Tuleje ślizgowe — rodzaje i zastosowanie

Czym są tuleje ślizgowe?

Tuleje ślizgowe to elementy mechaniczne pełniące funkcję łożysk ślizgowych, umożliwiające prowadzenie i podtrzymywanie ruchomych części maszyn. Redukują tarcie między współpracującymi powierzchniami, minimalizując ich zużycie i zapewniając płynny oraz kontrolowany ruch. Tuleje te są przystosowane do wykonywania ruchów posuwisto-zwrotnych oraz ruchów obrotowych oscylujących, pomiędzy którymi występuje suche tarcie ślizgowe. Wykonywane są z różnych materiałów, takich jak metal, tworzywa sztuczne czy trójwarstwowe materiały kompozytowe, znajdują zastosowanie w szerokim zakresie branż przemysłowych.

Cechy łożysk ślizgowych

• odporność chemiczna (dostosowana do specyficznych środowisk pracy, obejmujących kontakt z agresywnymi substancjami chemicznymi),
• niski współczynnik tarcia (przyczyniający się do wydłużenia żywotności zarówno tulei, jak i współpracujących z nią elementów),
• możliwość pracy w środowiskach bezsmarowych,
• praca z nimi jest praktycznie bezobsługowa (wynika z zastosowania samosmarujących materiałów eliminujących konieczność okresowego smarowania),
• duża odporność na ściskanie,
• odporność na korozję (jej poziom zależy od specyficznych właściwości zastosowanego materiału),
• wysoka odporność na zużycie i ścieranie,
• szeroki zakres temperatur roboczych, umożliwiający pracę w ekstremalnych warunkach (np. od -200°C do 280°C),
• niska masa własna (szczególnie w przypadku elementów wykonanych z tworzyw sztucznych),
• właściwości tłumiące drgania (przekładające się na cichszą i bardziej stabilną pracę całego układu),
• minimalna awaryjność (wynikająca z braku złożonych ruchomych elementów podatnych na uszkodzenia),
• bardzo wysoka wytrzymałość mechaniczna i zmęczeniowa,
• zdolność pracy w środowiskach o dużym zapyleniu,
• prosta konstrukcja,
• wysoka uniwersalność zastosowań.

W jaki sposób pracują tuleje ślizgowe?

Tuleje ślizgowe to cylindryczne elementy mechaniczne, które umieszcza się pomiędzy wałem a otworem, w którym wał wykonuje ruch. Ich podstawową funkcją jest umożliwienie płynnego i stabilnego ruchu przy jednoczesnym ograniczeniu bezpośredniego kontaktu materiałów pracujących, zapobiegając w ten sposób nadmiernemu zużyciu oraz uszkodzeniom elementów układu. Wał porusza się wewnątrz tulei, która wykonana jest z materiałów o niskim współczynniku tarcia (brąz, teflon, kompozyty). Łożyska mogą być dodatkowo nasmarowane, co również zmniejsza tarcie oraz zwiększa trwałość elementów układu. Możliwe jest także stosowanie tulei samosmarujących, które dzięki swojej konstrukcji eliminują konieczność regularnej konserwacji.

Rodzaje tulei ślizgowych

Najczęściej klasyfikacja tulei ślizgowych opiera się na podziale na trzy główne kategorie:

Tuleje z rowkiem smarnym

W swojej konstrukcji na wewnętrznej powierzchni posiadają specjalne rowki (spiralne, prostoliniowe lub siatkowe), które umożliwiają rozprowadzenie środka smarującego po całej powierzchni styku. Układ wyposażony w tego typu tuleje ślizgowe posiada lepsze smarowanie, mniejsze tarcie oraz zwiększoną żywotność. Stosuje się je w miejscach, gdzie kluczowe jest odpowiednie smarowanie (w maszynach rolniczych, budowlanych i przemysłowych), a także wszędzie tam, gdzie występują wysokie obciążenia krawędziowe.

Tuleje kołnierzowe

Tego typu tuleje na jednym z końców posiadają dodatkowy kołnierz, pełniący rolę ogranicznika osiowego, który pełni funkcję utrzymywania tulei w odpowiednim miejscu i zapobiega jej przesuwaniu się wzdłuż całego wału. Świetnie sprawdzają się w miejscach, w których każdy z elementów ma swoje precyzyjnie ustalone miejsce. Wykorzystywane w miejscach, gdzie występuje ruch obrotowy i oscylacyjny pod równoczesnym obciążeniem promieniowym oraz osiowym jednokierunkowym. Najczęściej stosowane w układach zawieszeń, silnikach i innych mechanizmach, w których niezwykle istotna jest stabilność całej konstrukcji.

Tuleje z otworami przelotowymi

Na swojej powierzchni posiadają równomiernie rozmieszczone otwory, umożliwiające lepsze rozprowadzanie smaru (który łatwiej dociera do miejsc styku, zwiększając w ten sposób efektywność smarowania i zmniejszając zużycie) oraz substancji chłodzących. Mają także za zadanie redukcję masy łożyska ślizgowego i zwiększenie jego zdolności do odprowadzania ciepła — to istotna cecha w układach wymagających efektywnego zarządzania temperaturą. Stosowane w szczególności w ciężkich maszynach, systemach hydraulicznych i w onnych miejscach, w których niezbędne są ich funkcje.

Podział ze względu na materiał wykonania łożysk ślizgowych

Różnorodność materiałów, z których wykonuje się tuleje ślizgowe ma znaczący wpływ na ich uniwersalność i szerokie zastosowanie. Tuleje wykonywane są z metalu, brązu oraz tworzyw sztucznych, dzięki czemu idealnie sprawdzają się nawet w wymagających i trudnych warunkach.

Ze względu na materiał, z którego są wykonane, wyróżniamy tuleje:

• z brązu — wykorzystywane w środowiskach narażonych na działanie substancji chemicznych i kwasów, a także w warunkach sprzyjających korozji;
• z kompozytu trójwarstwowego B/E — są to tzw. tuleje ślizgowe suche, wykorzystywane tam, gdzie występują duże obciążenia promieniowe. Łożyska z kołnierzem cechują się wyjątkową trwałością i bezobsługowością, co sprawia, że znajdują zastosowanie w mechanizmach z ruchem obrotowym i oscylacyjnym, pracujących pod jednoczesnym obciążeniem promieniowym oraz jednokierunkowym obciążeniem osiowym;
• z włókien zwijanych FW — stosowane w mechanizmach narażonych na intensywne obciążenia krawędziowe oraz dynamiczne, oscylacyjne, zmienne lub udarowe;
• z teflonu PTFE, polietylenu, poliacetalu — neutralne pod względem fizjologicznym, dzięki czemu nadają się do zastosowania w maszynach używanych w przemyśle spożywczym. Charakteryzują się doskonałymi właściwościami smarnymi oraz wysoką odpornością na uszkodzenia mechaniczne;
• z materiału M — stosowane w mechanizmach z ruchem obrotowym, liniowym i oscylacyjnym, a także w warunkach intensywnych obciążeń krawędziowych i dużego zanieczyszczenia;
• z PEEK — zaprojektowane do działania w ekstremalnie wysokich temperaturach, charakteryzujące się również wyjątkową trwałością i odpornością.

Podział ze względu na warunki pracy tulei

Niektóre metalowe tuleje ślizgowe wymagają stosowania środków smarujących, natomiast te wykonane z tworzyw sztucznych są bezobsługowe i nie wymagają dodatkowej konserwacji. Na tej podstawie dokonuje się klasyfikacji na:

• tuleje olejowe — w celu zmniejszenia tarcia stosuje się dedykowane oleje smarujące,
• tuleje suche — nie wymagają użycia smaru i są odpowiednie do systemów pracujących pod niewielkimi obciążeniami,
• tuleje powietrzne — w tym przypadku pomiędzy wałkiem a panewką występuje poduszka powietrzna,
• tuleje smarowne — ich prawidłowe funkcjonowanie wymaga zastosowania odpowiedniego środka smarującego.

Podział ze względu na rodzaj przenoszonych przez tuleje obciążeń

Łożyska ślizgowe klasyfikuje się także na podstawie typu przenoszonych obciążeń. W tym kontekście można wyróżnić:

• tuleje kołnierzowe — odpowiednie do pracy pod obciążeniami mieszanymi,
• tuleje cylindryczne — służą do przenoszenia obciążeń promieniowych,
• podkładki ślizgowe — podkładki wzdłużne wykonywane z trójwarstwowego materiału kompozytowego wykorzystywane są głównie do przenoszenia obciążeń wzdłużnych w łożyskowaniach zapewniających ustalenie osiowe.

Zastosowanie — tuleje ślizgowe

Tuleje ślizgowe znajdują zastosowanie w szerokim spektrum przemysłu, zarówno w złożonych i rozbudowanych systemach, jak i w prostych połączeniach. Ich różnorodne właściwości sprawiają, że stanowią kluczowy element konstrukcyjny maszyn i urządzeń wykorzystywanych w wielu branżach.

Dziedziny, w których wykorzystuje się łożyska ślizgowe:

• przemysł mechaniczny — wykorzystywane przy produkcji koparek, obrabiarek, pras hydraulicznych, wózków widłowych, a także w sprzęgłach i układach pomp hydraulicznych,
• przemysł motoryzacyjny — stosowane jako komponenty zawieszenia, amortyzatorów, systemów kierowniczych i hamulcowych, a także w konstrukcjach platform ciężarówek,
• przemysł spożywczy i farmaceutyczny — wykorzystywane w przenośnikach taśmowych, mikserach oraz maszynach pakujących, jako komponenty przeznaczone do kontaktu z żywnością i produktami leczniczymi,
• przemysł rolniczy — szeroko wykorzystywane w różnorodnych maszynach rolniczych (np. zawory do cieczy i gazów),
• przemysł rolniczy — stosowane w miejscach trudno dostępnych oraz w warunkach niskich temperatur,
• przemysł elektrotechniczny — montowane w silnikach elektrycznych, urządzeniach elektronicznych, systemach radarowych oraz sprzęcie gospodarstwa domowego,
• przemysł włókienniczy — stosowane w maszynach tkackich, przędzalniczych i zgrzeblarkach, ich wykorzystanie pozwala wyeliminować zjawiska elektrostatyczne oraz potrzebę stosowania układów smarowania.

Podsumowanie

Tuleje ślizgowe to niezwykle wszechstronne elementy mechaniczne, które odgrywają kluczową rolę w różnych gałęziach przemysłu. Dzięki zróżnicowanym właściwościom, takim jak niski współczynnik tarcia, odporność chemiczna, szeroki zakres temperatur pracy czy bezobsługowość, stanowią niezastąpione rozwiązanie w układach wymagających precyzji, trwałości i niezawodności. Ich szeroki podział — zarówno pod względem konstrukcji, materiałów wykonania, jak i warunków pracy — umożliwia dopasowanie ich do różnorodnych zastosowań, od zaawansowanych systemów przemysłowych po proste mechanizmy w codziennym użytku. Ich rola w redukcji tarcia, tłumieniu drgań, odprowadzaniu ciepła oraz zapewnianiu stabilności konstrukcji czyni je niezastąpionym elementem w budowie maszyn i urządzeń. Tuleje ślizgowe są nie tylko elementami funkcjonalnymi, ale również rozwiązaniami, które znacząco przyczyniają się do wydłużenia żywotności i poprawy efektywności mechanizmów, w których są stosowane.