Jak zmienia się technologia łożysk?

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci konstrukcja łożysk znacznie się rozwinęła, wprowadzając nowe zastosowania materiałów, zaawansowane techniki smarowania i wyrafinowaną analizę komputerową.

Łożyska są stosowane praktycznie we wszystkich typach maszyn wirujących. Od sprzętu obronnego i lotniczego po linie do produkcji żywności i napojów – zapotrzebowanie na te komponenty rośnie. Co najważniejsze, projektanci coraz częściej wymagają mniejszych, lżejszych i trwalszych rozwiązań, które sprostają nawet najbardziej rygorystycznym testom warunków środowiskowych.

 

Nauka o materiałach

Zmniejszanie tarcia jest kluczowym obszarem badań producentów. Na tarcie wpływa wiele czynników, takich jak tolerancje wymiarowe, wykończenie powierzchni, temperatura, obciążenie operacyjne i prędkość. Na przestrzeni lat poczyniono znaczne postępy w dziedzinie stali łożyskowej. Nowoczesne, ultraczyste stale łożyskowe zawierają coraz mniej cząstek niemetalicznych, co zapewnia łożyskom kulkowym większą odporność na zmęczenie kontaktowe.

 

Nowoczesne techniki wytwarzania stali i odgazowywania pozwalają uzyskać stal o niższym poziomie tlenków, siarczków i innych rozpuszczonych gazów, podczas gdy lepsze techniki hartowania pozwalają uzyskać stal twardszą i bardziej odporną na zużycie. Postęp w maszynach produkcyjnych umożliwia producentom łożysk precyzyjnych utrzymywanie mniejszych tolerancji elementów łożysk i wytwarzanie bardziej wypolerowanych powierzchni stykowych, co zmniejsza tarcie i poprawia trwałość.

 

Opracowano nowe stale nierdzewne klasy 400 (X65Cr13), które poprawiają poziom hałasu łożysk, a stale o wysokiej zawartości azotu zapewniają większą odporność na korozję. Do zastosowań w środowiskach silnie korozyjnych lub w ekstremalnych temperaturach klienci mogą teraz wybierać spośród asortymentu łożysk ze stali nierdzewnej klasy 316, łożysk w pełni ceramicznych lub łożysk z tworzywa sztucznego wykonanych z żywicy acetalowej, PEEK, PVDF lub PTFE. W miarę jak druk 3D staje się coraz szerzej stosowany, a tym samym bardziej opłacalny, widzimy rosnące możliwości produkcji niestandardowych elementów ustalających łożysk w małych ilościach, co będzie przydatne w przypadku małych wymagań objętościowych łożysk specjalistycznych.

 

Smarowanie

 

Największą uwagę mogło przykuć smarowanie. Ponieważ 13% uszkodzeń łożysk przypisuje się czynnikom smarującym, smarowanie łożysk jest szybko rozwijającym się obszarem badań, wspieranym zarówno przez naukowców, jak i przemysł. Obecnie dostępnych jest znacznie więcej specjalistycznych środków smarnych, co wynika z wielu czynników: szerszej gamy wysokiej jakości olejów syntetycznych, większego wyboru zagęszczaczy stosowanych do produkcji smarów oraz większej różnorodności dodatków smarnych zapewniających na przykład wyższą obciążalność lub większą odporność na korozję. Klienci mogą wybierać spośród wysoko filtrowanych smarów o niskim poziomie hałasu, smarów do wysokich prędkości, smarów do ekstremalnych temperatur, smarów wodoodpornych i odpornych chemicznie, smarów pracujących w wysokiej próżni oraz smarów do pomieszczeń czystych.

 

Analiza komputerowa

 

Kolejnym obszarem, w którym przemysł łożyskowy poczynił ogromne postępy, jest wykorzystanie oprogramowania do symulacji łożysk. Obecnie wydajność, żywotność i niezawodność łożysk można wydłużyć w stosunku do tego, co osiągnięto dziesięć lat temu, bez przeprowadzania kosztownych i czasochłonnych testów laboratoryjnych lub terenowych. Zaawansowana, zintegrowana analiza łożysk tocznych może zapewnić niezrównany wgląd w działanie łożysk, umożliwić optymalny dobór łożysk i uniknąć przedwczesnych uszkodzeń łożysk.

 

Zaawansowane metody trwałości zmęczeniowej umożliwiają dokładne przewidywanie naprężeń elementów i bieżni, kontaktu żeber, naprężeń krawędziowych i obcięcia styku. Umożliwiają także pełne ugięcie układu, analizę obciążenia i analizę niewspółosiowości łożysk. Dzięki temu inżynierowie będą mogli zmodyfikować konstrukcję łożyska, aby lepiej dostosować się do naprężeń wynikających z konkretnego zastosowania.

 

Kolejną wyraźną zaletą jest to, że oprogramowanie symulacyjne może zmniejszyć ilość czasu i zasobów poświęcanych na fazę testowania. To nie tylko przyspiesza proces rozwoju, ale także zmniejsza koszty w tym procesie.

 

Jest oczywiste, że nowe osiągnięcia w dziedzinie inżynierii materiałowej wraz z zaawansowanymi narzędziami do symulacji łożysk zapewnią inżynierom wgląd niezbędny do zaprojektowania i doboru łożysk pod kątem optymalnej wydajności i trwałości, jako części modelu całego systemu. Ciągłe badania i rozwój w tych dziedzinach będą miały kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że ​​łożyska będą nadal przesuwać granice w nadchodzących latach.