesa. SKF mohla poprvé optimalizovat vzájemný vztah mezi valivými tělesy a oběžnými dráhami pomocí počítačem podporované analýzy. To umožnilo snazší usazení valivých těles do rovnovážné polohy mezi oběžnými dráhami. Toto nové provedení nabízelo menší tření ložisek, zvláště v případě kombinovaného zatížení.

V roce 1989 společnost SKF v reakci na poptávku po vyšší únosnosti pro výkonnější strojní zařízení představila provedení E. Koncept provedení CC byl kompletně přepracován a ložiska byla vybavena lehkými, technologicky špičkovými a vysoce přesnými lisovanými ocelovými klecemi. Tyto klece umožnily využití značně větších valivých těles ve větším počtu se zachováním funkce naklápění, která přispívá k nižšímu tření. O šest let později byla na trh uvedena řada standardních soudečkových ložisek s těsněním.

High Roller v Las Vegas.
High Roller v Las Vegas. Sestavení ložisek. Pro finální montáž se používá speciální kroužek (ložisko je již namontováno uvnitř hřídele, viz rámeček „Na velikosti záleží“).

Převratné ložisko SKF Explorer
S uvedením ložiska SKF Explorer v roce 1999 vznikla nová výkonnostní třída soudečkových ložisek, která umožnila výrazně zvýšit měrný výkon. Tato ložiska byla natolik revoluční, že jejich výkon už nebylo možné předvídat pomocí standardních výpočtů trvanlivosti ložisek. Ložisko SKF Explorer vzniklo na základě řady vývojových změn včetně stále propracovanějších počítačových výpočetních programů pro optimalizaci jednotlivých prvků ložiska, zlepšení výrobních procesů, lepšího těsnění ložisek a tepelného zpracování. V provozu mohou zákazníci těžit z vyšší únosnosti, mnohem delší provozní trvanlivosti, zvýšené spolehlivosti a také ze schopnosti navýšit otáčky hřídele, snížit spotřebu energie, zvýšit přesnost chodu a dosáhnout nižší hlučnosti a vibrací a delší životnosti maziva.

Kromě provedení ložiska klade SKF důraz také na využívání těch nejvhodnějších těsnění pro vysoce náročné vnější podmínky. Proto nabízí soudečková ložiska s těsněním, která jsou ve výrobě namazána mazivem se speciálním složením. Kontaktní těsnění mohou omezit nebo zcela eliminovat požadavky na domazávání a snížit náklady na údržbu. Řešení s těsněním usnadňují montáž. U některých aplikací může přechod na provedení s těsněním zvýšit trvanlivost ložiska až čtyřnásobně.

Na velikosti záleží

Když bylo 168 metrů vysoké ruské kolo High Roller v Las Vegas v roce 2015 dokončeno, bylo největším kolem tohoto druhu na světě. Má 28 kabin a každá uveze až 40 osob. Otáčí se na dvou na míru navržených soudečkových ložiskách s vnitřním průměrem 1 600 mm a vnějším průměrem 2 300 mm, z nichž každé váží 8,8 tuny. Každé soudečkové ložisko má v jedné řadě 30 valivých těles.

V Göteborgu však společnost SKF vyrobila jedno z největších ložisek pro zcela jinou aplikaci, a to pro těžební průmysl. Ložisko bylo vyrobeno v roce 2017 a váží 7,8 tuny (jednotlivá valivá tělesa váží 42 kg). Jeho vnitřní průměr je 1 250 mm. Toto ložisko je vybaveno jedinečným systémem SKF SensorMount, který měří skutečné rozměry při montáži ložiska na hřídeli. Pomáhá tak zabránit riziku nesprávné montáže, která může u velkorozměrových ložisek způsobit značné problémy.

Jedno z největších soudečkových ložisek pro důlní průmysl vyrobilo SKF v roce 2017.
Jedno z největších soudečkových ložisek pro důlní průmysl vyrobilo SKF v roce 2017.

Tempo rozvoje umožňuje i nadále využívat soudečková ložiska i přes stále nepříznivější podmínky, vysokou míru znečištění nebo nedostatečné mazání. V roce 2011 bylo například zavedeno nové patentované tepelné zpracování ložiskové oceli, což vedlo k modernizaci ložisek SKF Explorer pro náročné aplikace. Provozní trvanlivost v případě znečištění nebo nedostatečného mazání se tak zvýšila až dvojnásobně. V roce 2015 se soudečková ložiska dočkala dalších vylepšení v oblasti těsnění, díky čemuž nyní dosahují dvakrát vyšší rychlosti než předtím a zároveň došlo ke snížení tření těsnění.

Nejnovější konstrukce

Stejně jako všechny produkty společnosti SKF prošla i soudečková ložiska postupným vývojem. K poslední modernizaci došlo v roce 2018, kdy bylo uvedeno nové soudečkové ložisko SKF Explorer pro vysokorychlostní aplikace určené pro sektor průmyslových převodovek. Budoucnost soudečkového ložiska spočívá v neustálém posouvání hranic výkonnosti.