1. UVOD

Brz razvoj tehnike i njena široka primena dovodi do razvoja i stalnog usavršavanja tehničkih sistema (mašina), njihovih sklopova, podsklopova, elemenata i slično. Jedan od najvažnijih elemenata svake mašine je i ležaj u kojem se oslanja rukavac osovine i vratila, a postoje dve grupe: klizni i kotrljajni.

Obrtanjem rukavca u neposrednom kontaktu sa posteljicom dolazi do pojave trenja na njihovim dodirnim površinama. Ovako nastalo trenje prouzrokuje znatne gubitke energije, kao i štetno zagrevanje i habanje delova u kontaktu. Da bi se ova pojava ublažila to jest, da bi se većim delom smanjile štetne posledice, potrebno je dodirne površine podmazati. Pod podmazivanjem ležaja podrazumeva se stvaranje zazora tj, odvajanje posteljice ležaja od rukavca vratila slojem maziva. Obično se u ležajima javljaju tri vrste trenja i to:

- trenje suvih površina koje se nesme dopustiti,- trenje poluokvašenih površina se javlja kada su rukavac i posteljica delimično odvojeni

slojem maziva, a delimično se dodiruju neposredno,- trenje okvašenih površina ima za potpuno razdvajanje rukavca i

posteljice slojem maziva, te je stoga ovo pravilan način podmazivanja,

Materije koje u određenim radnim uslovima mogu zadržati i stvoriti uslove pogodnosti u smanjenju otpora trenja površina u kontaktu, nazivamo mazivima, a postupak koji omogućava takve uslove podmazivanjem. Iz pomenutog se može zaključiti da je mazivu poverena uloga u smanjenju trenja i svih njegovih neželjenih posedica, kao i niz drugih zadataka kao što su: odvođenje toplote koja nastaje u kontaktu dodirnih površina, zaptivanje izvesnih mašinskih elemenata tehničkog sistema, amortizaciju udara u radu (kod harmoničnog i udarnog opterećenja), zaštita tehničkog sistema od korozivnog dejstva sredine, čišćenje i ispiranje mašinskih delova tehničkih sistema. Da bi se izvršilo podmazivanje potrebno je imati sistem za podmazivanje (pojedinačni i centralni) i uređaje za podmazivanje .Cilj ovog seminarskog rada jeste da prikaže karakteristike kliznih ležajeva, njihovu podelu i materijala od kojih se izrađuju.

1

2. KLIZNI LEŽAJEVI

Ležajevi su mašinski elementi u kojima se oslanjaju rukavci osovina i vratila, a smešteni su u ležista (kućišta).Osnovne dimenzije i oblik radnih površina ležajeva moraju odgovarati dimenzijama i obliku rukavca. Prema konstrukciji, lezajevi se mogu podeliti u dve osnovne grupe:

l. Klizni ležajevi, kod kojih je rukavac u neposrednom dodiru sa posteljicom ležajeva.2. Kotrljajni lezajevi, kod kojih se rukavac pri okretanju kotrlja preko posrednika (kuglica, valjaka, burića) koji se nalaze između rukavca i ležaja .Prema pravcu delovanja sila, ležajevi mogu biti:- radijalni (poprečni)- aksijalni (uzdužni)- kombinovani, kod kojih istovremeno deluju poprečne i uzdužne sile.Kod kliznih ležajeva postoji rukavac u neposrednom dodiru sa posteljicom, te pri okretanju rukavca nastaje trenje klizanja. Izrađuju se kao zasebne konstrukcije, ili zajedno sa ostalim delom konstrukcije (mašine).Dobre osobine kliznih ležajeva su : vrlo jednostavne konstrukcije, nisu osetljivi na udare, imaju miran rad, pogodni su za velike obodne brzine, a u slučaju oštećenja moguća je popravka .Lose osobine kliznih ležajeva su: pružaju veliki otpor pri pokretanju i zaustavljanju, ne mogu se opteretiti u svim radijalnim pravcima, zahtevaju dobro održavanje i podmazivanje, troše relativno mnogo maziva, pre stavljanja u redovni pogon moraju se razraditi.

2.1. Radijalni klizni ležajevi

Ovi ležajevi primaju opterećenja koja deluju pod uglom od 90° prema osi ležaja. Izrađuju se kao jednodelni i dvodelni.Na slici l. prikazan je jednodelni klizni ležaj koji se sastoji iz kućišta (1) i posteljice (2). Posteljica je u neposrednom dodiru sa rukavcem, a postavlja se u kućište. Protiv okretanja osigurana je vijkom (3), a kroz otvor (4) u kućištu vrši se podmazivanje ležajeva.

Jednodelni ležajevi primenjuju se kod rukavaca na koja se ležaj može aksijalno navući, a to je slučaj kod spoljnih rukavaca bez naslona. Nedostatak jednodelnih ležaja je što se klizna površina vremenom istroši, tako da se poveća zračnost i pojača oscilacija rukavca. Kada zračnost pređe dozvoljenu granicu, mora se zameniti posteljica (čaura), pošto se zračnost kod ovih ležajeva ne može regulisati. Izuzetak čine ležajevi sa posteljicom koja je konusna sa spoljne strane i prorezana po dužini (slika 2.). Krajevi ove posteljice su cilindrično produženi i imaju navoj. Zračnost u ležaju reguliše se uzdužnim pomeranjem posteijice pomoću navrtki, a našli su primenu kao glavni ležajevi tokatskih strugova .

Slika 1. Jednodelni klizni ležaj

2

Slika 2. Klizni ležaj sa prorezanom konus čaurom

Dvodelni ležajevi (košuljica i kućište iz dva dela) primjenjuju se na mestima gde se ne može postaviti jednodelni ležaj, a to je slučaj kod unutrašnjih rukavaca i spoljnih rukavaca sa naslonom. Postoji niz konstrukcija dvodelnih ležajeva kao što su: transmisijska, ležajevi za dizalice, glavni ležajevi motora itd. Jedna od varijanti je i segmentni ležaj (sl.3) gde se segmenti (1) oslanjaju na telo ležaja. Protiv pomicanja su osigurani sa civijama (2) koje su pomerene prema kraju segmenta u smeru obrtanja vratila. Segmenti su samopodesivi u toku rada, zauzimaju najpovoljniji položaj, pri čemu se stvaraju uljni klinovi, nezavisni jedan od drugog .

3

Slika 3. Šema segmentnog ležaja

PrtSjfck A-B

4

3. MATERIJALI ZA IZRADU ČAURA (POSTELJICA)

Videli smo da posteljica ležaja ima neposredan dodir sa rukavcem te zbog toga se za posteljice bira materijal koji ima optimalne eksplotacione karakteristike kao što su:

- otpornost prema koroziji i habanju,- izdržljivost na pritiske i udare,- mali otpor trenja,- sposobnost dobrog prilagođavanja rukavacu i da bude mekši od rukavca,- dobro primanje i raspoređivanje maziva,- dobro odvođenje toplote stvorene trenjem,- približno isti koeficijent širenja materijala rukavca i materijala posteljice,- mali koeficijent trenja,

Za izradu posteljica upotrebljavaju se sivi liv, čelicni liv, čelik, bronza, mesing, srebro, legure aluminijuma, magnezijuma, kadmijuma, beli metal, sinterovani materijali, drvo, veštačke mase, ugljen-grafitni materijali, plastiče mase i guma. Posteljice kod radijalnih ležaja imaju oblik čaure, kod aksijalnih oblik koluta ill kružne ploče, a kod pravolinijskih vođica imaju oblik ploče ili šine (staze).Sivi liv je podešen za posteljice sporohodnih vratila pri malim brzinama (do 3,5 m/s) i malim pritiscima (do 80 N/cm2), a kod povremenog rada dozvoljava se pritisak do 600 N/cm2. Primjenjuje se kod ležajeva dizalica, ukrštenih glava, drobilica, transmisija i si. Osetljiv je na udare, podnosi temperature do 100°C, a nosivost i opšta svojstva poboljšavaju se zalivanjem posteljice belim metalom ili nekom drugom ležajnom legurom .Čelik i čelicni liv podnose veće pritiske i brzine, ali se posteljice redovno zalivaju ležajnom legurom.Bronza se upotrebljava za izradu punih posteljica, ili se sa njom zalivaju posteljice od sivog liva i čelika. Podnosi velike površinske pritiske pri znatnim brzinama klizanja. Odlikuje se dovoljnom čvrstoćom i daje vrlo glatke površine, ali je relativno skupa. Za izradu posteljica najčešće se upotrebljavaju kalajna, olovna i fosforna bronza.

- Kalajna bronza podešna je za posteljice izložene velikim opterećenjima i udarima. Postojana je prema koroziji i podnosi visoke temperature. Dozvoljava površinski pritisak do 600 N/cm2 i brzine klizanja do 4,5 m/s. Primjenjuje se za ležajeve mašina u prehrambenoj indusriji.

- Olovna bronza može primiti veća opterećenja nego kalajna, te je otporna prema habanju i pruža neznatan otpor trenja pri pustanju mašine u rad. Pri naročito teškim uslovima rada čelične posteljice zalivaju se olovnom bronzom. Dozvoljava pvršinski pritisak do 1200 N/cm2

i brzine klizanja do 5 m/s. Primjenjuje se za teško opterećene lokomotivske i slične ležaje.- Fosforna bronza upotrebljava se za posteljice izložene vrlo visokim pritiscima (npr.

valjaonički uređaj). Pruža mali otpor trenja, tvrda je i otporna na habanje.

5

- Aluminijumska bronza i legure na bazi aluminijuma sa dodatkom gvožđa otporne su na habanje i koroziju i odlikuju se velikom čvrstoćom, pa se koriste za ležajeve sa jako promjenjivim opterećenjima.

Mesing se upotrebljava za manje opterećene posteljice, u prvom redu jednodelne i za manje brzine. Lošije su mu antifrikcione osobine od bronze, poseduje žilavost, dobro podnosi udare i otporniji je na habanje od bronze.Beli metal je legura bakra, kalaja, olova i antimona. Zbog male čvrstoće, upotrebljava se isključivo kao zalivak u posteljici od sivog liva, čelika ili bronze. Debljina zalivka (košuljice) kreće se od 0,5 do 6,0 mm. Podnosi pritisak od 400 N/cm2 i brzinu klizanja do 6 m/s. Koristi se za prevlačenje površina ležajeva za koje su neophodne najbolje antifrikcione osobine materijala, ako je debljina uljnog sloja mala i ako su teški radni uslovi. Dobro se lije i dobro prijanja za podlogu. Čvrstoća belog metala je mala, pa se zato nanosi u tankom sloju na bronzanu ili čeličnu posteljicu. Odlično se prilagođava radnim uslovima i daje vrlo glatke površine, ima nisku temperaturu topljenja i osjetljiv je na udare.Aluminijumske legure služe za izradu posteljica koje mogu primiti pritisak do 4000 N/cm2 i brzine klizanja do 8 m/s. Dobro odvode toplotu. Nedostatak im je što se, povišenjem temperature, smanjuje zračnost u lezaju i sto imaju veliki koeficijent trenja, zbog cega se moraju dobro podmazivati. Upotrebljavaju se za ležaje motora sa unutrašnjim sagorijevanjem.Sinterovani materijali za izradu posteljica dobijaju se od smeše željeza, bakra, cinka, olova, kalaja i grafita u prahu koja se presuje u kalupe oblika posteljice, a zatim prži. Ovakve posteljice su porozne do 35%. Šupljine u posteljici natope se toplim uljem koje za vreme rada ležaja, usled pritiska i povišene temperature, izlazi iz pora i vrši podmazivanje. Nakon prekida rada smenjuje se za ležajeve mašina i ležaj se ohladi i ulje se ponovo vraća u pore. Takvi ležajevi troše malo maziva, ne prljaju okolinu i sami se podmazuju. Zbog toga se primenjuju u pogonima gde se zahteva velika čistoća (prehrambena industrija), kao i mestima gde je otežano podmazivanje. Podnose pritiske do 1000 N/cm2 uz obodne brzine do 5 m/s .Veštačke mase za posteljice su smeše veštačkih smola, drveta tekstilnih vlakana, papira, azbesta i slično. Posteljice se izrađuju presovanjem pod visokim pritiskom i temperaturom. Otporne su na habanje, ne zahtevaju mnogo maziva, ali loše odvode toplotu. Zbog toga su podložne zagrevanju i deformaciji pa ih treba dobro hladiti obilnim podmazivanjem. Podnose pritiske do 1200 N/cm2 i obodne brzine do 6 m/s.Ugljen-grafitni materijal je hemijski stabilan u mnogim agresivnim tecnim i gasnim sredinama. Antifrikciona svojstva mu se znatno menjaju u zavisnosti od radnih uslova i materijala rukavca. Materijal je knit i porozan. Dodaci bakra, srebra, bronze, belog metala i drugih materijala povećavaju mu mehaničke karakteristike. Primenjuje se i bez podmazivanja .Plastične mase koje se koriste za ležaje, imaju mali koeficijent trenja i malu sposobnost da se prilagođavaju obliku rukavca. Za izradu se koriste termoplastični (najčešće sipas) i termoreaktivni (najčešće tekstolit) materijali. Zazor izmedu rukavca i posteljice je veci za 15-30 % nego kod metalnih posteljica (zazor je 0,005 d, a odnos prečnika i dužine se usvaja b/d=l).Guma se primjenjuje kod ležajeva koji rade u vodi i hemikalijama, tvrdoce 65-80 HSh (sora).

3.1. Konstrukcioni oblici posteljica

Uobičajeni oblik dvodelne i jednodelne čaure prikazani su na slici4 i slici 5 sa kanalima za dovod maziva i podmazivanje. Treba imati na umu da se kanali izrađuju uvek u neopterećenom delu posteljice pod uglom 90°-150°, mereno od pravca otpora oslonca suprotno od smera okretanja rukavca. Na dimenzije kanala u ovom radu nije posvećena pažnja, vec na njihov oblik i izvedbu. Kod dvodelnih posteljica zazor se može podešavati pomoću tankih podmetača (obično mesingana traka debljine 0,02-

6

0,05 mm). Posteljice se montiraju u kućište ležaja najčešće sa tolerancijskim spojem: H7/f6 ,H7/k6 H7/n6 , H7/r6 .

Slika 4. Dvodelna posteljica1. uzdužni kanal, 2. ulazni otvor,

3. dovodni kanal, 4. obod posteljice5. deo rupe za vijak za fiks. posteljice

Slika 5. Jednodelna posteljice sa kanalima za podmazivanje

Na slici 6 je prikazana posteljica sa zalivkom od ležajne legure gde su parametri sa slike: s=d/85 + 1,5 (mm) za psteljicu od SL, s=d/140 + 0,5 (mm) za posteljicu od celika, si=l,5s , e=3s , max ei=15s, l=(2-4)s, max li=20s,

Slika 6. Posteljica sa zalivkom

Troslojne metalne posteljice izrađuju se manjh dimenzija: na čeličnu podlogu (posteljicu) nanosi se osnovni sloj od bronze debljine 0,4-0,6 mm, a zatim po njemu klizi sloj od belog metala debljine 0,015-0,035 mm.Tankozidne višeslojne posteljice sa antifrikcionim slojem na bazi plastičnih masa izrađuju se od višeslojnih traka za ležaje, debljine 0,5-4,0 mm, po pravilu savijanjem. Višeslojne trake se sastoje od osnovnog čeličnog sloja na kom je nanešen tanki porozni sloj kalaja ili kalajne bronze debljine 0,2-0,4 mm, a čije su pore popunjene i preko koga je prevučen tanki sloj (obično manji od 0,1 mm) na bazi plastičnih masa koji ima dobra antifrikciona svojstva. Najtanje ležišne posteljice se izrađuju od trake debljine 0,4-1 mm, specijalnog sastava (npr. legura AIMg3 sa antifrikcionim slojem plastične mase PTFE, olova i tečnog stakla).

7

4. AKSIJALNI KLIZNI LEŽAJEVI

Manje uzdužne sile mogu preneti i radijalni ležaji preko naslona rukavaca, a za prihvatanje većih uzdužnih sila u osovinama i vratilima potrebni su aksijalni ležaji. Na slika7 prikazana je jedna od izvedbi aksijalnog ležaja (ležaj sa segmentima tzv. Micelov ležaj koji se koristi za vrlo velike uzdužne sile). Segmenti su smešteni radijalno u donjem delu ležaja i fiksirani sa dve civije koje im dozvoljavaju određen nagib. Segmenti i klizni greben su potopljeni u ulju, a klizne površine segmenata su obložene belim metalom

Slika 7. Aksijalni ležaj sa segmentima

Za velike uzdužne i ujedno poprečne sile kod horizontalnih vratila može se upotrebiti grebenasti ležaj slika 8, čiji je osnovni nedostatak da se zbog netačnosti izrade sila ravnomerno ne prenosi na grebene, a podmazivanje se vrši pomoću prstena

Slika 8. Grebenasti ležaj

8

5. ZAKLJUČAKBrzim razvojem tehnike dovodi do razvoja tehničkih sistema (mašina), njihovih sklopova, podsklopova, elemenata i slično. Kao jedan od elemenata su ležajevi koji se po konstrukciji dele na klizne i kotrljajne. Videli smo da posteljica ležaja ima neposredan dodir sa rukavcem, zbog toga se za posteljicu bira materijal koji ima optimalne eksplotacione karakteristike tj. veliku čvrstoću protiv habanja pri površinskom pritisku i mali koeficijent trenja. Ti materijali su metalni, nemetalni, metalokeramički, guma kao i kombinacija gore pomenutih koji su posledica brzog razvoja tehnike i njene primene .

9

LITERATURA1. Adamovic Z.,Stefanovic S.,Josimovic Lj.,Momcilovic 0.,Jevtic IM.,Jovanov G.,Podmazivanje masina , Beograd, 2003. god. Z.Vitas D., Trbojevic M., Masinski element! I i II, Beograd , 1968. godS.Ivkovic B., RacA., Savic V., "Tribologijaitehnikapodmazivanja",Beograd,19g

10