Producent osprzętu budowlanego GRAXX zastąpił tradycyjne łożyskowanie w łyżce skarpowej bezsmarowymi łożyskami ślizgowymi igutex z rodziny TX.

Powiązane firmy

GRAXX i aplikacja

GRAXX to marka Grupy Glinkowski, specjalizująca się w produkcji łyżek budowlanych i osprzętu do koparek o masie własnej od 0,8 do 80 ton. Roczna produkcja sięga kilku tysięcy łyżek, ze szczególnym naciskiem na segment mini i midi koparek.

Jednym z produktów jest łyżka skarpowa, wykorzystywana do precyzyjnego profilowania terenu, skarpowania i prac wykończeniowych. Wymagania wobec konstrukcji są typowe dla osprzętu heavy-duty:

• duże i zmienne obciążenia,
• ruch wahliwy w szerokim zakresie kątowym,
• ciągły kontakt z błotem, wodą, piaskiem i kruszywem,
• konieczność zachowania powtarzalnej precyzji pracy.

Właśnie w tej aplikacji pojawił się problem łożyskowania części skrętnej.

Problem

Najbardziej obciążonym punktem łyżki okazała się strefa skrętu, odpowiadająca za obrót i pozycjonowanie łyżki względem ramienia koparki. Węzeł ten przenosi wysokie naciski i obciążenia udarowe, pracuje w ruchu wahliwym, jest stale narażony na błoto, wodę i piasek, które wnikają w strefę łożyskowania. 

Dotychczas GRAXX stosował klasyczne tuleje stalowe wymagające regularnego smarowania. W praktyce konieczne więc były częste przeglądy i uzupełnianie smaru, ryzyko niedosmarowania (zwłaszcza przy intensywnej eksploatacji i częstych zmianach operatorów) prowadziło do przyspieszonego zużycia i zwiększenia kosztów przestoju i konserwacji. 

Problem ten nie jest zresztą specyficzny tylko dla GRAXX. Analizy w programie igus GO ZERO pokazują, że w typowej minikoparce cztery punkty łożyskowe w połączeniu ramienia z łyżką mogą generować nawet 220 cykli smarowania rocznie.

Dla producenta oznacza to jedno: jeśli uda się wyeliminować smarowanie z takiego węzła, korzyści pojawią się zarówno po stronie użytkownika, jak i konstrukcji.

Rozwiązanie

W poszukiwaniu alternatywy GRAXX zdecydował się na współpracę z igus i zastosowanie bezsmarowych łożysk ślizgowych igutex w części skrętnej łyżki skarpowej.

Kluczowe zmiany konstrukcyjne:

• zastąpienie stalowych tulei kompozytowymi łożyskami ślizgowymi igutex,
• rezygnacja z centralnego lub ręcznego smarowania węzła,
• optymalizacja geometrii i doboru materiału łożyska pod kątem pracy w błocie, wodzie i zanieczyszczeniach. 

Dla producenta i użytkownika efekt był dwojaki. Żywotność węzła łożyskowego pozostała porównywalna lub wyższa niż w przypadku tulei stalowych i całkowicie wyeliminowano smarowanie, ograniczając przestoje serwisowe i ryzyko awarii wynikających z zaniedbań obsługi.

W praktyce oznacza to, że łyżka skarpowa może być eksploatowana w typowych warunkach placu budowy bez codziennego „pilnowania smarowniczki”.

Jak działa igutex

Łożyska ślizgowe igutex powstały jako odpowiedź na sytuacje, w których klasyczne łożyska formowane wtryskowo z tworzyw sztucznych nie są w stanie przenieść skrajnie wysokich obciążeń. Tam, gdzie wymagania mechaniczne rosną, wchodzą w grę kompozyty z włóknem szklanym.

Typowe łożysko igutex ma budowę dwuwarstwową:

• warstwa ślizgowa to materiał zawierający środki smarne w postaci stałej. Zapewnia niski współczynnik tarcia, samosmarność i brak potrzeby zewnętrznego smarowania,
• warstwa zewnętrzna wykonana jest z bardzo wytrzymałego, nawijanego pod różnymi kątami włókna szklanego w żywicy.

Połączenie włókien szklanych lub węglowych z żywicami oraz dodatkami, a następnie proces prasowania w wysokiej temperaturze i pod ciśnieniem, daje kompozyt o bardzo wysokiej wytrzymałości zmęczeniowej i odporności na naciski krawędziowe. Co istotne smary są zintegrowane w materiale, dlatego łożysko pracuje na sucho, nie ma potrzeby doprowadzania smaru, co upraszcza konstrukcję i obsługę, brak wycieku smarów przekłada się na czystsze środowisko pracy maszyny.

Rodzina materiałów igutex TX

Rozwiązanie zastosowane w łyżce skarpowej GRAXX bazuje na rodzinie materiałów igutex TX, dobranych pod kątem obciążeń, rodzaju wału i warunków otoczenia.

igutex TX1 - materiał uniwersalny do wysokich obciążeń    

• wytrzymały, wszechstronny materiał do szerokiego zakresu zastosowań heavy-duty,
• stosowany m.in. w punktach łożyskowania osi wahliwych i osi napinającej pojazdu gąsienicowego PowerBully, gdzie w testach wykazał nawet ośmiokrotnie dłuższą żywotność niż wcześniej stosowane łożysko ślizgowe, przy pracy w błocie i szlamie, typowej dla maszyn terenowych,
• dopuszczalne naciski sięgają 200 MPa statycznie i 140 MPa dynamicznie, co pozwala stosować materiał w najbardziej obciążonych punktach konstrukcji. 

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Raporty

Rynek kabli i przewodów w Polsce – analiza produkcji i struktury rynku

Analiza danych statystycznych pozwala na identyfikację kluczowych trendów oraz ocenę kondycji strategicznej branży, jaką jest polski przemysł kablowy.

Produkty

Lekki prowadnik kablowy do prostych zastosowań ślizgowych z długimi przesuwami

Firma igus, specjalizująca się w produkcji prowadników kablowych, zaprezentowała nowy prowadnik kablowy glide-chain. Został on zaprojektowany specjalnie do zastosowań ślizgowych.

igutex TX2 - do bardzo dużych obciążeń i wałów chromowanych

• opracowany specjalnie do pracy z wałami chromowanymi na twardo,
• w zakresie dużych obciążeń wykazuje do 3,5 razy mniejsze zużycie niż TX1,
• dopuszczalne naciski na ściskanie sięgają ok. 180 MPa, co pozwala na wykorzystanie materiału w węzłach o ekstremalnych obciążeniach statycznych,
• testy w laboratorium igus prowadzone były m.in. na wale Cf53 z powłoką chromowaną, przy nacisku 100 N/mm² i prędkości 0,01 m/s, w ruchu obrotowym o niewielkim kącie - typowym dla wielu aplikacji budowlanych i rolniczych. 

igutex TX3 - do pracy ciągłej przy maksymalnych obciążeniach

• przeznaczony do pracy ciągłej tam, gdzie łożyskowanie jest stale dociążone,
• charakteryzuje się bardzo niskim zużyciem przy pracy na sucho w warunkach ekstremalnego obciążenia,
• został przetestowany w laboratorium igus przy ciśnieniach do 100 MPa i prędkości obrotowej 0,01 m/s, potwierdzając przydatność do długotrwałej pracy bez smarowania zewnętrznego. 

Dobór konkretnego wariantu materiału dla łyżki skarpowej GRAXX nie jest przypadkowy. Inżynierowie igus analizują:

• średnicę i długość łożyskowania,
• naciski jednostkowe oraz charakter obciążenia (statyczne, udarowe, wahliwe),
• rodzaj i obróbkę wału (np. wał chromowany, surowy sworzeń),
• środowisko pracy (wilgoć, temperatura, zabrudzenia).

Na tej podstawie, z wykorzystaniem bazy testów i kalkulatorów żywotności, dobierana jest zarówno geometria, jak i materiał łożyska do wymaganej trwałości w konkretnym punkcie maszyny.

Efekty wdrożenia w łyżce skarpowej GRAXX

Zastosowanie łożysk ślizgowych igutex w strefie skrętu łyżki skarpowej przyniosło kilka kluczowych rezultatów:    

1. Eliminacja smarowania

2. Redukcja kosztów eksploatacji

3. Trwałość co najmniej porównywalna z tulejami stalowymi

4. Czystsza praca maszyny

Wnioski dla konstruktorów osprzętu budowlanego

Przypadek łyżki skarpowej GRAXX pokazuje, że:

• węzły łożyskowe w osprzęcie do koparek nie muszą opierać się na smarowanych tulejach stalowych,
• kompozytowe łożyska ślizgowe igutex są w stanie przenieść bardzo wysokie obciążenia, pracować w zabrudzeniach i wilgoci oraz zapewnić przewidywalną żywotność bez smarowania zewnętrznego,
• poprawa niezawodności maszyny idzie w parze z redukcją kosztów serwisu i mniejszym wpływem na środowisko.

W projektowaniu nowych łyżek, ram, wysięgników, czy podwozi maszyn budowlanych warto rozważyć:

• zastąpienie smarowanych tulei metalowych łożyskami ślizgowymi igutex w punktach o największych obciążeniach,
• wykorzystanie bazy danych testów igus oraz kalkulatorów online do doboru materiału i wymiarów łożyska,
• zamówienie zestawów próbek i weryfikację rozwiązań w prototypach już na wczesnym etapie projektu. 

Dla użytkownika końcowego oznacza to mniej konserwacji, mniej przestojów i bardziej przewidywalną pracę maszyny. Dla konstruktora – większą swobodę projektową w aplikacjach heavy-duty, które do tej pory były domeną wyłącznie klasycznych rozwiązań stalowych.

Źródło: igus