W układach maszynowych stosuje się dzisiaj zwykle jedno z dwóch rozwiązań: tradycyjne łożyska toczne lub tuleje ślizgowe samosmarne. Łożyska toczne wykorzystują elementy toczne – kulki, stożki lub wałeczki ze stali łożyskowej. Tuleje ślizgowe samosmarne działają inaczej: są wykonane z materiałów zawierających dodatki smarne, np. PTFE, MoS2 lub grafit, które podczas pracy tworzą warstwę zmniejszającą tarcie. Te różnice konstrukcyjne przekładają się na odmienne tempo zużycia i wymagania serwisowe w skali roku.
Od czego zależy tempo zużycia?
W przypadku łożysk tocznych tempo zużycia zależy głównie od jakości smarowania oraz czystości środowiska pracy. Według danych SKF oraz NSK brak właściwego smarowania odpowiada za około 36–40% awarii łożysk tocznych. Tuleje ślizgowe samosmarne pracują inaczej. Brak elementów tocznych zmniejsza ryzyko punktowego zużycia, a zawarty środek smarny stabilizuje warunki pracy. Badania producentów materiałów łożyskowych, takich jak GGB czy IGUS, wskazują, że współczynnik tarcia dla kompozytów PTFE wynosi zwykle 0,03–0,12, co ogranicza zużycie powierzchni.
Realne zużycie i wymagana obsługa w skali roku
W wielu zastosowaniach przemysłowych tuleje ślizgowe samosmarne pracują od kilku do nawet kilkunastu tysięcy godzin bez obsługi serwisowej. Łożyska stalowe wymagają znacznie częstszej obsługi. Zgodnie z wytycznymi serwisowymi producentów łożysk, zawartych w SKF Bearing Maintenance Handbook, w typowych warunkach przemysłowych smarowanie wykonuje się zwykle co 500–2000 godzin pracy. W praktyce oznacza to od 4 do nawet 15 cykli smarowania w ciągu roku, jeśli maszyna pracuje w trybie zmianowym.
Z czego wynika różnica w trwałości
Różnice w tempie zuzycia wynikają przede wszystkim z konstrukcji oraz sposobu przenoszenia obciążeń. W łożyskach tocznych kontakt pomiędzy elementami występuje punktowo. Powoduje to wysokie naprężenia powierzchniowe, w dłuższej perspektywie prowadzące do zmęczenia materiału i mikropęknięć. W tulejach ślizgowych kontakt ma charakter powierzchniowy. Obciążenie rozkłada się na większym obszarze, co ogranicza naciski jednostkowe. Dodatkowo warstwa smarna tworzy cienki film oddzielający współpracujące elementy. Najważniejsze czynniki wpływające na wolniejsze zużycie tulei samosmarnej to:
- brak elementów tocznych podatnych na zmęczenie materiału,
- równomierne rozłożenie obciążenia na powierzchni ślizgowej,
- stała obecność filmu smarnego dzięki dodatkom PTFE lub grafitu,
- odporność na pracę w zapylonym lub wilgotnym środowisku.
Porównując oba rozwiązania w skali roku pracy, widać wyraźną różnicę w wymaganiach serwisowych. Tradycyjne łożyska toczne oferują bardzo niski opór ruchu, lecz wymagają regularnego smarowania i kontroli technicznej. Natomiast jakościowa tuleja ślizgowa samosmarna, taka jak tuleja ślizgowa INBEAR, eliminuje potrzebę dodatkowego smarowania i często pracuje stabilnie przez długi czas bez ingerencji serwisowej. W wielu instalacjach przemysłowych przekłada się to na mniejszą liczbę przestojów, niższe koszty utrzymania ruchu oraz dłuższy okres eksploatacji komponentów.
