Kako zamenjati ležaj

Ko ugotovite, da morate zamenjati ležaj (kroglični, valjčni, stožčasti ali potisni) je koristno razumeti, kako ležaji delujejo in so vpeti v delovanje celotnega mehanskem sistema, preden vzamete žage in gorilnike ter se potopite v neprijetno delo.

Naloga ležaja v stroju je seveda, da podpira dele, ki se vrtijo glede na drugega, in/ali prenaša sile med gibajočimi se deli - pogosto enim nepremičnim in enim vrtečim se delom.  Kolesni ležaji v vašem avtomobilu na primer omogočajo, da se teža avtomobila prek kotalečega se kolesa prenaša na cesto, pri tem pa sta trenje in obraba čim manjša. Za izpolnitev te naloge je kotalni ležaj običajno sestavljen iz notranjega in zunanjega obroča, ki ju ločujejo kroglice ali valji. Pri kotalnih ležajih je en od obročev pritrjena na nepremični del, drugi pa na vrteči se del (običajno gred). Zaradi moči, ki se pretaka skozi ležajne obroče, mora biti pritrditev obročev na ujemajoče se dele dovolj močna, da se upre gibanju na tem delu. Zato je lahko odstranitev ležajev, ko jih je treba zamenjati, zelo težavna, neizkušen mehanik pa lahko z nepravilnimi postopki odstranitve poškoduje ohišje ali gred ležaja.

Slika 1: Na sliki je prikazan izrez krogličnega ležaja, na katerem sta jasno vidna notranji in zunanji obroč, ki ju ločujejo kroglice, ujete v kletki. Ta ležaj je zatesnjen s črnimi tesnilnimi obročki, ki preprečujejo dostop umazanije do tekalne steze ležaja. Slika: Silberwolf, CC BY 2.5

 Kako so vgrajeni kotalni ležaji

Obstajajo tri tipi ujemov oz. prileganja med ležajnimi obroči in ohišjem ali gredjo: ohlapni, tesni in nekje med tema dvema skrajnostma – prehodni. Pri ohlapnem prileganju se lahko oba ujemajoča se dela ujemata brez kakršnega koli stika med ujemajočimi se površinami. To prileganje se pogosto uporablja za statično tekalno površino ležaja, in ker je tekalna površina med delovanjem stroja navadno močno statično obremenjena, ta obremenitev fiksira tekalno površino.  Ležaj, ki je vgrajen z ohlapnim prileganjem, je običajno zelo enostavno odstraniti.

Za pritrditev ležajnega obroča na vrteči se del se pogosto uporablja tesno prileganje. Pri tej vrsti prileganja se ujemajoča se dela ne ujemata brez deformacije vsaj enega od obeh ujemajočih se delov. V primeru gredi, ki je nameščena na notranji obroč kotalnega ležaja, je premer gredi večji od notranjega premera obroča. Za vgradnjo je v tem primeru potrebna stiskalnica ali včasih sprememba temperature ujemajočih se delov, da se omogoči prileganje - v našem primeru prevelike gredi jo ohladimo, da zmanjšamo premer, ležaj pa segrejemo, da povečamo premer notranjega obroča. Pri teh dveh skrajnih temperaturah se deli sestavijo brez motenj, ko pa se sestav vrne na temperaturo okolja, se deli med seboj zaklenejo.

Prehodno prileganje je sivo območje med prileganjem z zračnostjo in tesnim prileganjem in je odvisno od toleranc postopka strojne obdelave.  Dele s prehodnim prileganjem je pogosto treba sestaviti s stiskalnico ali kakšnim drugim sredstvom za uporabo sile, vendar pri tem ni potrebna tako velika sila kot pri tesnem prileganju.

V vsakem primeru ta prileganja zahtevajo zelo majhno toleranco obdelave, kar se odraža v visoki ceni. Ker je zamenjava ležaja postopek vzdrževanja stroja s ciljem, da se po odstranitvi starega ležaja vstavi nov ležaj, je pomembno, da se te skrbno obdelane površine na gredi, ohišju ali na obeh ne poškodujejo. 

Odstranjevanje ležaja

Zato je taktika, ki jo izberemo pri odstranjevanju ležaja, odvisna od tega, s kakšnim prileganjem je bil ležaj najprej nameščen. Redko se zgodi, da bi se za zunanji in notranji tekalni obroč uporabil tesen prileg. Običajno je vrteč obroč ležaja nameščen z tesnim ali prehodnim prileganjem, medtem ko je za statično obroč uporabljeno ohlapno prileganje. Ohlapni ujem se bo dokaj zlahka razstavil, ovira ga le korozija ali nabiranje zapečene ležajne masti ali drugih nečistoč.

Če želite odstraniti ležaje z tesnim vpetjem, lahko z namenskim orodjem zagotovite, da se gred ali ohišje ležaja ne poškodujeta. Zlasti v primerih, ko je ležaj mogoče obnoviti, je odstranitev brez uničevalnih orodij povsem mogoča. Orodja za izvleko ležaja so razdeljena v dve kategoriji - orodja za notranji in zunanji izvlek. Z zunanjim orodjem za vlečenje se ležaji odstranjujejo z gredi, kjer sta dostopni obe strani ležaja. Ima dve ali tri roke, ki se oprimejo zadnje strani ležaja - običajno zunanjega obroča in vijačni podstavek, ki se nasloni na konec gredi. Ko se vijak premika proti gredi, se ležaj potegne vzdolž gredi. Te zunanje izvlečne mehanizme je mogoče tudi hidravlično sprožiti, da na ležaj delujejo velike sile.  Če zadnja stran ležaja na gredi ni dostopna, se lahko uporabijo ležajne objemke. Te klinaste čeljusti radialno stisnejo zadnji rob ležaja, da ga premaknejo vzdolž gredi in razkrijejo zadnjo površino. Včasih to zadostuje za sprostitev ležaja ali vsaj za zagotovitev zadostnega prostora za vstavitev ročic običajnega zunanjega izvlečnega mehanizma. V vsakem primeru ti zunanji izvlečni mehanizmi odstranijo ležaj, ne da bi poškodovali skrbno obdelano površino gredi ali upognili gred.

Slika 2: To je fotografija kombiniranega notranjega in zunanjega izvleka ležaja. Orodje je prikazano kot zunanji izvlečni mehanizem, saj sta konca rok zavita navznoter v smeri vijačnega jaška. Obračanje vijačnega dvigala glede na roke omogoča, da deluje kot notranji izvlečni mehanizem. (Slika je z licenco Envato Elements dostopna za uporabo Tuliju).

Orodje za notranji izvlek se uporablja za ležaje, ki so vgrajeni v ohišje z tesnim ali prehodnim prileganjem. V tem primeru se gred običajno zlahka odstrani (ker bi običajno imela prileganje), zato se notranji izvlečni stroj vstavi skozi notranjo tirnico z obrnjenimi rokami, ki zajamejo zadnjo stran notranje tirnice.  Z drsnim kladivom, ki je pritrjeno na sklop rok, se zaradi sile udarca ležaja, ki je pritrjen na omejevalnik, ležaja malo po malo premakne iz ohišja. Ponavljajoče se delovanje drsnega kladiva odstrani ležaj iz ohišja, ne da bi pri tem poškodovalo površino ohišja, na kateri so skrbno obdelani stroji.

V vsakem primeru je treba po pridobitvi ustreznega orodja za vlečenje najprej čim bolje očistiti površine prileganja, preden začnemo vleči. Ker orodje za vlečenje uporablja le silo in ne deformira ujemajočih se delov, morebitni pesek ali korozija ne bosta le povečala sile, ki je potrebna za vlečenje ležaja, temveč lahko tudi trajno poškodujeta ujemajoče se površine, ki bodo uporabljene za namestitev novega ležaja.

Ponovna namestitev ležaja

Za ponovno vgradnjo ležaja z tesnim prileganjem je pogosto potrebna stiskalnica ali drugo specializirano orodje, ki enakomerno deluje na ležaj, da se ležaj premakne vzdolž gredi ali v ohišje. Če mehanik le udarja s kladivom po eni strani ležaja, ga lahko poškoduje. Pomembno je, da uporabite ustrezno pritrdišče, da sila, ki jo povzroča stiskalnica ali kladivo, enakomerno deluje na ob obroča ležaja. S temi pritrdili se izognemo prenosu sile pri vgradnji na kotalne elemente ležaja, ki so del ležaja, ki pogosto ni zasnovan za prenašanje stranskih sil.

Tako kot pri vgradnji je tudi pri ponovni vgradnji ležaja ključnega pomena priprava površine. Kakršen koli pesek, korozija ali onesnaženje na površini bo povzročilo strganje ali druge poškodbe teh površin in oviralo delovanje ležaja ali skrajšalo njegovo življenjsko dobo, zato se prepričajte, da so vse ujemajoče se površine zelo čiste. Čeprav boste želeli uporabiti in nanesti ustrezno mazivo za ležaje, ne smete mazati stičnih površin ležaja z gredjo ali ohišjem.

Ne glede na to, ali odstranjujete ali zamenjujete kroglične ležaje, valjčne ležaje ali stožčaste valjčne ležaje, bo poznavanje načina sestavljanja in razstavljanja teh kritičnih delov vzdrževalcem pomagalo povečati življenjsko dobo stroja.