Što su kuglični ležajevi?

Kuglični ležajevi, također poznati kao ležajevi protiv trenja, male su metalne ili keramičke kuglice koje se koriste za smanjenje trenja između osovina i osovina u brojnim primjenama. Često se koriste u nizu za apsorpciju težine postavljene na pokretni dio, ili u pojedinačnim kavezima za smanjenje trenja u osovinskim sklopovima. Većina je proizvedena u skladu s vrlo strogim standardima zaobljenosti, budući da svaka deformacija može uzrokovati neočekivani otkaz pokretnih dijelova.

Koncept kugličnih ležajeva može se pratiti sve do Rimskog Carstva, ali mnogi izvori pripisuju Leonardu da Vinciju prve praktične dizajne. Međutim, tek 1791. godine velški proizvođač kočija i izumitelj po imenu Philip Vaughan patentirao je prvi sklop osovine koji ih je koristio. Prethodne osovine vagona bi se na kraju istrošile zbog učinaka trenja, ali Vaughanova upotreba kugličnih ležajeva eliminirala je izravan kontakt između pogonskog vratila i osovine.

Nakon njihove rane upotrebe u pogonskim osovinama, tvornički inženjeri pronašli su i druge primjene u proizvodnoj areni. Pojedini dijelovi se lako mogu pomicati preko rampi opremljenih ovim ležajevima. Strojevi na motorni pogon postali su učinkovitiji jer su smanjili trenje između dijelova. Za razliku od drugih vrsta ležajeva, kuglični ležajevi omogućuju i rotacijsko i aksijalno kretanje, što je dodalo svestranost dizajnu stroja.

Jedan od najčešćih primjera kugličnih ležajeva u akciji su rolere. Četiri kotača pričvršćena su na dvije osovine na dnu prtljažnika. Pažljiviji pregled ovih kotača otkriva skup malih metalnih kuglica koje okružuju osovinu. Kako klizač stavlja svoju punu težinu na kotače, svaka lopta privremeno apsorbira opterećenje. Dok klizač gura naprijed, oni se kotrljaju u stazi oko osovine. Budući da su kuglični ležajevi savršeno okrugli i glatki, postoji vrlo malo trenja između njih. Oni omogućuju klizaču da se kreće u ravnoj liniji uz mali otpor.

Proizvodnja kugličnih ležajeva iznenađujuće je slična oblikovanju kuglica od tijesta. Zaliha metalne žice približno istog promjera kao i ležajevi stavlja se u stroj s dvije ploče oblikovane kao hemisfere. Kada se dvije polovice snažno spoje, formira se gruba metalna lopta. Problem je u tome što još uvijek ostaju neke dodatne metalne krhotine koje se nazivaju treperenje. Kuglice se zatim stavljaju u drugi stroj koji uklanja bljesak kako bi se stvorilo savršeno stanje zaobljenosti.

Ovaj drugi stroj sastoji se od dvije ploče s utorima, jedna s otvorenim urezom za primanje kugličnih ležajeva. Kako se ovaj stroj puni nedovršenim kuglicama, gornja žljebova ploča počinje se uvijati u različitim smjerovima preko nepomične donje ploče. Ova radnja je slična kuhanju da rukama oblikuje kuglice od tijesta. Prvi prolazak kroz ovaj stroj uklanja treperenje i pomaže ležajevima da postanu prilično ujednačene veličine.
Drugim prolazom kroz isti stroj dodaje se tekućina za podmazivanje i abrazivi u smjesu. Kuglični ležajevi su brušeni do precizne veličine djelovanjem abraziva. Nakon što kuglice dostignu prihvatljivu veličinu i ujednačenost, treća serija koristi sredstvo za poliranje kako bi im dalo sjaj koji smanjuje trenje. Svi ležajevi prolaze jednu završnu inspekciju kako bi provjerili ima li nesavršenosti prije nego što budu odobreni za korištenje u drugim primjenama.