Kĺbové ložiská sú veľmi špecializované ložiskové mechanizmy. Niekedy sa musí hriadeľ nielen otáčať, ale musí sa otáčať aj zostava spojená s hriadeľom. Inokedy musí byť hriadeľ voľne pohyblivý krúživými pohybmi. Váš ramenný kĺb je ložiskový čap. Je to zostava s guľou a zásuvkou, ktorá umožňuje, aby sa vaše rameno voľne otáčalo, ale stále bolo pevne pripevnené. Inžinieri sa zameriavajú na požiadavky na pohyb a na vykonanie úlohy navrhujú ložiskové čapy.
Umiestnenie súradníc
Ak chcete vizualizovať, kde je uložené ložisko čapu, nakreslite na kúsok papiera veľký znak „plus“ (+). Označte vodorovnú čiaru „X“ a zvislú čiaru „Y“. Tam, kde sa čiary pretínajú, vizualizujte čiaru prichádzajúcu priamo z papiera. Toto je os „Z“. Všetky tri čiary sa stretávajú tam, kde je umiestnené ložisko čapu. Cez ložisko čapu prechádza hriadeľ alebo rad hriadeľov. Ložiská čapov obvykle nie sú len jeden kus, ale skôr celá zostava, ktorá drží hriadele pevne, ale napriek tomu umožňuje, aby sa hriadele voľne otáčali alebo sa kývali.
Čapy ložiska
Najskôr sa inžinier pozrie na požiadavky na pohyb hriadeľa. Možno sa budú musieť tieto hriadele točiť, ale tiež sa budú musieť hojdať zo strany na stranu alebo hore a dole cez súradnicový priestor X -Y - Z. Možno bude musieť ložisko čapu podopierať viac hriadeľov, z ktorých každý má svoje vlastné jedinečné pohyby. Navrhnúť zostavu ložiskového čapu nie je ľahké. Inžinieri sa pri výkresoch spoliehajú na programy navrhované pomocou počítača (CAD).
Používa sa
Bežné použitie zostavy ložiskového čapu je vrtuľa s premenlivým rozstupom. Vrtuľa sa musí točiť, ale musí sa meniť uhol lopatiek, kým sa vrtuľa točí. Základňa každej čepele má hriadeľ. Hriadeľ čepele zapadá do ložiskového čapu. Zložitým radom pák a ozubených kolies sa hriadeľ čepele otáča v čape ložiska, zatiaľ čo iná časť ložiska podopiera hlavný spriadací hriadeľ. Takéto ložisko pre lodné vrtule navrhla strojárska spoločnosť Andritz AG v rakúskom Grazi.
Problémy so stresom
Pretože sa hriadele hojdajú, kývajú a točia v jednom centralizovanom bode, na ložiskové čapy je vyvíjané veľké napätie. V ložiskovom čape vrtule je celý ťah opory na hlavnom hriadeli. Keď sa vrtuľa točí a ťahá, odstredivá sila sa snaží vytrhnúť listy z náboja. V časti poľnohospodárskeho vybavenia otáča otočný hriadeľ čepeľou oja, ale celý nosič čepele sa musí hojdať hore a dole, aby sa zohľadnili rôzne terény. Inžinieri pri navrhovaní čapového ložiska zohľadňujú úrovne stresu, aby sa počas používania nerozpadli.