Kloubová ložiska – ocel nebo plast?
26.09. 2017by Admin E-konstruktér
Každá možnost má své klady a zápory, svou vlastní jedinečnou sadu výhod, nevýhod a omezení.
Kloubová ložiska jsou ideální pro podporu rotačního a
lineárního pohybu v širokém spektru aplikací od obalové a zemědělské techniky
až po lékařské přístroje a posilovací stroje. Nicméně výběr mezi plastovým nebo
ocelovým kloubovým ložiskem často nenastává, protože mnoho konstruktérů je
zvyklých na ocel bez ohledu na zvažování jiných alternativ. Avšak plastová a
ocelová kloubová ložiska mají svůj vlastní jedinečný soubor výhod, nevýhod a
omezení.
Ocelová a plastová kloubová ložiska vykazují různé
charakteristiky, které jsou spojeny s jejich konstrukcí a použitými
konstrukčními materiály. Většina ocelových kloubových ložisek se skládá ze tří
částí: pouzdra, otočného ložiska a kuličkového ložiska. Plastový kulový kloub
však obsahuje pouze dva díly: pouzdro a kuličku.
Konfigurace ocelového kloubového ložiska způsobuje, že se
otáčí jak s hřídelem, tak s kuličkou vůči pouzdru. To kompenzuje úhlovou
nesouosost přesouváním kuličky vzhledem k pouzdru. Naproti tomu v plastovém
kloubovém ložisku se hřídel otáčí vzhledem ke kuličce. Stejně jako jejich
ocelové protějšky, plastová kloubová ložiska také kompenzují úhlové odchylky
tím, že přemísťují kuličku vůči pouzdru. Například plastové kloubové hlavy,
které nabízí společnost igus Inc., jsou navrženy pro rotační a lineární
aplikace, kde se kloubová hlavice kulového kloubu potřebuje mírně pohybovat,
aby kompenzovala nesouosost hřídele.

Dvě velké výhody plastových kloubových ložisek jsou, že
nevyžadují pravidelné domazávání a jsou vysoce odolné vůči korozi a nemohou
zrezavět. Přestože jejich ocelové protějšky nabízejí vyšší pevnost, plastová
kloubová ložiska jsou k dispozici s pevností v tahu 24 650 psi při teplotě 60
°F a při použití standardních materiálů.
Srovnání kloubových hlavic
- Plastová kloubová ložiska od určitých výrobců, například od
společnosti igus, jsou samomazná, což znamená, že nevyžadují žádnou údržbu.
Avšak kovové kloubové hlavice je třeba pravidelně domazávat.
- Plastová kloubová ložiska mají o polovinu menší hmotnost než
kovová kloubová ložiska. Tato vlastnost může snížit celkovou hmotnost a
požadavky na hnací sílu systému.
- Kloubové hlavice vyrobené z plastu poskytují mnohem vyšší
tlumení vibrací ve srovnání s jejich protějšky vyrobenými z kovu. Plastové
materiály jsou samy o sobě schopné absorbovat vibrační síly mnohem účinněji než
ocel.
- Absence vnějších maziv činí plastové kloubové hlavice vhodné
pro čistá i pro znečištěná prostředí. Žádná maziva ani oleje nejsou přítomny,
aby prosakovaly ven a kontaminovaly citlivé pracovní prostory, a nečistoty a
prach nemají nic, k čemu by se přilnuly na povrchu ložisek, aby jinak mohly
snižovat jejich životnost.
- Plastové ložiskové materiály jsou extrémně odolné vůči
korozi způsobené účinkem působení vody, chemických látek, soli, UV záření aj. tento typ expozice, a to i krátkodobý, může být katastrofální pro kovová
ložiska, která mohou rychle podléhat korozi nebo se jinak poškodit.
- Plastová kloubová ložiska lze použít pro všechny typy
pohybu, včetně rotačních, oscilačních a lineárních.
Na druhé straně:
- Plastová kloubová ložiska mají nižší statickou nosnost než
kovová kloubová ložiska. Pokud jsou přítomny velké síly, může být nezbytné
použití kloubových hlavic z oceli nebo kovů.
- Ve srovnání s kovem, plast nabízí nižší utahovací moment –
příliš velký moment způsobí prasknutí plastu.
- Při upevňování koule ložiska pomocí šroubu je nutná kovová
objímka, aby šroub nepoškodil plastovou kouli.
- Vzhledem k tomu, že plast neodvádí teplo tak účinně jako
kovy, když dojde k tření mezi plasty, je možný vyšší nárůst tepla než u
kovových kloubových ložisek vyžadujících domazávání.
- Plastová ložiska mají vyšší toleranci (E10) ve srovnání s
ocelovými ložisky (H7).