Hluboká drážka vs. úhlová kontaktní ložiska: Výběr toho správného

Ve světě moderních průmyslových strojů jsou ložiska srdcem hladkého provozu. Mezi mnoha dostupnými typy patří kuličková ložiska s hlubokou drážkou a kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou dva z nejběžnějších a nejpoužívanějších. I když se mohou zdát podobné, obě jsou valivá ložiska, která používají kuličky jako valivá tělesa, jejich rozdíly v konstrukci, nosnosti, tuhosti a použití jsou zásadní. Pochopení těchto rozdílů je zásadní pro optimalizaci mechanických konstrukcí a zvýšení výkonu zařízení.

Úvod

1. Návrh a srovnání konstrukcí

1.1 Kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Jak název napovídá, kuličková ložiska s hlubokou drážkou mají na vnitřním i vnějším kroužku hluboké kruhové obloukové oběžné dráhy. Poloměr oběžné dráhy je o něco větší než poloměr míče. Tato konstrukce umožňuje velkou kontaktní plochu mezi kuličkami a oběžnými dráhami, což jim umožňuje efektivně zvládat radiální zatížení. Hluboké oběžné dráhy jim také umožňují nést určité množství obousměrného axiálního zatížení.

Jejich struktura je jednoduchá, obvykle se skládá z vnitřního kroužku, vnějšího kroužku, ocelových kuliček a klece. Design kuličková ložiska s hlubokou drážkou činí je vysoce univerzálními, vhodnými pro různé aplikace s mírnými rychlostmi a zatížením. Klece jsou obvykle vyrobeny z lisované oceli nebo mosazi.

1.2 Kuličková ložiska s úhlovým stykem

Design kuličková ložiska s kosoúhlým stykem je složitější. Oběžné dráhy vnitřního a vnějšího prstence nejsou symetrické kruhové oblouky. Místo toho mají speciální design známý jako jmenovitý kontaktní úhel . Tento úhel způsobí, že kontaktní body mezi oběžnými dráhami a kuličkami vytvoří linii, která je ve specifickém úhlu k radiální rovině, když je ložisko zatíženo.

Tento design umožňuje kuličková ložiska s kosoúhlým stykem pro manipulaci s radiálním i jednosměrným axiálním zatížením současně, s mnohem vyšší axiální únosností než kuličková ložiska s hlubokou drážkou. Pro efektivní zvládnutí obousměrných axiálních zatížení musí být použity ve dvojicích, jako je konfigurace back-to-back (DB), face-to-face (DF) nebo taem (DT).

2. Rozdíly ve výkonu a aplikace

2.1 Nosnost a tuhost

Kontakt mezi oběžnou dráhou a míčky uvnitř kuličková ložiska s hlubokou drážkou je a linkový kontakt , a jsou primárně navrženy tak, aby zvládly radiální zatížení . Zatímco některé vydrží axiální zatížení , jejich kapacita je omezená. Jejich konstrukce má za následek relativně nízkou tuhost, díky čemuž jsou vhodné pro obecné strojní zařízení, kde vysoká tuhost není primárním požadavkem.

Kontakt mezi oběžnou dráhou a míčky uvnitř kuličková ložiska s kosoúhlým stykem je a bodový kontakt . Jejich nosnost je silně závislá na velikosti kontaktního úhlu. A větší kontaktní úhel vede k vyšší axiální únosnosti, ale odpovídajícímu snížení radiální únosnosti. Mezi běžné kontaktní úhly patří 15°, 25°, 30° a 40°. Zvláštní struktura kuličková ložiska s kosoúhlým stykem poskytuje extrémně vysokou tuhost, zejména při manipulaci s axiálním zatížením. Tato vysoká tuhost je zásadní pro potřeby zařízení vysoká přesnost a stabilita , jako jsou vřetena obráběcích strojů a brusky.

2.2 Omezení rychlosti a nárůstu teploty

Díky uvolněnějšímu designu oběžné dráhy kuličková ložiska s hlubokou drážkou , tření generované kuličkami během provozu je minimální, což má za následek vyšší mezní rychlost a nižší nárůst teploty. Díky tomu jsou ideální pro různé středně až vysokneboychlostní aplikace, jako jsou domácí spotřebiče a elektromotory.

Vzhledem k jejich specifické konstrukci kontaktního úhlu, kluznému tření mezi kuličkami a oběžnými dráhami v kuličková ložiska s kosoúhlým stykem zvyšuje se při vysokých rychlostech, což vede k vyššímu nárůstu teploty. Optimalizací mazacích a chladicích systémů a použitím vysoce přesné klece , jejich vysokorychlostní výkon lze výrazně zlepšit. Kuličková ložiska s úhlovým stykem obvykle se používají v aplikacích vyžadujících vysoká rychlost a vysoká přesnost , jako jsou přesná vřetena obráběcích strojů a vysokorychlostní převodovky.

3. Typické aplikace a pokyny pro výběr

3.1 Typické aplikace pro kuličková ložiska s hlubokou drážkou

Kvůli jejich všestrannosti a nízkým nákladům kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou široce používány v různých univerzálních mechanických zařízeních.

• Domácí spotřebiče : Pračky, klimatizace, vysavače atd., kde jsou provozní podmínky stabilní a zatížení lehké. Kuličková ložiska s hlubokou drážkou poskytují dostatečnou oporu a životnost.
• Motory a ventilátory : Staardní motory a ventilátory nevyžadují vysokou nosnost nebo tuhost, takže jednoduchá konstrukce a nízkohlučné vlastnosti kuličkových ložisek s hlubokou drážkou z nich činí ideální volbu.
• Zemědělské stroje a nástroje : Různé ruční elektrické nářadí, malé zemědělské stroje atd., kde kuličková ložiska s hlubokou drážkou mohou splňovat základní požadavky na zatížení.

3.2 Typické aplikace pro kuličková ložiska s úhlovým kontaktem

Vynikající výkon kuličková ložiska s kosoúhlým stykem dělá z nich nejlepší volbu pro vysoce přesné, vysoce tuhé a vysokorychlostní aplikace.

• Přesná vřetena obráběcích strojů : Vřetena obráběcích strojů musí během zpracování odolávat značným axiálním a radiálním řezným silám při zachování extrémně vysoké přesnosti otáčení. The vysoká tuhost a vysoká přesnost z kuličková ložiska s kosoúhlým stykem zde jsou klíčové výhody.
• Automobilové převodovky : Ozubená kola v převodovce generují značné axiální síly během záběru. Kuličková ložiska s úhlovým stykem dokáže efektivně zvládnout tato zatížení a zajistit hladký přenos energie.
• Čerpadla a kompresory : Při vysokorychlostním provozu vyžaduje axiální tah generovaný oběžnými koly a písty účinnou podporu ložisek, která kuličková ložiska s kosoúhlým stykem zajistěte potřebnou tuhost.

4. Shrnutí a rozhodovací faktory

Při výběru mezi kuličková ložiska s hlubokou drážkou a kuličková ložiska s kosoúhlým stykem , je třeba vzít v úvahu několik klíčových faktorů:

• Typ a velikost zatížení : Pokud je zatížení primárně radiální s minimálním axiálním zatížením, kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou ekonomičtější volbou. Pokud existuje významné axiální zatížení, zejména v aplikacích vyžadujících vysokou tuhost, aby odolávaly axiální deformaci, kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou jedinou možností.
• Požadavky na rychlost : Pro aplikace s nízkou až střední rychlostí lze uvažovat o obou ložiscích. Pro vysokorychlostní, vysoce přesné aplikace, kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou vhodnější.
• Vstalace a údržba : Kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou relativně jednoduché na instalaci a mají méně přísné požadavky na uložení mezi hřídelí a skříní. Kuličková ložiska s úhlovým stykem obvykle vyžadují párovou instalaci a složitější úpravy pro předpětí, což vyžaduje specializované odborné znalosti.
• Náklady a životnost : Pro stejnou velikost a přesnost, kuličková ložiska s kosoúhlým stykem obecně mají vyšší výrobní náklady a prodejní cenu než kuličková ložiska s hlubokou drážkou . Jejich vynikající výkon v konkrétních aplikacích však může výrazně prodloužit životnost zařízení, což z nich činí z dlouhodobého hlediska nákladově efektivnější volbu.

	Kuličková ložiska s hlubokou drážkou	Kuličková ložiska s úhlovým kontaktem
Nosnost	Primárně radiální, s některými menšími axiálními	Rukojeti radiální i jednosměrné axiální
Tuhost	Dolní	Vysoký
Omezování rychlosti	Vyšší	Vyšší (s optimalizovaným mazáním)
Aplikace	Všeobecné stroje, motory, domácí spotřebiče	Přesné obráběcí stroje, automobilový průmysl, vysokorychlostní zařízení
Obtížnost instalace	Jednoduchý	Komplexní (vyžaduje párování a nastavení předpětí)
Náklady	Dolní	Vyšší

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou and kuličková ložiska s kosoúhlým stykem každý má jedinečné výhody a omezení. Kuličková ložiska s hlubokou drážkou ovládněte širokou škálu obecných aplikací s jejich všestrannost, jednoduchost a nízké náklady , zatímco kuličková ložiska s kosoúhlým stykem , s jejich vysoká tuhost, vysoká přesnost a vynikající axiální únosnost , hrát nezastupitelnou roli v přesné stroje a vysokorychlostní zařízení . Správné pochopení a výběr těchto dvou typů ložisek jsou zásadními kroky k zajištění efektivního a spolehlivého provozu mechanických zařízení.

Hluboký ponor do kuličkových ložisek s hlubokou drážkou: struktura, výkon a aplikace

Mezi širokou škálou valivých ložisek patří kuličkové ložisko s hlubokou drážkou je bezpochyby nejběžnějším a nejpoužívanějším typem. Jeho název pochází z jeho jedinečného designu oběžné dráhy— Vnitřní a vnější prstencové oběžné dráhy jsou hluboké kruhové oblouky s poloměrem velmi blízkým poloměru ocelových kuliček. Tento design mu dává odlišné výkonnostní charakteristiky, což z něj činí všestranný “allrounder” v obecných i přesných strojích.

1. Strukturální přehled a designová podstata

Konstrukce kuličkového ložiska s hlubokou drážkou se zdá jednoduchá, přesto je každá součást pečlivě navržena pro optimální výkon. Skládá se ze čtyř hlavních částí: vnitřní kroužek, vnější kroužek, ocelové kuličky a klec .

1.1 Vnitřní a vnější kroužky

Vnitřní a vnější kroužky jsou základem pro zatížení ložisek. Jejich oběžné dráhy jsou hluboké kruhové oblouky , a tento “hluboký groove” design umožňuje bodový kontakt mezi ocelovými kuličkami a oběžnými dráhami, což umožňuje efektivní přenos zatížení. Přesnost a tolerance těchto kroužků jsou kritické a přímo ovlivňují přesnost otáčení a životnost ložiska. Vnitřní kroužek má typicky těsné uložení s hřídelí, zatímco vnější kroužek zapadá do otvoru ložiskového pouzdra.

1.2 Ocelové koule

The ocelové kuličky jsou valivá tělesa kuličkového ložiska s hlubokou drážkou. Válí se mezi vnitřní a vnější oběžnou dráhou a přenášejí zatížení z jednoho prstence na druhý. Výrobní přesnost kuliček je extrémně vysoká; jejich povrchová úprava a rozměrová konzistence přímo ovlivňují tření, hluk a úrovně vibrací ložiska. Obvykle jsou vyrobeny z vysoce uhlíkové chromové ložiskové oceli (jako je GCr15), aby byla zajištěna vysoká tvrdost a odolnost proti opotřebení.

1.3 Klec

Účelem klece je stejně tak rozmístit ocelové koule , zabránění jejich srážce během válcování a vedení do správných poloh. Mezi běžné klecové materiály patří lisovaná ocel, mosaz a umělé plasty. Výběr materiálu závisí na provozních podmínkách. Například lisované ocelové klece jsou levné a široce používané; mosazné klece jsou odolné proti korozi a opotřebení, vhodné pro vysokorychlostní nebo vysokoteplotní prostředí; a umělé plastové klece jsou lehké a samomazné, což pomáhá snižovat tření a hluk.

2. Nosnost a výkonnostní charakteristiky

Nosnost kuličkových ložisek s hlubokou drážkou je primárním hlediskem při jejich výběru pro aplikaci.

2.1 Vynikající radiální nosnost

Nejvýraznějším znakem kuličkových ložisek s hlubokou drážkou jsou jejich vynikající radiální nosnost . Když je ložisko vystaveno radiální síle, kontaktní plocha mezi kuličkami a vnitřními/vnějšími oběžnými dráhami může účinně rozložit zatížení a zabránit koncentraci napětí. Díky této konstrukci jsou vhodné pro aplikace, kde je primární síla kolmá k hřídeli (radiální síla).

2.2 Omezená obousměrná osová nosnost

Kromě radiálního zatížení zvládnou kuličková ložiska s hlubokou drážkou také a určitá míra obousměrného axiálního zatížení . To je způsobeno jejich konstrukcí oběžné dráhy s hlubokým kruhovým obloukem, která umožňuje kuličkám vytvořit kontaktní úhel s oběžnými dráhami, když jsou vystaveny axiálnímu tahu, čímž se přenáší zatížení. Jejich axiální únosnost je však výrazně nižší než u speciálně konstruovaných kuličková ložiska s kosoúhlým stykem . V praxi může nadměrné axiální zatížení vést k předčasnému selhání ložiska nebo způsobit abnormální vibrace.

3. Rychlostní limity a vlastnosti tření

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou známá svými vysokorychlostní schopnosti .

3.1 Výhoda vysokorychlostního provozu

Vzhledem k nízký koeficient tření mezi ocelovými kuličkami a oběžnými dráhami generují kuličková ložiska s hlubokou drážkou relativně málo tepla během vysokorychlostního provozu. To nejen pomáhá prodloužit životnost maziva ložiska, ale také účinně zabraňuje přehřátí poškození. Jejich jednoduchá struktura a přesné ovládání tolerance jim umožňuje udržovat stabilní provoz za vysokorychlostních podmínek.

3.2 Nízké tření a nárůst teploty

The minimální tření mezi oběžnými dráhami a kuličkami kuličkového ložiska s hlubokou drážkou přímo souvisí se spotřebou energie zařízení a provozní účinností. Nízké tření znamená nižší nárůst teploty, což snižuje potřebu externích chladicích systémů a umožňuje ložisku spolehlivě pracovat v širším rozsahu teplot.

4. Typické aplikace

The všestrannost a nákladová efektivita kuličková ložiska s hlubokou drážkou z nich činí klíčové součásti v mnoha průmyslových odvětvích.

4.1 Elektromotory a domácí spotřebiče

V elektromotory , kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou preferovaným nosným prvkem. Dokážou efektivně zvládat radiální zatížení generovaná rotorem při vysokorychlostní rotaci při provozu s nízkou hlučností a vysokou stabilitou. Podobně v domácí spotřebiče stejně jako pračky, klimatizace a vysavače jsou kuličková ložiska s hlubokou drážkou ideální volbou díky své spolehlivosti a nákladové efektivitě.

4.2 Převodovky a čerpadla

In převodovky , ložiska musí odolat radiálním silám generovaným zabírajícími ozubenými koly. Kuličková ložiska s hlubokou drážkou svým stabilním výkonem a dobrou odolností zajišťují hladký převod. V čerpací zařízení , ať už odstředivá nebo objemová, kuličková ložiska s hlubokou drážkou poskytují spolehlivou rotační podporu při manipulaci s břemeny z oběžných kol nebo pístů.

4.3 Všeobecné průmyslové stroje

Od ventilátory a kompresory k různým ručním elektrickým nástrojům , kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou všudypřítomná. Slouží jako kritické rotační podpěry v těchto zařízeních a jejich jednoduchá konstrukce a snadná instalace výrazně zefektivňují procesy mechanické montáže a údržby.

5. Shrnutí základních výhod

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou velmi oblíbená díky svým několika klíčovým výhodám:

• Vysokorychlostní schopnost : Mohou efektivně fungovat v širokém rozsahu rychlostí a ve vysokorychlostních aplikacích fungují výjimečně dobře.
• Efektivita nákladů : Jejich jednoduchý design a vyspělý výrobní proces vedou k nízkým výrobním nákladům a nabízejí vynikající hodnotu.
• Nízké tření : Nízké tření nejen snižuje spotřebu energie, ale také minimalizuje tvorbu tepla a prodlužuje životnost ložiska i jeho maziva.
• Jednoduchý design a snadná instalace : Jednořadé kuličkové ložisko s hlubokou drážkou má přímou konstrukci s méně náročnými požadavky na uložení hřídele a pouzdra, takže instalace a vyjmutí je rychlé a snadné.

	Výhody jádra kuličkového ložiska s hlubokou drážkou
Funkce	Vysokorychlostní schopnost , nákladová efektivita , nízké tření , jednoduchý design
Výhody	Vhodné pro různé podmínky, nízké výrobní náklady, nízká spotřeba energie, snadná instalace
Aplikace	Elektromotory, domácí spotřebiče, převodovky, čerpadla, obecné stroje

S jejich všestrannost, spolehlivost a nákladová efektivita , kuličková ložiska s hlubokou drážkou hrají základní roli v moderním průmyslu. Nejsou jen součástí, ale zásadním prvkem, který zajišťuje hladký a efektivní provoz bezpočtu mechanických zařízení.

Kuličková ložiska s úhlovým kontaktem: Komplexní přehled

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou specializovaným typem ložiska s valivým tělesem navrženým pro zvládnutí složitých podmínek zatížení. Na rozdíl od kuličkových ložisek s hlubokou drážkou, která jsou primárně optimalizována pro radiální zatížení, jsou ložiska s kosoúhlým stykem navržena tak, aby je bylo možné spravovat radiální i axiální zatížení současně . Tato jedinečná schopnost z nich dělá základní součást v široké škále náročných aplikací, kde jsou přítomny oba typy sil.

Konstrukce a klíčové vlastnosti

Charakteristika kuličkového ložiska s kosoúhlým stykem spočívá v jeho vnitřní geometrii. Oběžné dráhy vnitřního i vnějšího kroužku jsou vůči sobě přesazeny. Tento offset vytváří a kontaktní úhel mezi kuličkami a oběžnými dráhami, když je ložisko pod zatížením. Je to tento specifický konstrukční prvek, který umožňuje ložisku efektivně přenášet a podporovat kombinaci radiálních a axiálních sil.

Typické jednořadé kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem se skládá z těchto klíčových součástí:

• Vnitřní prstenec: Má jednu oběžnou dráhu se specifickou výškou ramen.
• Vnější prstenec: Má jednu oběžnou dráhu se specifickou výškou ramen, která se liší od vnitřního prstence.
• Míče: Valivá tělesa, která jsou obvykle vyrobena z vysoce kvalitní oceli nebo keramiky.
• Klec: Držák, který udržuje kuličky rovnoměrně rozmístěné.

Díky jedinečnému odsazenému provedení zvládne jednořadé kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem pouze axiální zatížení v jednom směru. K podpoře obousměrného axiálního zatížení inženýři často používají dvě ložiska namontovaná v uspořádání “duplex”, jako je back-to-back (DB), face-to-face (DF) nebo tandem (DT).

Schopnost zvládnout kombinované zatížení je nejvýznamnější výhodou ložisek s kosoúhlým stykem. Když je aplikováno radiální zatížení, kontaktní úhel nutí část tohoto zatížení, aby byla převedena na axiální součást. To je důvod, proč jediné ložisko s kosoúhlým stykem nemůže zvládnout čistá radiální zatížení, aniž by bylo axiálně předepnuto proti jiné součásti nebo ložisku. Kombinace radiální a axiální únosnosti je činí ideálními pro aplikace, kde jsou síly složité a vícesměrné, jako jsou převodovky, čerpadla a vřetena.

Nosnost a rychlostní limity

Výkon kuličkového ložiska s kosoúhlým stykem je silně závislý na jeho kontaktní úhel . Jedná se o úhel mezi přímkou spojující body dotyku koule a oběžných drah a přímkou kolmou k ose ložiska. Velikost tohoto úhlu přímo ovlivňuje nosnost a rychlostní limity ložiska.

• Malý kontaktní úhel (např. 15°): Ložiska s menším kontaktním úhlem jsou vhodnější pro vysokorychlostní aplikace . Menší úhel generuje menší tření a teplo, což umožňuje vyšší rychlosti otáčení. Mají však nižší axiální únosnost a používají se především pro aplikace, kde je dominantní radiální zatížení.

• Velký kontaktní úhel (např. 40°): Ložiska s větším kontaktním úhlem jsou konstruována pro manipulaci vyšší axiální zatížení . Větší úhel poskytuje větší povrchovou plochu pro rozložení axiální síly. Díky tomu jsou ideální pro aplikace, kde jsou axiální síly významné, jako jsou čerpadla nebo vřetena obráběcích strojů. Větší kontaktní úhel však také generuje více tepla a není vhodný pro extrémně vysokorychlostní operace.

• Střední kontaktní úhel (např. 25° nebo 30°): Tato ložiska nabízejí vyvážený výkon a poskytují dobrý kompromis mezi radiální a axiální nosností a rychlostí. Jsou běžnou volbou pro univerzální aplikace.

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem se díky své konstrukci a materiálům, ze kterých mohou být vyrobena, dobře hodí pro vysokorychlostní aplikace. Specifická geometrie oběžných drah a kuliček minimalizuje tření, což zase snižuje množství tepla generovaného během provozu. Vysokorychlostní ložiska s kosoúhlým stykem často používají speciální materiály, jako jsou keramické kuličky (nitrid křemíku, Si3N4) a a fenolová pryskyřice or polymerová klec ke snížení hmotnosti a tření, což umožňuje ještě rychlejší provoz.

Předpětí pro zvýšenou tuhost

Jednou z nejvýznamnějších výhod kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem je jejich schopnost být přednastavený . Předpětí zahrnuje aplikaci počátečního axiálního zatížení na ložisko nebo sadu ložisek během montáže. Toto již existující zatížení má transformační vliv na výkon ložiska, především zvýšením jeho tuhost and tuhost .

V mnoha přesných aplikacích, jako jsou vřetena obráběcích strojů, může jakýkoli mírný pohyb nebo vychýlení při zatížení vést ke ztrátě přesnosti. Ložisko bez předpětí má malou vnitřní vůli, také známou jako “end play.” Když je aplikováno vnější zatížení, ložisko musí nejprve “převzít tuto vůli, než může začít nést zatížení. Tento počáteční pohyb, i když nepatrný, může způsobit ztrátu přesnosti a vést k chvění nebo špatné povrchové úpravě při obrábění.

Předpětí účinně eliminuje tuto vnitřní vůli. Kuličky a oběžné dráhy jsou neustále pod tlakovou silou, což zajišťuje, že ložisko je vždy v kontaktu a připraveno unést zátěž. Síla předpětí je větší než jakékoli očekávané vnější zatížení, takže mezi kuličkami a oběžnými dráhami nedochází k žádnému relativnímu pohybu.

Předpětí se nejčastěji provádí použitím dvojice přizpůsobených kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem v duplexním uspořádání. Nejčastější konfigurace jsou:

Konfigurace	Popis	Nosnost	Výhody
Back-to-Back (DB)	Velký konec kontaktního úhlu směřuje ven. Tato konfigurace poskytuje velké efektivní rozpětí pro uspořádání ložisek, což zlepšuje tuhost a odolnost vůči momentovému zatížení. Je to nejběžnější a nejvšestrannější uspořádání strojních vřeten.	Vysoká momentová zatížitelnost a obousměrná axiální únosnost.	Extrémně tuhý , vynikající pro aplikace s vysokým radiálním zatížením a zatížením klopným momentem.
Tváří v tvář (DF)	Velký konec kontaktního úhlu směřuje dovnitř. Efektivní rozpětí je kratší než v konfiguraci DB, takže je méně odolné vůči momentovému zatížení.	Nižší momentová zatížitelnost ve srovnání s DB, ale stále schopné obousměrného axiálního zatížení.	Tolerantnější k nesouososti hřídele nebo pouzdra.
Tandem (DT)	Obě ložiska jsou orientována ve stejném směru a kontaktní úhly jsou rovnoběžné. Zatížení je rovnoměrně rozděleno mezi dvě ložiska.	Nejvyšší axiální únosnost jediným směrem.	Poskytuje dvojnásobnou axiální únosnost než jedno ložisko.

Aplikace

Jedinečná kombinace vysoké kombinované nosnosti, schopnosti vysokých otáček a možnosti předpětí činí kuličková ložiska s kosoúhlým stykem nepostradatelnými v mnoha průmyslových odvětvích.

• Vřetena obráběcích strojů: Jejich schopnost zvládat vysoké rychlosti a značné radiální a axiální zatížení generované během řezných operací v kombinaci s extrémní tuhostí poskytovanou předpětím z nich činí ideální volbu.
• Čerpadla a kompresory: Dokážou efektivně zvládnout současná radiální zatížení z pásů nebo kladek a axiální tahová zatížení z pohybující se tekutiny nebo plynu.
• Automobilové náboje: Moderní automobilová ložiska kol jsou často utěsněná, předpjatá ložisková jednotka s kosoúhlým stykem, která poskytuje kompaktní a odolné řešení pro podporu zatížení kola a zajištění hladkého otáčení.
• Převodovky a převodovky: Používají se k podepření hřídelů při různých radiálních a axiálních zatíženích.
• Elektrické motory: Používá se ve vysoce výkonných motorech, kde jsou faktorem jak vysoká rychlost, tak axiální zatížení ze spirálových ozubených kol nebo jiných součástí.

Hluboká drážka vs. úhlová kontaktní ložiska: podrobné srovnání

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou a kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou dva z nejběžnějších typů ložisek valivých těles. Zatímco oba používají koule jako valivá tělesa, jejich zásadní rozdíly v designu, výkonu a aplikaci je činí vhodnými pro zcela odlišné úkoly.

Nosnost

Nejvýznamnější rozdíl mezi těmito dvěma typy ložisek spočívá v jejich schopnosti zvládat různé typy zatížení.

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou navržena s jedinou nepřerušovanou oběžnou dráhou na vnitřním i vnějším kroužku. Díky tomuto symetrickému designu jsou vysoce účinné při podpoře čistá radiální zatížení , což jsou síly působící kolmo k ose otáčení ložiska. I když dokážou zvládnout určitou úroveň axiálního zatížení (síla rovnoběžná s osou otáčení), jejich kapacita je relativně omezená.

Naproti tomu kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou speciálně navržena pro kombinovaná zatížení , což znamená, že to zvládnou radiální i axiální zatížení současně . Jejich určujícím znakem je kontaktní úhel, vytvářený odsazenými oběžnými drahami, který poskytuje robustní dráhu zatížení pro obě síly. Větší kontaktní úhel umožňuje ložisku unést větší axiální zatížení, zatímco menší kontaktní úhel je vhodnější pro vysokorychlostní provoz s menším axiálním zatížením. Je důležité poznamenat, že jediné ložisko s kosoúhlým stykem zvládne axiální zatížení pouze v jednom směru. Pro zvládnutí obousměrného zatížení musí inženýři použít dvě ložiska v duplexním uspořádání.

Aplikace

Výrazné nosnosti těchto ložisek přímo ovlivňují jejich typické aplikace.

Díky své jednoduchosti, vysoké radiální nosnosti a relativně nízké ceně jsou kuličková ložiska s hlubokou drážkou tahounem světa ložisek. Používají se v bezpočtu aplikací, kde je primární síla radiální a rychlosti otáčení jsou střední až vysoké, jako např elektromotory , domácí spotřebiče , a dopravníkové válečky .

Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem jsou vyhrazena pro aplikace, které vyžadují vyšší přesnost, větší tuhost a schopnost zvládat významná kombinovaná zatížení. Jsou kritickými součástmi v vřetena obráběcích strojů , kde je pro přesnost řezu vyžadována nesmírná tuhost a přesnost. Používají se také v čerpadla a kompresory a dovnitř automobilové náboje , kde rotující hřídele zažívají jak radiální, tak významné axiální tahové zatížení.

Složitost návrhu a instalace

Jednoduchost ložisek s hlubokou drážkou umožňuje jejich konstrukci a instalaci přímočaře, zatímco ložiska s kosoúhlým stykem vyžadují pečlivé plánování a přesnou montáž.

Neoddělitelné provedení ložisek s hlubokou drážkou zjednodušuje instalaci. Jednoduše se přitlačí na hřídel a do pouzdra. Protože nevyžadují předpětí, instalace je poměrně rychlá a nevyžaduje specializované nástroje ani složité výpočty.

Konstrukce a montáž ložisek s kosoúhlým stykem jsou daleko složitější. Jednořadá ložiska jsou oddělitelná a často vyžadují montáž do a duplexní uspořádání zvládnout obousměrné zatížení a především umožnit předpětí . Instalace sady duplexních ložisek vyžaduje pečlivou pozornost k detailu. Ložiska musí být namontována se správnou orientací (zády k sobě, tváří v tvář nebo tandem) a musí být použito specifické axiální předpětí. Nesprávné předpětí může vést k nadměrnému vzniku tepla, předčasnému selhání nebo ztrátě tuhosti a přesnosti.

Cena a tuhost

Rozdíly v designu, přesnosti výroby a složitosti instalace také vedou k významným rozdílům v ceně a tuhosti.

Kuličková ložiska s hlubokou drážkou jsou sériově vyráběna s vysokým stupněm standardizace. Jejich jednoduchý design a vysoké objemy výroby z nich dělají a nízkonákladová varianta pro univerzální aplikace.

Kuličková ložiska s úhlovým stykem jsou přesné součásti. Často jsou vyráběny do vyšších tolerančních tříd (např. ABEC-7, ABEC-9) a vyžadují specializované procesy broušení. Při prodeji jako sladěná duplexní sada pro předpětí jsou náklady ještě vyšší. V důsledku toho jsou ložiska s kosoúhlým stykem výrazně dražší než ložiska s hlubokými drážkami.

To je možná nejkritičtější rozdíl ve výkonu. Tuhost týká se odolnosti ložiska proti vychýlení při působícím zatížení. Ložiska s hlubokou drážkou mají nižší vlastní tuhost a nelze je předepnout, aby se zvýšila bez poškození ložiska. Naproti tomu konstrukce ložisek s kosoúhlým stykem’ umožňuje předpětí , což je klíč k jejich vynikající tuhosti. Předpětí aplikuje počáteční axiální zatížení, které eliminuje vnitřní vůli (koncovou vůli). Ložiska jsou již pod tlakovou silou, což vede k sestavě s extrémně vysoká tuhost a minimální házení, což je rozhodující pro přesné aplikace.

Souhrnná tabulka

Funkce	Ložiska s hlubokou drážkou	Úhlová kontaktní ložiska
Radiální nosnost	Vysoký	Vysoký
Axiální nosnost	Omezené, Nízké	Vysoká, zvládne obousměrná zatížení (při spárování)
Typické aplikace	Motory, spotřebiče, obecné stroje	Vřetena obráběcích strojů, čerpadla, automobilové náboje, vysoce přesná zařízení
Instalační složitost	Jednoduchý , připraveno k použití, není potřeba žádné předpětí	Komplexní , vyžaduje přesnou montáž a předpětí
Náklady	Nízká , standardizovaná hromadná výroba	Vysoký , přesná výroba, často prodávaná jako sladěné sady
Tuhost	Dolní , nelze předem načíst	Extrémně vysoká , lze předem načíst, aby se eliminovala vůle
Primární výhoda	Všestrannost, nízká cena, snadná instalace	Vysoká tuhost, vysoká přesnost, rukojeti kombinované zatížení