Лежај

Уколико сте тражили намештај лежај, погледајте чланак Kревет.

Лежај је механички елемент који служи за смањење трења у лежиштима осовине. Постоји више врста лежајава различитих намена: куглични лежај, ваљкасти лежај за већа оптерећења али са нешто већим коефицијентом трења, игличасти лежај који је врста ваљкастог са тањим ваљцима, конусни лежај који може да трпи и аксијално оптерећење, клизни лежај за веће коефицијенте трења, и магнетни лежај кад је коефицијент трења практично непостојећи. Летећи и лежећи лежајеви су лежајеви који се налазе на радилици: лежећи су они који се не крећу приликом окретања радилице.

Експлозиони цртеж кугличног лежаја.

Приказ рада кугличног лежаја.

Лежај, у машинству, је машински део који служи за ношење, вођење или ослањање покретних делова (на пример осовине, вратила, њихајне полуге, точковаа и слично) на мирујуће делове (на пример постоља, кућишта и слично). Уз преношење сила с једног машинског дела на други, основни му је задатак смањивање трења између њих. Према смеру деловања сила, лежај може бити попречни и уздужни:

• попречни или радијални лежај преноси искључиво силе окомите на осу лежаја, а
• уздужни или аксијални лежај преузима оне силе које делују у смеру његове осе. Постоји и комбиновани, радијално-аксијални лежај.

Према начину рада лежајеви се деле на:

• клизне лежајеве и
• котрљајуће или ваљне лежајеве.^[1]

Исправан рад лежајева је често од пресудног значења за исправан рад и век трајања машина и направа у које су уграђени. Због тога је врло важно одабрати најприкладнију врсту, одабране лежајеве правилно прорачунати, те узети у обзир упутства за њихову уградњу у конструкцијски склоп машине или направе. При томе се морају узимати у обзир бројни чиниоци, као што су пречник осовине или вратила, начин оптерећења, брзина вртње (број окретаја), захтевани животни век, услови рада (температура, прашњава околина), и тако даље.^[2]

Историја

Попречни дводелни клизни лежај као комплетан склоп машине или направе.

Једноставни попречни клизни лежај с рукавцем (унутра) и блазиницом (спољни део) кружног облика, настаје само једна клизна површина са својим „уљним клином” који осигурава хидродинамичко подмазивање.

Једноставни куглични лежај.

Самоподесиви куглични лежај.

Ваљкасти лежај.

Стожасти или конични лежај.

Игличасти лежај.

Аксијални ваљкасти лежај.

Магнетно огледало је основни начин рада електродинамичког магнетног лежаја.

Једноставни куглични лежајеви с кавезом.

Стожасти или конични лежаји.

Изум котрљајућег лежаја, у облику дрвених ваљака који подупиру или носе лежај који се помера, сеже од давнина и могуће је да претходи проналаску точка који се окреће на равном лежају који се користи за транспорт.

Иако се често тврди да су Египћани користили ваљкасте лежајеве у облику дебла испод саоница,^[3] то су модерне шпекулације.^[4] Цртежи Египћана у гробници Дјехутихотепа приказују процес премештања масивних камених блокова на саоницама као коришћење подметача подмазаних течношћу који би представљали клизне лежајеве.^[5] Постоје и египатски цртежи клизних лежајева који се користе са ручним бушилицама.^[6]

Клизни лежајеви ушли су у употребу проналаском точка, дакле давно пре нове ере, а данас је то машински део који нас прати на сваком кораку: од ручног сата (промери од 0,3 до 0,6 , оптерећења од неколико ) до огромних клизних лежајева ваљаоничких станова (пречници преко 1000 , оптерећења преко 40 ). Између делова у релативном кретању налази се танки слој уља или уљни филм, дебљине реда величине 2 до 50 .

Ваљни лежај патентирао је велшки изумитељ Филип Вон 1794, а први је применио у Француској Жил Сурире 1869, на педалима за бицикл. Код њих се између делова у релативном кретању (унутрашњег прстена везаног за осовину и спољног прстена везаног за кућиште) налазе ваљна тела пречника реда величине 2 до 50 .

Врсте лежајева

Према начину рада лежајеви се деле на клизне лежајеве и котрљајуће или ваљне лежајеве. Према смјеру дјеловања сила, лежај може бити попречни и уздужни.

Клизни лежај

Главни чланак: Клизни лежај

Клизни лежај омогућава вођење покретних машинских делова (осовине, вратила) и пренос оптерећења с рукавца осовине или вратила на блазницу лежаја. Клизне површине подмазане су уљем, а ређе машћу или крутим средствима за подмазивање. Према деловању оптерећења разликују се радијални и аксијални клизни лежајеви. Постоје још и клизни лежајеви за вођење који служе само за вођење осовине или вратила, а не преносе никаква спољна оптерећења.^[7]

У клизном лежају, лежајни део осовине или вратила (чеп или рукавац) ослања се на глатку, издашно подмазивану цилиндричну површину. Она је редовно израђена од материјала мекшег од материјала чепа; смештена је у кућишту, а назива се блазиница. Клизни лежај израђује се као затворени (очни), с једноделном блазиницом, или као отворени, с дводелном блазиницом. Самоприлагодљиви лежај има блазиницу везану с кућиштем преко кугласте површине, па се оса лежаја може прилагодити положају осе вратила или осовине. Блазинице се најчешће израђују од белог метала (легура калаја, бакра, олова и антимона), бронзе или од синтерисаних метала, а у посебним случајевима од пластике, гуме, дрва и других материјала. За подмазивање редовно служи минерално или синтетско уље, а код гумених блазиница вода. Предност клизнога лежаја је бешуман рад, добро амортизовање удараца, мања осетљивост на нечистоће, већа толеранција при изради и лакше поправке.

Начин рада и подмазивање клизних лежајева

Основна намена подмазивања клизних лежајева јесте смањење трења и тиме смањење губитака снаге, смањење трошења и тиме повећање века трајања лежаја, те смањење загрејавања и тиме спречавање зарибавања лежајева. Ова три циља остварују се добрим подмазивањем, при којем су површина рукавца и блазинице лежаја раздвојене танким слојем уља (уљним филмом), у којем влада текуће трење. Према томе, код идеалног клизног лежаја нема трошења. Добри лежајеви могу под повољним околностима радити без видљивог трошења, с практично неограниченом трајности. То је последица развоја трибологије – науке о трењу, трошењу и подмазивању. За постизање текућег трења потребно је у слоју мазива осигурати притисак који омогућава равнотежно стање с спољним оптерећењем лежаја. Ово се постиже хидростатичким или хидродинамичким начином подмазивања.

Котрљајући или ваљни лежај

Главни чланак: Ваљни лежај

Ваљни лежај омогућује, слично као и клизни лежај, вођење покретних машинских делова, уметнутих у одговарајуће кућиште. Састављени су од унутрашњег и спољног прстена (или плоче код аксијалних лежајева), између којих се у одговарајуће обликованом кавезу врте ваљна тела. Међу ваљним телима превладава трење ваљања. Ваљни лежајеви могу истовремено преносити попречно и уздужно оптерећење, само попречно или само уздужно оптерећење. Обзиром на оптерећење које превладава разликују се попречни и уздужни ваљни лежајеви.

Котрљајући или ваљни лежај има између осовине и тела лежаја уметнут низ ваљних тела (на пример ваљака или куглица), која се за време рада котрљају. Та су тијела обично смештена између два прстена, једнога навученог на осовину, а другог утиснутог у кућиште строја. Како би се спречило трење међу ваљним телима, посебан држач (кавез) осигурава међу њима стални размак. Према распореду ваљних тела лежајеви могу бити једноредни и дворедни, а према облику куглични, ваљкасти, игличасти, бачвасти и стожасти. Подмазују се најчешће машћу, али и уљем ако су на такву месту где је могуће осигурати доток чистог уља. Могу се извести као уздужни, попречни или уздужно-попречни. Обично су од метала, а у новије се доба делови ваљних лежаја израђују и од керамичких материјала. Котрљајући лежајеви данас су у најширој употреби, а у односу на клизне лежајеве њихове су предности: мањи губитци због трења (коефицијент трења котрљања знатно је мањи од коефицијента трења клизања), лакше одржавање и надзор, незнатан утрошак мазива, мањи су и серијски се производе у нормизованим измерама па су зато лако замјенљиви и јефтинији.

Попречни ваљни лежајеви

Попречни ваљни лежајеви су у основи намењени за преношење попречних оптерећења, иако неке изведбе омогућавају и пренос уздужних оптерећења. Међусобно се разликују пре свега према облику ваљних тела. У пракси се највише употребљавају куглични лежајеви у којима су ваљна тела куглице.

Једноставни куглични лежајеви

Једноставни куглични лежајеви стандардизовани су према ИСО 15, ДИН 625 и ХРН М Ц3.600. Допуштају велике брзине вртње, те су примерени за преношење обостраних попречних и уздужних оптерећења. С обзиром да имају повољну цену, у пракси су то најчешће кориштени ваљни лежајеви. Израђују се у једноредној или дворедној изведби. Једноредни куглични лежајеви су крути, нерастављиви радијални лежајеви у којима су ваљна тела (куглице) вођена у дубоким уторима у унутрашњем и спољном прстену лежаја. Имају приближно једнаку радијалну и аксијалну носивост, а од свих врста лежајева најпримеренији су за највише брзине вртње. Дворедни куглични лежајеви имају, у поређењу с једнореднима, већу радијалну носивост, али допуштају нешто мање брзине вртње. У задње време се све мање употребљавају, јер су их у пракси скоро у потпуности заменили дворедни куглични лежајеви с косим додиром.

Самоподесиви куглични лежајеви

Самоподесиви куглични лежајеви су стандардизовани према ИСО 15, ДИН 630 и ХРН М. Ц3.68. Имају угаону покретљивост, па су зато неосетљиви на угаона одступања и савијање вратила. Оптимална унутрашња конструкција осигурава мало трење ваљних површина, већу носивост и дуги животни век лежаја. Израђују се с ваљкастим и стожастим провртом с нагибом 1:12.

Куглични лежајеви с косим додиром

Куглични лежајеви с косим додиром стандардизовани су према ИСО 15, ДИН 628 и ХРН М.Ц3.621. Оптимална унутрашња конструкција осигурава велику тачност вртње, велику носивост у радијалном и једном (једноредни и дворедни с Т-распоредом) или оба (дворедни) аксијална смера, велике брзине вртње и миран ход. Аксијална носивост лежаја расте с углом додира између куглице и прстенова лежаја. Једноредни куглични лежајеви с косим додиром имају угао додира 40°, нерастављиви су и допуштају велике брзине вртње. На располагању су у две изведбе - нормалној и универзалној. Док су лежајеви нормалне изведбе примерени за улежиштења у којима је за сваки ослонац потребан само један лежај који преноси аксијално оптерећење само у једном смеру, лежајеви универзалне изведбе предвиђени су за улежиштење два или више лежајева заједно у низу, с произвољним међусобним распоредом.

Ваљкасти лежајеви

Ваљкасти лежајеви су стандардизирани према ДИН 5412 и ХРН М.Ц3.631 до 642. Геометрија додира између ваљака и прстенова лежајева побољшана је такозваним логаритамским профилом додира, који омогућује оптимално подмазивање и правилно кретање котрљајућих тела. Последица тога је дужи животни век, поузданији рад и мања осетљивост на одступања од идеалних односа. Израђују се у једноредној или дворедној изведби. Једноредни ваљкасти лежајеви могу бити с кавезом или без. Први имају ваљке вођене у кавезу, који је причвршћен на једном од прстенова лежаја. Прстен лежаја с причвршћеним кавезом одвојив је скупа с ваљцима од другог прстена, што омогућава једноставну уградњу и расклапање лежајева. Генерално, ови лежајеви преносе велика радијална оптерећења, а примерени су и за велике брзине вртње.

Основне изведбе нису примерене за додатна аксијална оптерећења, али с одговарајуће обликованим прстенима ови лежајеви могу преносити мала оптерећења и у аксијалном смеру. Једноредни ваљкасти лежајеви без кавеза имају повећан број ваљака што омогућује израду врло компактних склопова с лежајевима. Одликују се малом висином попречног пресека, у поређењу са ширином (мали простор за уградњу), те су примерени за врло велика радијална оптерећења. Слаба страна су им нешто мање допуштене брзине вртње. Дворедни ваљкасти лежајеви се израђују се у правилу без кавеза и имају слична својства као и једноредни лежајеви, осим што су примерени за још већа спољна оптерећења.

Референце

1. Ležaj, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.
2. Архивирано на сајту (31. јануар 2012) "Elementi strojeva", Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split, Prof. dr. sc. Damir Jelaska, 2011.
3. American Society of Mechanical Engineers (1906), Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, 27, American Society of Mechanical Engineers, стр. 441
4. Bunch, Bryan H.; Hellemans, Alexander (2004). The History of Science and Technology: A Browser's Guide to the Great Discoveries, Inventions, and the People who Made Them, from the Dawn of Time to Today. Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-22123-3.
5. Bard, Kathryn A.; Shubert, Steven Blake (1999). Encyclopedia of the Archaeology of Ancient Egypt. Routledge. ISBN 978-0-415-18589-9.
6. Guran, Ardéshir; Rand, Richard H. (1997), Nonlinear dynamics, World Scientific, стр. 178, ISBN 978-981-02-2982-5
7. Архивирано на сајту (28. фебруар 2017) "Konstrukcijski elementi I", Tehnički fakultet Rijeka, Božidar Križan i Saša Zelenika, 2011.

Спољашње везе

• ISO Dimensional system and bearing numbers
• Comprehensive review on bearings, University of Cambridge
• A glossary of bearing terms
• How bearings work
• Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL) – Movies and photos of hundreds of working mechanical-systems models at Cornell University. Also includes an e-book library of classic texts on mechanical design and engineering.
• Types of bearings, Cambridge University Архивирано на сајту (6. јануар 2016)