Kako se spreminja tehnologija ležajev?

V zadnjih nekaj desetletjih je dizajn ležajev znatno napredoval, saj je prinesel nove uporabe materialov, napredne tehnike mazanja in sofisticirano računalniško analizo..

Ležaji se uporabljajo v skoraj vseh vrstah vrtljivih strojev. Od obrambne in vesoljske opreme do proizvodnih linij za hrano in pijačo, povpraševanje po teh komponentah narašča. Bistveno je, da oblikovalski inženirji vedno bolj zahtevajo manjše, lažje in trajnejše rešitve, da bi zadovoljili tudi najzahtevnejše okoljske pogoje.

 

Znanost o materialih

Zmanjšanje trenja je ključno področje raziskav proizvajalcev. Na trenje vpliva veliko dejavnikov, kot so tolerance dimenzij, površinska obdelava, temperatura, delovna obremenitev in hitrost. Pri ležajnem jeklu je bil v preteklih letih dosežen pomemben napredek. Sodobna, ultra čista jekla za ležaje vsebujejo manj in manjše nekovinske delce, kar daje krogličnim ležajem večjo odpornost na kontaktno utrujenost.

 

Sodobne tehnike izdelave jekla in razplinjevanja proizvajajo jeklo z nižjo vsebnostjo oksidov, sulfidov in drugih raztopljenih plinov, medtem ko boljše tehnike kaljenja proizvajajo trša in bolj odporna jekla. Napredek v proizvodnih strojih omogoča proizvajalcem natančnih ležajev, da ohranijo bližje tolerance v sestavnih delih ležaja in izdelajo bolj polirane kontaktne površine, kar vse zmanjša trenje in izboljša življenjsko dobo.

 

Nova nerjavna jekla razreda 400 (X65Cr13) so bila razvita za izboljšanje ravni hrupa ležajev, pa tudi jekla z visoko vsebnostjo dušika za večjo odpornost proti koroziji. Za zelo korozivna okolja ali ekstremne temperature lahko stranke zdaj izbirajo med vrsto ležajev iz nerjavečega jekla razreda 316, ležajev iz polne keramike ali plastičnih ležajev iz acetalne smole, PEEK, PVDF ali PTFE. Ko se 3D-tiskanje vse pogosteje uporablja in je zato stroškovno učinkovitejše, vidimo vse več možnosti za proizvodnjo nestandardnih nosilcev ležajev v majhnih količinah, nekaj, kar bo uporabno za manjše zahteve glede količine specializiranih ležajev.

 

Mazanje

 

Morda je največ pozornosti pritegnilo mazanje. S 13 % okvar ležajev, pripisanih dejavnikom mazanja, je mazanje ležajev hitro razvijajoče se področje raziskav, ki ga podpirajo tako akademiki kot industrija. Zaradi številnih dejavnikov je zdaj na voljo veliko več specializiranih maziv: širša ponudba visokokakovostnih sintetičnih olj, večja izbira zgoščevalcev, ki se uporabljajo pri proizvodnji masti, in večja raznolikost aditivov za maziva, ki na primer zagotavljajo večjo nosilnost. ali večjo odpornost proti koroziji. Kupci lahko izberejo visokofiltrirane nizkošumne masti, masti za visoke hitrosti, maziva za ekstremne temperature, vodoodporna in kemično odporna maziva, maziva za visok vakuum in maziva za čiste prostore.

 

Računalniška analiza

 

Drugo področje, kjer je industrija ležajev dosegla velik napredek, je uporaba programske opreme za simulacijo ležajev. Zdaj je mogoče zmogljivost, življenjsko dobo in zanesljivost ležajev podaljšati preko tistega, kar je bilo doseženo pred desetletjem, brez izvajanja dragih zamudnih laboratorijskih ali terenskih testov. Napredna, integrirana analiza kotalnih ležajev lahko zagotovi neprimerljiv vpogled v delovanje ležaja, omogoči optimalno izbiro ležaja in prepreči prezgodnjo odpoved ležaja.

 

Napredne metode življenjske dobe zaradi utrujenosti lahko omogočijo natančno napovedovanje napetosti elementov in tirnic, stika z rebri, robne napetosti in odrezovanja kontakta. Omogočajo tudi popolno deformacijo sistema, analizo obremenitve in analizo neusklajenosti ležajev. To bo inženirjem dalo informacije za spremembo zasnove ležaja, da se bolje prilagodi obremenitvam, ki izhajajo iz posebne uporabe.

 

Druga očitna prednost je, da lahko programska oprema za simulacijo zmanjša količino časa in sredstev, porabljenih za fazo testiranja. To ne le pospeši proces razvoja, ampak tudi zmanjša stroške v procesu.

 

Jasno je, da bo nov razvoj znanosti o materialih skupaj z naprednimi orodji za simulacijo ležajev zagotovil inženirjem vpogled, ki je potreben za načrtovanje in izbiro ležajev za optimalno delovanje in vzdržljivost kot del modela celotnega sistema. Nadaljnje raziskave in razvoj na teh področjih bodo ključnega pomena pri zagotavljanju, da bodo ležaji v prihodnjih letih še naprej premikali meje.