Właściwy dobór łożysk do silnika elektrycznego wymaga przede wszystkim zrozumienia, w jakich warunkach urządzenie będzie faktycznie pracować. Na tym etapie podejmuje się decyzje, które później wpływają na niezawodności napędu, częstotliwości serwisów i kosztach utrzymania ruchu. Źle dobrane łożysko może pozornie spełniać wymagania montażowe, ale już po kilku miesiącach pracy powodować przegrzewanie, drgania i niekontrolowany hałas, a w konsekwencji nieplanowane przestoje produkcyjne.
Każdy silnik ma swoje indywidualne warunki eksploatacji: prędkość obrotową, sposób obciążenia, temperaturę otoczenia, rodzaj napędu oraz warunki środowiskowe. Wszystkie te czynniki wpływają na to, jakiego typu łożysko sprawdzi się najlepiej i jak długo zachowa poprawne parametry pracy. Dobór nie polega więc jedynie na mechanicznym przyporządkowaniu wymiaru, ale także na analizie całego układu, od geometrii wału i obudowy, po charakterystykę obciążeń i przewidywane warunki cieplne.
Prawidłowo przeprowadzony proces doboru pozwala znacząco wydłużyć żywotność urządzenia, ograniczyć ryzyko awarii i utrzymać parametry pracy silnika w granicach projektowych przez długie lata. Właśnie dlatego rola inżyniera nie kończy się na wyborze z tabeli, lecz zaczyna w momencie, gdy rozumie on zależności między konstrukcją, termiką i obciążeniem, a łożysko traktuje nie jako detal, lecz jako ważny element całego systemu napędowego.
Charakterystyka pracy silnika a wybór typu łożyska
Wybór typu łożyska powinien zawsze wynikać z charakterystyki pracy silnika. Nie ma jednego rozwiązania uniwersalnego, ponieważ to, co sprawdza się w małym napędzie o stałej prędkości, niekoniecznie będzie odpowiednie w silniku dużej mocy, narażonym na zmienne obciążenia i wysokie temperatury. Każdy przypadek należy analizować indywidualnie, uwzględniając układ obciążeń, sposób przenoszenia momentu, warunki środowiskowe i wymagania dotyczące kultury pracy.
W silnikach standardowych, pracujących z umiarkowanymi prędkościami i stabilnym obciążeniem, najczęściej stosuje się łożyska kulkowe. Ich zaletą jest niski poziom tarcia, cicha praca oraz zdolność do przenoszenia zarówno obciążeń promieniowych, jak i niewielkich osiowych. W silnikach, gdzie pojawia się wydłużenie osiowe pod wpływem temperatury, lepszym rozwiązaniem jest układ mieszany, w którym jedno łożysko pełni funkcję ustalającą, drugie kompensacyjną. Takie zestawienie pozwala uniknąć naprężeń wzdłużnych i minimalizuje ryzyko odkształceń.
W bardziej wymagających aplikacjach, szczególnie tam, gdzie występuje duża niewspółosiowość, drgania lub znaczne siły osiowe, lepiej sprawdzają się łożyska skośne lub
baryłkowe. Ich geometria umożliwia stabilne prowadzenie wału nawet przy odchyleniach montażowych i dynamicznych obciążeniach. Wysoka sztywność układu ma w tym przypadku duże znaczenie, ponieważ zapobiega zjawisku rezonansu i poprawia precyzję pracy napędu.
Dobierając typ łożyska, należy też wziąć pod uwagę otoczenie, w jakim pracuje silnik. W napędach narażonych na częste zmiany prędkości, drgania czy uderzenia, warto rozważyć rozwiązania o podwyższonej wytrzymałości dynamicznej lub zastosować specjalne konstrukcje koszyków ograniczające skutki przeciążeń. Typ łożyska nigdy nie powinien być wybierany wyłącznie pod kątem wymiarów montażowych.
Należy również pamiętać o doborze odpowiedniego smaru lub oleju dla łożysk silnik. Smarowanie jest bardzo ważne zarówno na etapie wyboru łożyska, jak i późniejszej eksploatacji, w ramach planu działań działu UR. Przy doborze smaru należy uwzględnić warunki pracy: prędkość obrotową, temperaturę otoczenia i wewnętrzną, obciążenia promieniowe i osiowe, obecność wibracji czy drgań oraz czynniki środowiskowe (np. zapylenie, wilgoć, korozja). Na etapie projektowania dobiera się smar lub olej zgodny z wymaganiami producenta łożyska i warunkami aplikacji.
Luz wewnętrzny i pasowania
Luz wewnętrzny łożyska to parametr, który w dużej mierze decyduje o trwałości i stabilności pracy silnika, choć na etapie projektowym często traktowany jest jedynie jako wartość tabelaryczna. W praktyce to właśnie nieprawidłowy dobór luzu odpowiada za wiele przypadków przegrzewania, hałasu czy przedwczesnego zużycia bieżni. Podczas pracy silnika wał i obudowa nagrzewają się w różnym tempie i w różnym stopniu, co prowadzi do zmian wymiarowych. Wraz ze wzrostem temperatury wał rozszerza się, a luz wewnętrzny w łożysku maleje. Jeśli został dobrany zbyt mały, powstaje napięcie wstępne, zwiększające opory ruchu i powodujące wzrost temperatury. Wówczas łożysko przechodzi w stan pracy z przeciążeniem, które prowadzi do zatarcia.
