Rodzaje układów smarowania można podzielić na trzy grupy:
- Klasa I – łożyska wymagające zastosowania środka smarnego z zewnętrznego źródła (np, olej, smar itp.).
- Klasa II – łożyska, które zawierają środek smarny w ściankach łożyska (np. brąz, grafit itp.). Zazwyczaj łożyska te wymagają zewnętrznego środka smarnego, aby osiągnąć maksymalną wydajność.
- Klasa III – łożyska wykonane z materiałów, które są środkiem smarnym. Łożyska te są zwykle uważane za „samosmarujące” i mogą pracować bez zewnętrznego środka smarnego.
Przykładami drugiego typu łożysk są oleje i łożyska plastikowe wykonane z poliacetalu; przykładami trzeciego typu są łożyska z metalizowanego grafitu i łożyska PTFE.
Większość łożysk ślizgowych ma gładką powierzchnię wewnętrzną; jednak niektóre są rowkowane, takie jak łożyska z rowkiem spiralnym. Rowki pomagają smarowi dostać się do łożyska i pokryć cały czop.
Samosmarujące łożyska ślizgowe mają smar zawarty w ściankach łożyska. Istnieje wiele form łożysk samosmarujących. Pierwszą i najbardziej powszechną są łożyska z metalu spiekanego, które mają porowate ścianki. Porowate ścianki zasysają olej poprzez działanie kapilarne i uwalniają go pod wpływem ciśnienia lub ciepła. Przykład działającego łożyska ze spiekanego metalu można zobaczyć w łańcuchach samosmarujących, które nie wymagają dodatkowego smarowania podczas pracy. Inną formą jest lita, jednoczęściowa tuleja metalowa z kanałem w kształcie ósemki na średnicy wewnętrznej, która jest wypełniona grafitem. Podobne łożysko zastępuje rowek ósemkowy otworami wypełnionymi grafitem. Smaruje to łożysko wewnątrz i na zewnątrz. Ostatnią formą jest łożysko plastikowe, w którym środek smarny jest wtopiony w łożysko. Środek smarny jest uwalniany podczas pracy łożyska.
Istnieją trzy główne rodzaje smarowania: stan pełnego filmu, stan graniczny i stan suchy. Warunki pełnego filmu to takie, w których obciążenie łożyska jest przenoszone wyłącznie przez film płynnego środka smarnego i nie ma kontaktu między dwiema powierzchniami łożyska. W warunkach mieszanych lub brzegowych obciążenie jest przenoszone częściowo przez bezpośredni kontakt powierzchniowy, a częściowo przez film tworzący się między nimi. W warunkach suchych pełne obciążenie jest przenoszone przez kontakt powierzchnia-powierzchnia.
Łożyska, które są wykonane z materiałów klasy łożyskowej zawsze pracują w warunkach suchych. Pozostałe dwie klasy łożysk ślizgowych mogą pracować we wszystkich trzech stanach; stan, w którym pracuje łożysko, zależy od warunków pracy, obciążenia, względnej prędkości powierzchniowej, luzu w łożysku, jakości i ilości środka smarnego oraz temperatury (wpływającej na lepkość środka smarnego). Jeśli łożysko ślizgowe nie zostało zaprojektowane do pracy w warunkach suchych lub granicznych, ma wysoki współczynnik tarcia i zużywa się. Warunki suche i brzegowe mogą występować nawet w łożysku ślizgowym, gdy pracuje ono poza swoimi normalnymi warunkami pracy; np. podczas rozruchu i wyłączania.
Smarowanie płynneEdit
Smarowanie płynne skutkuje trybem smarowania w pełnym filmie lub w warunkach brzegowych. Prawidłowo zaprojektowany układ łożyskowy zmniejsza tarcie, eliminując kontakt powierzchnia-powierzchnia między czopem a łożyskiem dzięki efektom dynamiki płynu.
Łożyska płynne mogą być smarowane hydrostatycznie lub hydrodynamicznie. Łożyska smarowane hydrostatycznie są smarowane przez zewnętrzną pompę, która utrzymuje statyczną ilość ciśnienia. W łożysku hydrodynamicznym ciśnienie w warstwie oleju jest utrzymywane przez obrót czopa. Łożyska hydrostatyczne wchodzą w stan hydrodynamiczny, gdy czop się obraca. Łożyska hydrostatyczne zwykle używają oleju, podczas gdy łożyska hydrodynamiczne mogą używać oleju lub smaru, jednak łożyska mogą być zaprojektowane tak, by używać dowolnego dostępnego płynu, a kilka konstrukcji pomp używa pompowanego płynu jako środka smarnego.
Łożyska hydrodynamiczne wymagają większej staranności w projektowaniu i działaniu niż łożyska hydrostatyczne. Są one również bardziej podatne na zużycie początkowe, ponieważ smarowanie nie występuje dopóki wał się nie obróci. Przy niskich prędkościach obrotowych smarowanie może nie osiągać całkowitego oddzielenia wału od tulei. W rezultacie, łożyska hydrodynamiczne mogą być wspomagane przez łożyska pomocnicze, które podtrzymują wał podczas okresów rozruchu i zatrzymania, chroniąc precyzyjnie obrobione powierzchnie łożyska czopowego. Z drugiej strony, łożyska hydrodynamiczne są prostsze w montażu i mniej kosztowne.
W stanie hydrodynamicznym tworzy się „klin” smarujący, który unosi czop. Czop przesuwa się również nieznacznie poziomo w kierunku obrotu. Położenie czopa mierzy się kątem pochylenia, czyli kątem utworzonym między pionem a prostą przecinającą środek czopa i środek łożyska, oraz współczynnikiem mimośrodowości, czyli stosunkiem odległości środka czopa od środka łożyska do całkowitego luzu promieniowego. Kąt nastawienia i współczynnik mimośrodowości zależą od kierunku i prędkości obrotów oraz od obciążenia. W łożyskach hydrostatycznych ciśnienie oleju również wpływa na współczynnik mimośrodowości. W urządzeniach elektromagnetycznych, takich jak silniki, siły elektromagnetyczne mogą przeciwdziałać obciążeniom grawitacyjnym, powodując przyjmowanie przez czop nietypowych pozycji.
Jedną z wad charakterystycznych dla smarowanych cieczą, hydrodynamicznych łożysk czopowych w maszynach szybkoobrotowych jest wir olejowy – samowzbudne drgania czopa. Wir olejowy powstaje, gdy klin smarujący staje się niestabilny: niewielkie zakłócenia czopa powodują siły reakcji filmu olejowego, które wywołują dalszy ruch, powodując „wirowanie” zarówno filmu olejowego, jak i czopa wokół powłoki łożyska. Typowa częstotliwość wirów wynosi około 42% prędkości obrotowej czopu. W skrajnych przypadkach wiry olejowe prowadzą do bezpośredniego kontaktu pomiędzy czopem a łożyskiem, co powoduje szybkie zużycie łożyska. W niektórych przypadkach częstotliwość wirów pokrywa się z prędkością krytyczną wału maszyny i „blokuje się” na niej; stan ten znany jest jako „bicze olejowe”. Bicze olejowe mogą być bardzo niszczące.
Wirowi olejowemu można zapobiec dzięki sile stabilizującej przyłożonej do czopa. W wielu konstrukcjach łożysk dąży się do wykorzystania geometrii łożyska w celu zapewnienia przeszkody dla wirującego płynu lub zapewnienia obciążenia stabilizującego w celu zminimalizowania wiru. Jedną z nich jest tzw. otwór cytrynowy lub eliptyczny. W tej konstrukcji pomiędzy dwiema połówkami obudowy łożyska instaluje się podkładki regulacyjne, a następnie otwór jest obrabiany na wymiar. Po usunięciu podkładek otwór przypomina kształtem cytrynę, co powoduje zmniejszenie luzu w jednym kierunku otworu i zwiększenie napięcia wstępnego w tym kierunku. Wadą tej konstrukcji jest mniejsza nośność w porównaniu z typowymi łożyskami czopowymi. Jest ona również podatna na wiry olejowe przy dużych prędkościach, jednak jej koszt jest stosunkowo niski.
Inną konstrukcją jest zapora ciśnieniowa lub zaporowy rowek, który ma płytkie nacięcie odciążające w środku łożyska nad jego górną połową. Rowek gwałtownie się zatrzymuje w celu wytworzenia siły skierowanej w dół, aby ustabilizować czop. Ta konstrukcja ma dużą nośność i koryguje większość sytuacji związanych z zawirowaniami oleju. Wadą tego rozwiązania jest to, że działa ono tylko w jednym kierunku. Przesunięcie połówek łożyska powoduje to samo co tama ciśnieniowa. Jedyna różnica polega na tym, że nośność wzrasta wraz ze wzrostem przesunięcia.
Bardziej radykalną konstrukcją jest konstrukcja z poduszką uchylną, która wykorzystuje wiele poduszek zaprojektowanych tak, aby poruszały się wraz ze zmieniającym się obciążeniem. Jest ona zwykle stosowana w bardzo dużych aplikacjach, ale znajduje również szerokie zastosowanie w nowoczesnych turbomaszynach, ponieważ prawie całkowicie eliminuje wir olejowy.
.