Повећана потражња за побољшањем поузданости у индустрији значи да инжењери морају да размотре све компоненте своје опреме.Системи лежајева су критични делови машине и њихов квар може имати катастрофалне и скупе последице.Дизајн лежаја има велики утицај на поузданост, посебно у екстремним радним условима укључујући високе или ниске температуре, вакуум и корозивну атмосферу.Овај чланак наводи разматрања која треба узети у обзир при одређивању лежајева за изазовна окружења, тако да инжењери могу да обезбеде високу поузданост и одличне перформансе дугог века њихове опреме.

Систем лежајева се састоји од многих елемената укључујући куглице, прстенове, кавезе и подмазивање на пример.Стандардни лежајеви обично не издржавају строге услове окружења и стога је потребно обратити посебну пажњу на појединачне делове.Најважнији елементи су подмазивање, материјали и специјална термичка обрада или премази, а гледајући сваки фактор значи да се лежајеви могу најбоље конфигурисати за примену.

Рад на високој температури

Примене на високим температурама, као што су оне које се користе у системима за активирање у ваздухопловној индустрији, могу представљати изазове за стандардне лежајеве.Штавише, температуре у опреми расту како јединице постају све мање и имају повећану густину снаге, а то представља проблем за просечни лежај.

Подмазивање

Подмазивање је овде важно разматрање.Уља и масти имају максималну радну температуру у којој ће почети да се разграђују и брзо испаравају што доводи до квара лежаја.Стандардне масти су често ограничене на максималну температуру од око 120°Ц, а неке конвенционалне високотемпературне масти су способне да издрже температуре до 180°Ц.

Међутим, за апликације које захтевају још више температуре доступне су специјалне флуорисане масти за подмазивање и температуре веће од 250°Ц су достижне.Тамо где течно подмазивање није могуће, чврсто подмазивање је опција која омогућава поуздан рад мале брзине на још вишим температурама.У овом случају молибден дисулфид (МОС2), волфрам дисулфид (ВС2), графит или политетрафлуороетилен (ПТФЕ) се препоручују као чврста мазива јер могу толерисати веома високе температуре током дужег временског периода.

Материјали

Када је реч о температурама већим од 300°Ц, неопходни су специјални прстенасти и куглични материјали.АИСИ М50 је челик за високе температуре који се обично препоручује јер показује високу отпорност на хабање и замор на високим температурама.БГ42 је још један високотемпературни челик који има добру врућу тврдоћу на 300°Ц и обично се специфицира јер има висок ниво отпорности на корозију и такође је мање подложан замору и хабању на екстремним температурама.

Кавези за високе температуре су такође потребни и могу се испоручити у специјалним полимерним материјалима укључујући ПТФЕ, полиимид, полиамид-имид (ПАИ) и полиетар-етар-кетон (ПЕЕК).За високотемпературне системе подмазане уљем, кавези лежаја се такође могу израдити од бронзаног, месинганог или посребреног челика.

Премази и топлотна обрада

Напредни премази и површински третмани могу се применити на лежајеве ради сузбијања трења, спречавања корозије и смањења хабања, чиме се побољшавају перформансе лежаја на високим температурама.На пример, челични кавези могу бити пресвучени сребром како би се побољшале перформансе и поузданост.У случају квара/изгладњивања мазива, посребрени слој делује као чврсто мазиво, омогућавајући лежају да настави да ради у кратком временском периоду или у хитној ситуацији.

Поузданост на ниским температурама

На другом крају скале, ниске температуре могу бити проблематичне за стандардне лежајеве.

Подмазивање

У апликацијама на ниским температурама, на пример у апликацијама за криогено пумпање са температурама у региону од -190°Ц, уљно подмазивање постаје воштано што доводи до квара лежаја.Чврсто подмазивање као што је МОС2 или ВС2 је идеално за побољшање поузданости.Штавише, у овим применама, медиј који се пумпа може деловати као мазиво, тако да лежајеви морају бити посебно конфигурисани да раде на овим ниским температурама користећи материјале који добро раде са медијумом.

Материјали

Један материјал који се може користити за побољшање века трајања лежаја и отпорности на хабање је СВ30® – мартензитно каљени челик са високим садржајем азота и отпоран на корозију.Керамичке кугле се такође препоручују јер дају врхунске перформансе.Инхерентне механичке особине материјала значе да обезбеђују одличан рад у лошим условима подмазивања и много је погоднији за поуздан рад на ниским температурама.

Материјал кавеза такође треба изабрати да буде што је могуће отпорнији на хабање, а добре опције су ПЕЕК, полихлоротрифлуороетилен (ПЦТФЕ) и ПАИ пластика.

Термичка обрада

Прстенови треба да буду посебно термички обрађени да би се побољшала стабилност димензија на ниским температурама.

Унутрашњи дизајн

Додатно разматрање за рад на ниским температурама је унутрашњи дизајн лежаја.Лежајеви су пројектовани са нивоом радијалног зазора, али како се температура смањује, компоненте лежаја подлежу термичкој контракцији и због тога се смањује радијални зазор.Ако се ниво радијалног зазора смањи на нулу током рада, то ће довести до квара лежаја.Лежајеви који су намењени за примену на ниским температурама треба да буду пројектовани са више радијалног зазора на собним температурама како би се омогућио прихватљив ниво радног радијалног зазора на ниским температурама.

Руковање притиском вакуума

У окружењима са ултра високим вакуумом као што су она која су присутна у производњи електронике, полупроводника и ЛЦД-а, притисак може бити нижи од 10-7мбар.Лежајеви ултра високог вакума се обично користе у опреми за активирање у производном окружењу.Друга типична примена вакуума су турбомолекуларне пумпе (ТМП) које стварају вакуум за производна окружења.У овој последњој примени, лежајеви често морају да раде великом брзином.

Подмазивање

Подмазивање у овим условима је кључно.При тако високим вакуумима, стандардне масти за подмазивање испаравају и такође излазе из гаса, а недостатак ефикасног подмазивања може довести до квара лежаја.Стога је потребно користити специјално подмазивање.За окружења високог вакуума (до приближно 10-7 мбар) могу се користити ПФПЕ масти јер имају много већу отпорност на испаравање.За окружења са ултра високим вакуумом (10-9мбар и испод) морају се користити чврста мазива и премази.

За окружења са средњим вакуумом (око 10-2мбар), са пажљивим дизајном и одабиром специјалне вакуумске масти, могу се користити системи лежајева који пружају дуг животни век од више од 40.000 сати (приближно 5 година) континуалне употребе и раде при великим брзинама. постићи.

Отпорност на корозију

Лежајеви који су намењени за употребу у корозивном окружењу морају бити посебно конфигурисани јер потенцијално могу бити изложени киселинама, алкалијама и сланој води између осталих корозивних хемикалија.

Материјали

Материјали су од виталног значаја за корозивна окружења.Стандардни челици за лежајеве лако кородирају, што доводи до раног квара лежаја.У овом случају треба узети у обзир СВ30 материјал прстена са керамичким куглицама јер су веома отпорне на корозију.У ствари, студије су показале да СВ30 материјал може трајати много пута дуже од других челика отпорних на корозију у окружењу са распршивањем соли.У контролисаним тестовима сланом спрејом, челик СВ30 показује само благе знаке корозије након 1000 сати испитивања сланом спрејом (погледајте графикон 1) и висока отпорност на корозију СВ30 се јасно види на тест прстеновима.Специјални керамички куглични материјали као што су цирконијум и силицијум карбид се такође могу користити за даље повећање отпорности лежаја на корозивне супстанце.

Добијате више од подмазивања медија

Последње изазовно окружење су апликације где медији делују као мазиво, на пример расхладни флуиди, вода или хидрауличне течности.У свим овим применама материјал је најважнији фактор, а СВ30 – керамички хибридни лежајеви су често били најпрактичније и најпоузданије решење.

Закључак

Екстремна окружења представљају многе оперативне изазове за стандардне лежајеве, што доводи до њиховог превременог квара.У овим применама лежајеве треба пажљиво конфигурисати тако да одговарају сврси и пружају одличне дуготрајне перформансе.Да би се осигурала висока поузданост лежајева, посебну пажњу треба обратити на подмазивање, материјале, површинске премазе и термичку обраду.