Jakie są łożyska kulkowe?
Łożyska kulkowe, znane również jako łożyska toczne, są małymi metalowymi lub ceramicznymi kulkami stosowanymi w wielu zastosowaniach do zmniejszania tarcia między wałami i osiami. Często stosuje się je szeregowo w celu absorpcji ciężaru na ruchomej części lub w indywidualnych klatkach w celu zmniejszenia tarcia w zespołach osi. Większość z nich jest produkowana z zachowaniem bardzo wysokich standardów okrągłości, ponieważ każde odkształcenie może spowodować nieoczekiwane uszkodzenie części ruchomych.
Koncepcję łożysk kulkowych można prześledzić od czasów Cesarstwa Rzymskiego, ale wiele źródeł przypisuje Leonardo da Vinci pierwsze praktyczne projekty. Jednak dopiero w 1791 r. Walijski twórca karetki i wynalazca Philip Vaughan opatentował pierwszy zespół osi, aby z nich skorzystać. Poprzednie osie suportu ostatecznie zużyłyby się pod wpływem tarcia, ale zastosowanie łożysk kulkowych Vaughan wyeliminowało bezpośredni kontakt między wałem napędowym a osią.
Po ich wczesnym użyciu w wałach napędowych inżynierowie fabryki znaleźli inne zastosowania na arenie produkcyjnej. Poszczególne części można łatwo przesuwać po rampach wyposażonych w te łożyska. Maszyny napędzane silnikiem stały się bardziej wydajne, ponieważ zmniejszały tarcie między częściami. W przeciwieństwie do innych rodzajów łożysk, łożyska kulkowe umożliwiają zarówno ruch obrotowy, jak i osiowy, co zwiększyło wszechstronność konstrukcji maszyny.
Jednym z najczęstszych przykładów łożysk kulkowych w akcji jest rolka. Cztery koła są przymocowane do dwóch osi w dolnej części bagażnika. Dokładniejsza kontrola tych kół ujawnia zbiór małych metalowych kulek otaczających oś. Gdy łyżwiarz kładzie swój pełny ciężar na kołach, każda piłka tymczasowo przejmuje obciążenie. Gdy łyżwiarz pcha się do przodu, toczą się po torze wokół osi. Ponieważ łożyska kulkowe są idealnie okrągłe i gładkie, między nimi powstaje bardzo małe tarcie. Pozwalają łyżwiarzowi poruszać się po linii prostej z niewielkim oporem.
Produkcja łożysk kulkowych jest zaskakująco podobna do formowania kulek z ciasta. Zapas drutu metalowego o średnicy w przybliżeniu takiej samej jak łożyska umieszcza się w maszynie z dwiema płytkami zaprojektowanymi jako półkule. Gdy dwie połówki są ze sobą silnie połączone, powstaje szorstka metalowa kula. Problem polega na tym, że niektóre dodatkowe odłamki metalu zwane flashowaniem wciąż pozostają. Kulki są następnie umieszczane w innej maszynie, która usuwa obróbkę blacharską, aby stworzyć idealny stan okrągłości.
Ta druga maszyna składa się z dwóch rowkowanych płyt, jednej z otwartym wycięciem do przyjmowania łożysk kulkowych. Gdy ta maszyna wypełnia się niedokończonymi kulkami, górna rowkowana płyta zaczyna obracać się w różnych kierunkach nad nieruchomą dolną płytą. Ta akcja jest podobna do gotowania przy pomocy rąk, aby uformować kulki ciasta. Pierwsze przejście przez tę maszynę usuwa obróbkę blacharską i pomaga łożyskom uzyskać dość jednolity rozmiar.
Drugi przebieg tej samej maszyny dodaje do mieszanki płyn smarujący i ścierniwo. Łożyska kulkowe są szlifowane do dokładnych rozmiarów przez działanie materiałów ściernych. Gdy kulki osiągną akceptowalny rozmiar i jednorodność, trzeci cykl wykorzystuje środek polerujący, aby nadać im połysk zmniejszający tarcie. Wszystkie łożyska poddawane są końcowej kontroli w celu sprawdzenia niedoskonałości, zanim zostaną dopuszczone do użytku w innych zastosowaniach.