Łożyska czopowe to bardzo wyspecjalizowane mechanizmy łożyskowe. Czasami wał musi się nie tylko obracać, ale także zespół połączony z wałem. Innym razem wał musi mieć swobodę poruszania się okrężnymi ruchami. Twój staw barkowy jest łożyskiem czopowym. Jest to zespół kulowo-gniazdowy, dzięki czemu ramię może się swobodnie obracać, ale nadal jest mocno przymocowane. Inżynierowie analizują wymagania dotyczące ruchu i projektują łożyska czopowe, aby wykonać to zadanie.
Umieszczenie współrzędnych
Aby zobrazować położenie łożyska czopu, narysuj duży znak „plus” (+) na kartce papieru. Oznacz linię poziomą „X”, a pionową „Y”. Tam, gdzie linie się przecinają, wizualizuj linię wychodzącą prosto z papieru. To jest oś „Z”. Tam, gdzie spotykają się wszystkie trzy linie, znajduje się łożysko czopu. Przez łożysko czopa przechodzi wał lub szereg wałków. Łożyska czopowe to zwykle nie tylko jeden element, ale raczej cały zespół, który mocno trzyma wały, ale jednocześnie pozwala wałkom swobodnie się obracać lub kołysać.
Konstrukcje łożysk czopowych
Najpierw inżynier analizuje wymagania dotyczące ruchu wału. Te wałki mogą być zmuszone do wirowania, ale także muszą się kołysać z boku na bok lub w górę iw dół w przestrzeni współrzędnych X-Y-Z. Łożyska czopowe mogą wymagać podtrzymywania wielu wałów, z których każdy ma swoje własne unikalne ruchy. Zaprojektowanie zespołu łożyska czopowego nie jest łatwe. Inżynierowie polegają na programach do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), które pomagają im w rysowaniu.
Zastosowania
Powszechnym zastosowaniem zespołu łożyska czopowego jest śruba napędowa o zmiennym skoku. Śmigło musi się kręcić, ale kąt łopatek musi być zmieniany, gdy śmigło się kręci. Podstawa każdego ostrza ma trzon. Wałek ostrza blokuje się z łożyskiem czopowym. Dzięki złożonej serii dźwigni i kół zębatych wał łopatki obraca się w łożysku czopu, podczas gdy inna część łożyska wspiera główny wał wirujący. Firma inżynierska Andritz AG z Grazu w Austrii zaprojektowała takie łożysko do śrub okrętowych.
Problemy ze stresem
Ponieważ wały kołyszą się, kołyszą i obracają się w jednym scentralizowanym punkcie, duże obciążenie jest przenoszone na łożysko czopa. W łożysku czopu śruby napędowej cały ciąg śruby znajduje się na wale głównym. Podczas gdy śmigło kręci się i ciągnie, siła odśrodkowa próbuje oderwać łopaty od piasty. W sprzęcie rolniczym wirujący wał obraca rumpel, ale cały uchwyt lemiesza musi się obracać w górę iw dół, aby uwzględnić różne ukształtowanie terenu. Inżynierowie biorą pod uwagę poziomy naprężeń podczas projektowania łożyska czopowego, aby nie rozpadło się podczas użytkowania.