Materiály kluzných ložisek

Funkční spolehlivost životnosti uložení obyčejných ložisek závisí u každého jednotlivého návrhu ložiska na vlastnostech materiálu páru: ložisko – hřídel a na vlastnostech maziva. Při volbě ložiskového materiálu se vychází z konstrukčních parametrů, provozních podmínek a ekonomických požadavků, kterým má kluzné uložení vyhovovat.

Výběr ložiskových materiálů závisí na konstrukčních parametrech, provozních podmínkách a ekonomických požadavcích. Kromě kluzných vlastností je třeba přihlížet k velikosti a charakteru zátěžné síly, k rozsahu kluzných rychlostí a jimi vyvolaným provozním teplotám, k množství a druhu dodávaného maziva, spolehlivosti mazání, k vlivům okolního prostředí, požadované životnosti a k ekonomickým faktorům. Pro správný výběr ložiskového materiálu je nutno brát v úvahu jeho kluzné, mechanické a fyzikální vlastnosti.

Požadavky kladené na kluzná ložiska jsou různorodé, proto jim známé ložiskové materiály nemohou v celém rozsahu vyhovět. Z tohoto důvodu je třeba v konkrétních případech stanovit pořadí nejdůležitějších požadavků a podle nich volit kompromisní řešení. U hydrostatických ložisek, resp. ložisek pracujících v oblasti hydrodynamického mazání, musí být při zaručené pevnosti věnována pozornost především konstrukci ložiska a výběru maziva. U ložisek pracujících v pásmu omezeného mazání, které bylo vypočteno také pro pásmo hydrodynamického mazání a u nemazaných kluzných ložisek, je třeba posoudit kluzné vlastnosti materiálu. Kluzné vlastnosti materiálu jsou rozhodujícím kriteriem pro oblast smíšeného tření.

Hlavní kriteria posouzení ložiskových materiálů jsou následující:

• odolnost proti zadírání,
• přizpůsobivost a jímavost tvrdých částic,
• únavová pevnost,
• korozivzdornost,
• otěruvzdornost,
• hodnoty součinitele tření.

Jejich význam a pořadí jsou v jednotlivých případech různé. Podle těchto podmínek lze zahrnout další kritéria jako: provozní vlastnosti, chování v nouzových situacích, vlhkost maziva, tvrdost, tepelná vodivost, tepelná roztažnost, hustota apod.

Nejdůležitější skupiny ložiskových materiálů jsou cínové a olověné kompozice, slitiny mědi s cínem a olovem, hliníkové slitiny, jiné kovové materiály (šedá litina, pórovité kovy aj.), plasty, jiné nekovové materiály (grafit, pryž, dřevo aj.) Funkční kritéria hlavních kategorií materiálů pro ložiska jsou uvedeny v následující tabulce:

Materiál ložiska	Odolnost proti zadírání při použití ocelového hřídele	Přizpůsobivost a jímavost tvrdých částic	Odolnost vůči korozi ve styku s olejem	Únavová pevnost
Cínové kompozice	Výborná	Výborná	Výborná	Velmi špatná
Olověné kompozice	Výborná	Výborná	Průměrná	Velmi špatná
Slitina Cu-Sn	Velmi špatná	Velmi špatná	Dobrá	Výborná
Slitina Cu-Sn-Pb	Průměrná	Špatná	Špatná	Dobrá
Slitina Al-Sn	Dobrá	Dobrá	Velmi špatná	Průměrná
Slitina Cu-Pb	Špatná	Průměrná	Výborná	Výborná
Šedá litina	Velmi špatná	Velmi špatná	Průměrná	Výborná
Kombinované plasty	Výborná	Výborná	Výborná	-
Grafit	Výborná	Průměrná	Výborná	-

Čím je vyšší tvrdost ložiskového materiálu, tím vyšší je jeho zatížitelnost a otěruvzdornost. Čím je ložiskový materiál měkčí, tím menší je jeho náchylnost poškozovat povrch hřídele a tím lepší je jeho přizpůsobivost, sbíhavost a jímavost tvrdých částic, tedy i nouzové vlastnosti. Platí proto pravidlo, že směrodatný je rozdíl tvrdostí obou členů kluzné dvojice. Při použití ložiskového materiálu je třeba zajistit aby:

• tvrdost hřídele byla přiměřeně vyšší (zpravidla nejméně o 100 HB);
• drsnost povrchu kluzné dvojice odpovídala doporučeným hodnotám;
• byl zajištěn spolehlivý přívod maziva a jeho čistota.

V následující informativní tabulce jsou uvedeny orientační hodnoty charakteristických vlastností materiálů pro kluzná uložení:

Materiál	Průměrná tvrdost HB při 20 °C	Průměrná tvrdost HB při 100 °C	Pevnost v tahu [MPa]	Modul pružnosti [MPa]	Maximální povolená provozní teplota [°C]
Sn kompozice	26	9	80	48 000	110
Pb kompozice	22	8	77	30 000	100
Slitiny Cu-Sn	80	60	250	110 000t	250
Slitiny Cu-Pb	30	25	60	85 000	160
Slitiny Cu-Sn-Pb	60	50	300	98 000	220
Slitiny Al-Cu	60	40	400	70 000	120
Slitiny Al-Sn	35	30	150	65 000	120
Ocel	160	150	550	210 000	více než 250
Litina	200	190	250	150 000	více než 250

Dále jsou pro některé druhy ložiskových materiálů uvedeny jejich některé hlavní vlastnosti, maximální zatížitelnost a příklady jejich vhodného použití.