Kako se spreminja tehnologija ležajev?

V zadnjih nekaj desetletjih se je zasnova ležajev znatno izboljšala, kar je prineslo nove uporabe materialov, napredne tehnike mazanja in sofisticirano računalniško analizo..

Ležaji se uporabljajo v praktično vseh vrstah vrtljivih strojev. Od obrambne in vesoljske opreme do proizvodnih linij za hrano in pijačo povpraševanje po teh komponentah narašča. Ključnega pomena je, da inženirji načrtovanja vse bolj zahtevajo manjše, lažje in trpežnejše rešitve, ki zadostijo tudi najzahtevnejšim okoljskim pogojem.

 

Znanost o materialih

Zmanjšanje trenja je ključno področje raziskav za proizvajalce. Na trenje vpliva veliko dejavnikov, kot so dimenzijske tolerance, površinska obdelava, temperatura, obratovalna obremenitev in hitrost. V preteklih letih je bil dosežen pomemben napredek pri izdelavi jekla za ležaje. Sodobna, ultra čista jekla za ležaje vsebujejo manj nekovinskih delcev in so manjše, zaradi česar so kroglični ležaji bolj odporni na kontaktno utrujenost.

 

Sodobne tehnike proizvodnje jekla in razplinjevanja proizvajajo jeklo z nižjimi vsebnostmi oksidov, sulfidov in drugih raztopljenih plinov, medtem ko boljše tehnike kaljenja proizvajajo trša in bolj odporna jekla. Napredek v proizvodnih strojih omogoča proizvajalcem preciznih ležajev, da ohranijo natančnejše tolerance v ležajnih komponentah in izdelajo bolj polirane kontaktne površine, kar vse zmanjša trenje in podaljša življenjsko dobo.

 

Razvita so bila nova nerjavna jekla razreda 400 (X65Cr13) za izboljšanje ravni hrupa ležajev, pa tudi jekla z visoko vsebnostjo dušika za večjo odpornost proti koroziji. Za zelo korozivna okolja ali temperaturne ekstreme lahko stranke zdaj izbirajo med paleto ležajev iz nerjavnega jekla razreda 316, popolnoma keramičnimi ležaji ali plastičnimi ležaji iz acetalne smole, PEEK, PVDF ali PTFE. Ker se 3D-tiskanje vse bolj uporablja in je s tem stroškovno učinkovitejše, opažamo vse večje možnosti za proizvodnjo nestandardnih nosilcev ležajev v majhnih količinah, kar bo uporabno za potrebe specializiranih ležajev po majhnih količinah.

 

Mazanje

 

Največ pozornosti je morda pritegnilo mazanje. Ker je 13 % okvar ležajev posledica 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 paleta visokokakovostnih sintetičnih olj, večja izbira zgoščevalcev, ki se uporabljajo pri proizvodnji masti, in večja raznolikost dodatkov za maziva, ki zagotavljajo na primer večje nosilnosti ali večjo odpornost proti koroziji. Stranke lahko izberejo visoko filtrirane masti z nizkim hrupom, 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, ne da bi bilo treba izvajati drage in dolgotrajne laboratorijske ali terenske teste. Napredna, integrirana analiza kotalnih ležajev lahko ponudi neprekosljiv vpogled v delovanje ležajev, omogoči optimalno izbiro ležajev in prepreči prezgodnjo odpoved ležajev.

 

Napredne metode za določanje utrujenosti lahko omogočijo natančno napovedovanje napetosti elementov in tekalnih poti, stika reber, robnih napetosti in stika s skrajšanjem. Omogočajo tudi popolno analizo odklona sistema, analizo obremenitve in analizo neusklajenosti ležajev. To bo inženirjem dalo informacije za spreminjanje zasnove ležaja, da se bolje prilagodi napetostim, ki izhajajo iz specifične uporabe.

 

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

 

Jasno je, da bodo novi razvojni dosežki na področju znanosti o materialih skupaj z naprednimi orodji za simulacijo ležajev inženirjem zagotovili vpogled, 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 za zagotovitev, da bodo ležaji v prihodnjih letih še naprej premikali meje.