Kaj so kroglični ležaji?

Kroglični ležaji, znani tudi kot ležaji proti trenju, so majhne kovinske ali keramične krogle, ki se uporabljajo za zmanjšanje trenja med gredi in osmi v številnih aplikacijah. Pogosto se uporabljajo v seriji za absorpcijo teže na gibljivem delu ali v posameznih kletkah za zmanjšanje trenja v osnih sklopih. Večina je izdelana tako, da ustreza zelo strogim standardom okroglosti, saj lahko vsaka deformacija povzroči nepričakovano odpoved gibljivih delov.

Koncept krogličnih ležajev je mogoče zaslediti vse do rimskega cesarstva, vendar mnogi viri pripisujejo Leonardu da Vinciju prve praktične modele. Šele leta 1791 pa je valižanski izdelovalec kočij in izumitelj po imenu Philip Vaughan patentiral prvi sklop osi, ki jih je uporabljal. Prejšnje osi vozička bi se sčasoma obrabile zaradi učinkov trenja, vendar je Vaughanova uporaba krogličnih ležajev odpravila neposreden stik med pogonsko gredjo in osjo.

Po njihovi zgodnji uporabi v pogonskih gredih so tovarniški inženirji našli druge aplikacije v proizvodni areni. Posamezne dele je bilo mogoče enostavno premikati po klančinah, opremljenih s temi ležaji. Stroji na motorni pogon so postali učinkovitejši, saj so zmanjšali trenje med deli. Za razliko od drugih vrst ležajev kroglični ležaji omogočajo tako rotacijsko kot aksialno gibanje, kar je dodalo vsestranskost oblikovanju stroja.

Eden najpogostejših primerov delovanja krogličnih ležajev je kotalka. Štiri kolesa so pritrjena na dve osi na dnu prtljažnika. Podrobnejši pregled teh koles razkrije zbirko majhnih kovinskih kroglic, ki obkrožajo os. Ko drsalec svojo celotno težo položi na kolesa, vsaka žogica začasno absorbira obremenitev. Ko drsalec potiska naprej, se zakotali po stezi okoli osi. Ker so kroglični ležaji popolnoma okrogli in gladki, je med njimi zelo malo trenja. Drsalcu omogočajo, da se premika v ravni črti z majhnim uporom.

Izdelava krogličnih ležajev je presenetljivo podobna oblikovanju kroglic iz testa. Zaloga kovinske žice približno enakega premera kot ležaji je nameščena v stroju z dvema ploščama, oblikovanima kot polobli. Ko se obe polovici močno združita, nastane groba kovinska krogla. Težava je v tem, da še vedno ostane nekaj dodatnih kovinskih drobcev, imenovanih utripajoče. Kroglice se nato dajo v drug stroj, ki odstrani utripanje, da ustvari popolno stanje okroglosti.

Ta drugi stroj je sestavljen iz dveh žlebljenih plošč, ena z odprto zarezo za sprejem krogličnih ležajev. Ko se ta stroj polni z nedokončanimi kroglicami, se zgornja žlebljena plošča začne zvijati v različnih smereh nad nepremično spodnjo ploščo. To dejanje je podobno, če kuhar s svojimi rokami oblikuje kroglice iz testa. Prvi zagon skozi ta stroj odstrani utripanje in pomaga, da postanejo ležaji dokaj enotne velikosti.
Drugi zagon skozi isti stroj mešanici doda mazalno tekočino in abrazive. Kroglični ležaji se z delovanjem abrazivov zbrusijo na natančno velikost. Ko kroglice dosežejo sprejemljivo velikost in enakomernost, se v tretji vožnji uporabi polirno sredstvo, ki jim da sijaj, ki zmanjšuje trenje. Vsi ležaji so podvrženi končnemu pregledu za preverjanje pomanjkljivosti, preden so odobreni za uporabo v drugih aplikacijah.