Łożyska stożkowe
Łożysko stożkowe jest łożyskiem tocznym. Kształt elementu tocznego w łożysku stożkowym przyjmuje kształt stożka ściętego w jednym kierunku, podobnie jak bieżnia, która również przyjmuje kształt stożka. Łożyska stożkowe przenoszą obciążenia osiowe oraz promieniowe, wartość możliwego do przeniesienia obciążenia osiowego jest taka sama co wartość przenoszonego obciążenia promieniowego.
Wynalezione w roku 1898 przez Henry’ego Timkena łożysko stożkowe, jest najczęściej stosowanym łożyskiem w pojazdach mechanicznych oraz w motoryzacji. Pierwsza fabryka tych łożysk została założona w Saint Louis. Firma Timken Roller Bearing Axle Company działa do dzisiaj i do dnia dzisiejszego produkuje łożyska stożkowe na całym świecie. Również w Polsce znajduje się fabryka łożysk stożkowych Timken.
Budowa łożyska stożkowego
Stożkowy kształt elementu tocznego oraz bieżni w łożysku stożkowym powoduje, że możliwe jest przenoszenie obciążeń promieniowych oraz osiowych. Łożysko jest typowym łożyskiem dzielonym, możliwe jest rozłączenie pierścienia zewnętrznego od koszyka, w którym znajdują się elementy toczne w postaci stożków. Również sam koszyk można oddzielić od poszczególnych elementów tocznych. Łatwy montaż i demontaż łożyska ma jednak swoje minusy, bowiem łożysko cały czas musi być obciążone siłą osiową, która pozwoli na utrzymanie go w stałej formie. Łożysko stożkowe nie posiada uszczelnień, przez to osadzane jest w oprawach lub specjalnych gniazdach, gdzie możliwe jest doprowadzenie smaru lub innego środka smarnego.
Zastosowanie
Ze względu na możliwość przenoszenia obciążeń wzdłużnych oraz obciążeń poprzecznych, łożyska te stosuje się powszechnie w motoryzacji. Należy jednak pamiętać, że obciążenia wzdłużne przenoszone są tylko w jednym kierunku, stąd zastosowane łożysko stożkowe bardzo często występuje w postaci par łożysk osadzanych w oprawach lub zamkniętych komorach czy też gniazdach. Obecnie produkuje się wiele typów i rozmiarów łożysk stożkowych. Różnice są niewielkie lub diametralne. Łożyska stożkowe mogą być produkowane zarówno w formie jednorzędowych jak i dwurzędowych, w zależności od potrzeb. Sporadycznie są również wykorzystywane łożyska wzdłużne, gdzie element toczny w postaci stożka usadowiony jest prostopadle do wału czy też osi na której osadzone jest pracujące łożysko. Wówczas jednak warto zastosować kołnierz zewnętrzny. Dobór łożysk stożkowych, uwarunkowany jest koniecznością przenoszenia obciążeń wzdłużnych o wysokich wartościach. Obciążenia te mogą być bowiem równej wartości co obciążenia poprzeczne. Łożyska stożkowe są więc stosowane tam, gdzie występują znaczące siły osiowe, czyli tam, gdzie nie można zastosować łożysk kulkowych ze względu na możliwość uszkodzenia łożyska i całego łożyskowanego zespołu.
Łożyska to elementy używane w układach, w których jeden element obrotowy wykonuje ruch względem innego. Występują one w różnych odmianach, jednak podstawowy podział wyróżnia łożyska ślizgowe oraz łożyska toczne.
Czym charakteryzują się łożyska toczne?
Łożyska toczne mają zdecydowanie najszersze zastosowanie. Składają się z pierścienia zewnętrznego oraz wewnętrznego, a także oczywiście z elementów tocznych. Wybór konkretnego modelu łożyska tocznego uzależniony jest od kilku aspektów, takich jak obciążenie, rozmiar maszyny i jej przeznaczenie oraz specyfika ruchu. To, co determinuje zastosowanie łożyska tocznego jest kształt elementów tocznych. Wyróżniamy tu m.in. łożyska wałeczkowe, baryłkowe, kulkowe, igiełkowe oraz łożyska stożkowe, o których więcej przeczytasz w dalszej części artykułu.
Wszystko, co warto wiedzieć o łożyskach stożkowych
Najważniejszym aspektem łożyska jest kształt, jaki przyjmują jego elementy toczne. W przypadku łożyska stożkowego jest to oczywiście stożek, którego rozmiar określa płaszczyzny prostopadłe do osi znajdującej się w pierścieniu wewnętrznym oraz zewnętrznym. Jednocześnie wierzchołki części stożkowych są ulokowane na osi łożyska. Taka konstrukcja powoduje, że łożyska stożkowe są w stanie przenosić zarówno siłę działającą osiowo, jak również promieniowo. Doskonale radzą sobie z przenoszeniem nawet bardzo dużych obciążeń do kolejnych partii maszyny. Warto również zauważyć, że sama wielkość przenoszonego obciążenia zależy od wielkości kąta bieżni. W tym momencie można wspomnieć również o innym podziale łożysk stożkowych, który zależy od kąta działania. Tutaj wyróżniamy łożyska o normalnym, średnim i stromym kącie działania. Ponadto łożyska stożkowe montowane są podwójnie. Niekiedy można spotkać łożyska stożkowe dwurzędowe lub czterorzędowe. Ten rodzaj stosowany jest jako łożysko z pierścieniami wymiennymi, gdyż można tu od siebie oddzielać poszczególne elementy. Przy tego rodzaju łożyskach nie ma zazwyczaj uszczelnienia, dlatego smar wprowadza się w oprawy albo zamknięte komory.
Do czego stosuje się łożyska stożkowe?
Łożyska stożkowe używane są przede wszystkim w maszynach posiadających obciążenie o charakterze złożonym. Ich podwójne działanie sprawia, że stosowane są w miejscach, gdzie inne rodzaje łożysk nie byłyby w stanie pracować ze względu na dużą siłę nacisku. Łożyska stożkowe spotkamy więc najczęściej w skrzyniach biegów oraz w piastach samochodów. Mogą być także jednym z elementów walcarki.
