Tuleje ślizgowe – rodzaje i dobór

Zakres stosowania

Tuleje ślizgowe stosowane są w węzłach maszynowych pracujących w ruchu obrotowym lub wahliwym, w których wymagane jest przenoszenie obciążeń przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia elementów konstrukcyjnych. Zastosowanie tulei umożliwia wymienność elementu zużywalnego oraz regenerację gniazda bez konieczności wymiany całego korpusu.

W praktyce przemysłowej stosuje się tuleje wykonywane zgodnie z normami DIN 1494 oraz ISO 3547, a w przypadku tulei cylindrycznych z brązu litego również rozwiązania według DIN 1850 lub dokumentacji producenta.

Rodzaje tulei ślizgowych

W konstrukcjach ciężkich maszyn budowlanych najczęściej stosowane są tuleje stalowo-brązowe (bimetaliczne). Tuleja tego typu składa się z warstwy nośnej wykonanej ze stali oraz warstwy ślizgowej wykonanej z brązu lub stopu CuPb. Rozwiązanie to zapewnia wysoką nośność oraz odporność na obciążenia dynamiczne i udarowe, przy jednoczesnym zachowaniu wymienności elementu zużywalnego. Tuleje bimetaliczne wymagają smarowania w trakcie eksploatacji.

W zastosowaniach o mniejszych obciążeniach stosowane są tuleje kompozytowe z warstwą ślizgową PTFE. Konstrukcja taka składa się z podkładu stalowego, porowatej warstwy brązu oraz warstwy ślizgowej na bazie politetrafluoroetylenu. Tuleje te charakteryzują się niskim współczynnikiem tarcia i mogą pracować w warunkach ograniczonego smarowania, jednak ich odporność na udary jest niższa niż w przypadku tulei bimetalicznych.

W maszynach o dużych średnicach oraz przy regeneracjach wykonywanych metodą wytaczania stosuje się tuleje z brązu litego, najczęściej ze stopów CuSn lub CuAl. Tuleje te mogą posiadać rowki smarowe oraz indywidualnie dobierane wymiary w zależności od warunków pracy.

Kryteria doboru tulei

Dobór tulei ślizgowej powinien być analizowany w kontekście rzeczywistych warunków pracy węzła. Należy uwzględnić średnicę nominalną sworznia, przewidywane obciążenie jednostkowe, charakter ruchu (ciągły lub wahliwy), obecność obciążeń udarowych, temperaturę pracy oraz warunki smarowania. Istotny jest również materiał korpusu oraz możliwość zachowania współosiowości w procesie regeneracji.

W przypadku maszyn budowlanych pracujących w warunkach zapylenia oraz przy dużych zmiennych obciążeniach zaleca się stosowanie tulei o zwiększonej odporności na ścieranie oraz zapewnienie regularnego smarowania.

Luz roboczy pomiędzy sworzniem a tuleją

Luz promieniowy pomiędzy sworzniem a tuleją musi zapewnić powstanie filmu smarnego oraz kompensację odkształceń cieplnych i sprężystych. Zbyt mały luz prowadzi do wzrostu temperatury pracy oraz przyspieszonego zużycia powierzchni ślizgowych. Zbyt duży luz powoduje uderzenia, przyspieszone zużycie oraz utratę współosiowości.

W praktyce przemysłowej przyjmuje się orientacyjne wartości luzu promieniowego zależne od średnicy nominalnej oraz charakteru pracy. Dla średnic do około 50 mm stosuje się luz rzędu kilku setnych milimetra. W zakresie średnic 50–100 mm luz zwiększa się proporcjonalnie do średnicy oraz obciążenia. Przy średnicach powyżej 100 mm luz powinien być dobierany indywidualnie, z uwzględnieniem deformacji konstrukcji oraz rodzaju smarowania.

Pasowanie tulei w gnieździe

Tuleja powinna być montowana w gnieździe z odpowiednim wciskiem zapewniającym jej unieruchomienie podczas pracy. Wcisk musi być dobrany tak, aby zapobiec obracaniu się tulei w korpusie, a jednocześnie nie powodować jej nadmiernej deformacji.

Zbyt mały wcisk prowadzi do mikroruchów tulei oraz zużycia gniazda. Zbyt duży wcisk może powodować zmniejszenie średnicy wewnętrznej tulei oraz redukcję luzu roboczego po montażu. W praktyce regeneracyjnej wartości wcisku należy dobierać zgodnie z tolerancjami określonymi dla otworów pod tuleje.

Wymagania montażowe i kontrola

Przed montażem tulei powierzchnia gniazda powinna być oczyszczona i pozbawiona zadziorów. Krawędzie otworu należy sfazować w celu ułatwienia montażu. Tuleję należy montować przy użyciu prasy, zapewniając osiowe prowadzenie elementu. Po montażu należy sprawdzić średnicę wewnętrzną tulei, owalność oraz współosiowość regenerowanych otworów.

Typy tulei ślizgowych – zestawienie techniczne

Seria	Typ konstrukcji	Materiał podstawowy	Norma	Cechy charakterystyczne
WB700 / WB800	Zwijana tuleja brązowa	CuSn8P	DIN 1494 / ISO 3547	Nacięcia smarne rombowe lub sferyczne
WB702 / WB802	Zwijana tuleja brązowa	CuSn8P	DIN 1494 / ISO 3547	Pełna perforacja powierzchni ślizgowej
WB802-T	Zwijana tuleja z zamkiem	CuSn8P	DIN 1494 / ISO 3547	Perforacja + uszczelnienie
JDB	Tuleja masywna	Brąz wg wymagań	DIN 1850	Otwory i rowki smarne
BWG	Tuleja masywna samosmarująca	Brąz z wkładkami stałego smaru	DIN 1850	Wkładki grafitowe / stały smar
BWO	Spiekana tuleja samosmarująca	CuSn10 (spiekana)	DIN 1850 / ISO 2795	Impregnowana olejem
SBT (DU)	Wielowarstwowa PTFE	Stal + brąz + PTFE	DIN 1494 / ISO 3547	Praca bez smarowania
SBT (DP4)	Wielowarstwowa PTFE	Stal + brąz + PTFE	DIN 1494 / ISO 3547	Wysoka odporność na zużycie
DEX	Wielowarstwowa POM	Stal + brąz + POM	DIN 1494 / ISO 3547	Praca z okresowym smarowaniem
SWPB	Wielowarstwowa CuPb	CuPb10Sn10	DIN 1494 / ISO 3547	Warstwa ołowiowo-brązowa
STEEL	Tuleja stalowa	C45 / 100Cr6	DIN 17200	Rowki i kanały smarne
Polimer-kompozyt	Tuleja z tworzyw	PTFE / POM / PA	wg dokumentacji	Samosmarujące / wysokotemperaturowe