Зголемената побарувачка за подобрување на доверливоста низ индустријата значи дека инженерите треба да ги земат предвид сите компоненти на нивната опрема.Системите за лежишта се критични делови во машината и нивното откажување може да има катастрофални и скапи последици.Дизајнот на лежиштето има големо влијание врз доверливоста, особено во екстремни работни услови, вклучувајќи високи или ниски температури, вакуум и корозивни атмосфери.Оваа статија ги прикажува размислувањата што треба да се земат при специфицирање на лежиштата за предизвикувачки средини, така што инженерите можат да обезбедат висока доверливост и одлични долгорочни перформанси на нивната опрема.

Системот за лежиште се состои од многу елементи, вклучувајќи топчиња, прстени, кафези и подмачкување на пример.Стандардните лежишта обично не се спротивставуваат на строгоста на суровите средини и затоа треба да се посвети посебно внимание на поединечните делови.Најважните елементи се подмачкувањето, материјалите и специјалната термичка обработка или облоги и со гледање на секој фактор значи дека лежиштата можат најдобро да се конфигурираат за примена.

Работи на висока температура

Примените со високи температури, како што се оние што се користат во системите за активирање во воздушната индустрија, можат да претставуваат предизвици за стандардните лежишта.Понатаму, температурите се зголемуваат во опремата бидејќи единиците стануваат сè помали и имаат зголемена густина на моќност, а тоа претставува проблем за просечното лежиште.

Подмачкување

Подмачкувањето е важно прашање овде.Маслата и маснотиите имаат максимални работни температури во кој момент ќе почнат да се распаѓаат и брзо да испаруваат што ќе доведе до дефект на лежиштето.Стандардните масти често се ограничени на максимална температура од околу 120°C, а некои конвенционални масти за висока температура се способни да издржат температури до 180°C.

Меѓутоа, за апликации кои бараат уште повисоки температури достапни се специјални флуорирани маснотии за подмачкување и температури над 250°C се достапни.Онаму каде што течното подмачкување не е можно, цврстото подмачкување е опција која овозможува сигурно работење со мала брзина на уште повисоки температури.Во овој случај, молибден дисулфид (MOS2), волфрам дисулфид (WS2), графит или политетрафлуороетилен (PTFE) се препорачуваат како цврсти лубриканти бидејќи можат да толерираат многу високи температури подолги временски периоди.

Материјали

Кога станува збор за температури над 300°C, потребни се специјални материјали за прстени и топки.AISI M50 е високотемпературен челик кој обично се препорачува бидејќи покажува висока отпорност на абење и замор при високи температури.BG42 е уште еден високотемпературен челик кој има добра топла цврстина на 300°C и вообичаено се одредува бидејќи има високи нивоа на отпорност на корозија и исто така е помалку подложен на замор и абење при екстремни температури.

Потребни се и кафези со висока температура и тие може да се набават во специјални полимерни материјали, вклучувајќи тефлонски, полиимид, полиамид-имид (PAI) и полиетер-етер-кетон (PEEK).За системи за подмачкување со масло со висока температура, кафезите со лежишта можат да се изработат и од бронза, месинг или челик обложен со сребро.

Облоги и термичка обработка

Напредните премази и површински третмани може да се применат на лежиштата за борба против триењето, спречување на корозија и намалување на абењето, со што се подобруваат перформансите на лежиштето при високи температури.На пример, челичните кафези може да се обложат со сребро за да се подобрат перформансите и доверливоста.Во случај на дефект на лубрикантот/огладнување, позлата делува како цврст лубрикант, дозволувајќи му на лежиштето да продолжи да работи за краток временски период или во итни ситуации.

Сигурност при ниски температури

На другиот крај на вагата, ниските температури може да бидат проблематични за стандардните лежишта.

Подмачкување

Во апликациите со ниски температури, на пример при примена на криогенско пумпање со температури од -190°C, подмачкувањето на маслото станува восочно што резултира со дефект на лежиштето.Цврстото подмачкување како MOS2 или WS2 се идеални за подобрување на доверливоста.Понатаму, во овие апликации, медиумот што се пумпа може да дејствува како лубрикант, така што лежиштата треба да бидат специјално конфигурирани да работат на овие ниски температури користејќи материјали што добро функционираат со медиумот.

Материјали

Еден материјал што може да се користи за да се подобри животниот век на замор и отпорноста на абење на лежиштето е SV30® - мартензитски челик кој е стврднат со висока содржина на азот, отпорен на корозија.Се препорачуваат и керамички топки бидејќи даваат супериорни перформанси.Инхерентните механички својства на материјалот значат дека тие обезбедуваат одлична работа при лоши услови на подмачкување, а е многу подобро прилагоден за сигурно работење при ниски температури.

Материјалот на кафезот, исто така, треба да биде избран да биде што е можно поотпорен на абење, а добрите опции тука вклучуваат PEEK, полихлоротрифлуороетилен (PCTFE) и PAI пластика.

Термичка обработка

Прстените треба да бидат специјално термички обработени за да се подобри стабилноста на димензиите при ниски температури.

Внатрешен дизајн

Дополнително внимание за работа на ниски температури е внатрешниот дизајн на лежиштето.Лежиштата се дизајнирани со ниво на радијална игра, но како што температурата се намалува, компонентите на лежиштето се подложени на термичка контракција и затоа количината на радијална игра се намалува.Ако нивото на радијална игра се намали на нула за време на работата, тоа ќе резултира со дефект на лежиштето.Лежиштата што се наменети за апликации со ниски температури треба да бидат дизајнирани со поголема радијална игра на собни температури за да се овозможи прифатливо ниво на радијално играње при ниски температури.

Справување со притисокот на вакуумот

Во средини со ултра висок вакуум, како што се оние што се присутни во производството на електроника, полупроводници и LCD екрани, притисокот може да биде помал од 10-7mbar.Ултра-високите вакуумски лежишта обично се користат во опремата за активирање во производствената средина.Друга типична апликација за вакуум се турбомолекуларните пумпи (TMP) кои генерираат вакуум за производни средини.Во оваа последна апликација често се бара лежиштата да работат со голема брзина.

Подмачкување

Подмачкувањето во овие услови е клучно.При толку високи правосмукалки, стандардните маснотии за подмачкување испаруваат и исто така излегуваат гас, а недостатокот на ефективно подмачкување може да резултира со дефект на лежиштето.Затоа треба да се користи специјално подмачкување.За средини со висок вакуум (до приближно 10-7 mbar) може да се користат маснотии PFPE бидејќи имаат многу поголема отпорност на испарување.За средини со ултра висок вакуум (10-9 mbar и подолу) треба да се користат цврсти лубриканти и премази.

За средни вакуумски средини (околу 10-2 mbar), со внимателен дизајн и избор на специјална вакуумска маст, системи за лежишта кои обезбедуваат долг животен век од повеќе од 40.000 часа (приближно 5 години) континуирана употреба и работат со големи брзини, можат да бидат постигне.

Отпорност на корозија

Лежиштата кои се наменети за употреба во корозивна средина треба да бидат специјално конфигурирани бидејќи тие потенцијално можат да бидат изложени на киселини, алкалии и солена вода меѓу другите корозивни хемикалии.

Материјали

Материјалите се од витално значење за корозивни средини.Стандардните челици за лежиште лесно се кородираат, што доведува до рано откажување на лежиштето.Во овој случај, треба да се земе предвид прстенестиот материјал SV30 со керамички топчиња бидејќи тие се многу отпорни на корозија.Всушност, студиите покажаа дека материјалот SV30 може да трае многу пати подолго од другиот челик отпорен на корозија во средина со прскање со сол.Во контролираните тестови со прскање со сол, челикот SV30 покажува само благи знаци на корозија по 1.000 часа тестирање со прскање со сол (видете графикон 1) и високата отпорност на корозија на SV30 јасно се гледа на тестните прстени.Специјални керамички топчести материјали како што се цирконија и силициум карбид исто така може да се користат за дополнително зголемување на отпорноста на лежиштето на корозивни материи.

Добивате повеќе од подмачкувањето на медиумите

Последното предизвикувачко опкружување се апликациите каде што медиумот делува како лубрикант, на пример средства за ладење, вода или хидраулични течности.Во сите овие примени, материјалот е најважното внимание, а SV30 – керамичките хибридни лежишта честопати го обезбедуваат најпрактичното и најсигурно решение.

Заклучок

Екстремните околини претставуваат многу оперативни предизвици за стандардните лежишта, што предизвикува нивно предвремено откажување.Во овие апликации лежиштата треба внимателно да се конфигурираат за да се погодни за намената и да даваат одлични долготрајни перформанси.За да се обезбеди висока доверливост на лежиштата, посебно внимание треба да се посвети на подмачкувањето, материјалите, површинските облоги и термичката обработка.