Pridanie nových konštrukčných prvkov alebo použitie špeciálnych techník a povlakov na komponenty ložísk môže optimalizovať výkon ložísk pre náročné aplikácie a poskytnúť jedinečné riešenia problémov s problémami klientov, hovorí Nick Dowding, manažér rozvoja obchodu v spoločnosti Barden Corporation (UK) Ltd.
Pridanie hodnoty a zlepšenie výkonu ložiska prostredníctvom začlenenia nových konštrukčných prvkov, ako sú špeciálne príruby, hriadele a puzdrá.
Optimalizácia výkonu ložiska nahradením tradičných ložiskových materiálov špeciálnymi materiálmi pre vysoké rýchlosti, vysoké teploty alebo drsné prevádzkové prostredie.
Použitie povrchových povlakov, ako sú napríklad mikrometrické pokovované povlaky, na ďalšiu optimalizáciu výkonu ložiska a na zlepšenie predvídateľnosti / konzistentnosti správania ložiska v drsných prostrediach.
Existuje veľa rôznych konštrukčných znakov a techník, ktoré možno použiť na ložisko na optimalizáciu a zlepšenie jeho výkonu s cieľom splniť obzvlášť náročné aplikácie (tj vysoké rýchlosti, vysoká teplota, drsné prevádzkové podmienky). Tieto techniky zahŕňajú aplikované povlaky, zmenu geometrie špecifického ložiskového komponentu alebo nahradenie konvenčných ložiskových materiálov vysokovýkonnými alternatívami.
Postrekovanie kovových klietok striebrom
V niektorých aplikáciách s vysokou rýchlosťou a vysokou teplotou môžu byť oceľové klietky potiahnuté striebrom, aby sa zlepšil mazací výkon a spoľahlivosť. Postrekovanie striebrom zvyšuje lubrikáciu ložiska, vďaka čomu je robustnejšie a odolnejšie voči olejovým udalostiam. V prípade poruchy / hladovania maziva pôsobí strieborné povrstvenie ako tuhé, suché mazivo, čo umožňuje ložisku pokračovať v prevádzke po krátku dobu alebo v núdzovej situácii. Medzi príklady použitia patria ložiská generátora štartéra a ložiská pre klimatizačné jednotky vo vlakoch.
Keramické hybridné ložiská
Pri vysokorýchlostných aplikáciách môže nahradenie oceľových guličiek keramickými (nitridom kremíka) guľôčky radikálne zlepšiť výkon ložiska niekoľkými spôsobmi. Po prvé, pretože keramické gule sú oveľa ľahšie ako oceľové gule, znižujú odstredivé sily a zlepšujú dynamické podmienky, zatiaľ čo ich povrchová úprava je takmer dokonale hladká, vykazujú úrovne vibrácií dvakrát až sedemkrát nižšie ako bežné oceľové guľôčkové ložiská. Pri vyšších rýchlostiach sa tiež znižuje vnútorné zaťaženie ložiska.
Po druhé, keramické hybridné ložiská fungujú tiež pri výrazne nižších prevádzkových teplotách, čo v spojení s nižšou hmotnosťou umožňuje zvýšenie prevádzkových rýchlostí až o 40 - 50%. Nižšia prevádzková teplota a znížené hromadenie tepla vo vnútri ložiska pomáhajú predlžovať životnosť maziva, niekedy až päťkrát dlhšie ako bežné oceľové guličkové ložiská.
Medzi príklady aplikácií keramických hybridných ložísk patria vysokorýchlostné vákuové čerpadlá, lekárske / chirurgické ručné náradie a letecké ventilátory a generátory.
materiály
V materiálovej technológii je možné zvoliť najvhodnejšie ložiskové materiály, aby sa maximalizoval výkon ložiska. Špeciálne prstencové materiály sa úspešne používajú v leteckých a neleteckých aplikáciách, kombinujú vynikajúcu odolnosť proti korózii a opotrebeniu a schopnosť odolávať vyšším dynamickým zaťaženiam ako konvenčné ložiskové ocele. Pri použití v spojení s keramickými guličkami je možné dosiahnuť významné zvýšenie životnosti a výkonu ložísk.
Prstencové materiály môžu byť optimalizované pre konkrétne aplikácie. Štyri prevládajúce prstencové materiály používané spoločnosťou Barden sú AISI 440C (nehrdzavejúca oceľ), SAE 52100, AISI M50 a Cronidur 30®. Pre vysokoteplotné aplikácie (do 345 ° C) je vhodná nástrojová oceľ AISI M50 alebo špeciálna temperovaná verzia Cronidur 30® a sú široko používané v aplikáciách vysokoteplotného vzdušného priestoru, ako sú systémy na odvzdušňovanie ventilov v lietadle.
Cronidur 30® je martenzitická ocel s vysokou odolnosťou voči korózii odolná voči korózii s vysokým obsahom dusíka, ktorá môže byť tiež kalená indukčným plášťom. Tento materiál zvyšuje odolnosť proti korózii a zlepšuje únavovú životnosť a odolnosť proti opotrebeniu.
Kompletné ložiská
Ložiská s kompletným doplnkom vyťažia z priestoru, ktorý normálne zaberá držiak lopty. To umožňuje viac guličiek, čo zase poskytuje zvýšenie nosnosti, buď prevažne radiálne, v prípade vyhotovenia výplňových zárezov, alebo axiálnych a v prípade uhlových kontaktných návrhov. Použitie vopred zaťažených párov uhlových kontaktov môže tiež umožniť pôsobenie obojsmerných axiálnych zaťažení. Aplikácie tu siahajú od vysokoteplotných ventilov pre letecké a kozmické použitie, cez podporu raketových plutiev a núdzové dotykové ložiská.
Submikrónové povlaky
Úloha povrchového inžinierstva v technológii valivých ložísk je tiež čoraz dôležitejšia, pretože ložiská sa progresívne zmenšujú, ale stále sú potrebné, aby bežali rýchlejšie, pri vyšších teplotách, prenášali vyššie zaťaženie a spoľahlivo pracovali dlhšiu dobu. Na ložiská, ktoré bojujú proti treniu, zabraňujú korózii a znižujú opotrebenie, je možné aplikovať pokročilé povlaky a povrchové úpravy, a to aj za najťažších prevádzkových podmienok. Výsledkom sú vyššia hustota výkonu, lepší výkon, predvídateľnejšie / konzistentnejšie správanie ložiska (najmä v drsných prostrediach), nižšie prevádzkové náklady a dlhšie servisné intervaly.
Napríklad na zlepšenie fyzikálnych a tribologických charakteristík nosných povrchov sa môžu použiť napríklad viacvrstvové (mikropráškové) povlaky. Úspech takýchto techník spočíva v zamedzení odlišných vrstiev vytvorením odstupňovaného alebo rozptýleného rozhrania medzi rôznymi materiálmi. Podobne sa často používajú klúčové vrstvy ako nikel alebo meď na zlepšenie priľnavosti mäkkých filmov na tvrdé alebo pasivované substráty.
Ak je to potrebné, na vnútorné a vonkajšie povrchy ložiskových krúžkov a valivých prvkov je možné nanášať ponorky. Napríklad na povrch nosných komponentov je možné na povrchovú plochu súčastí ložiska nanášať pokovované sírou molybdénu (MOS2) alebo sírnikom wolfrámu (WS2), aby sa správanie ložísk lepšie predvídalo v drsnom prostredí.
Špeciálne polyméry
V niektorých vysokorýchlostných aplikáciách môžu byť separátory alebo klietky dodávané v špeciálnych polymérnych materiáloch. Tieto komponenty sú vákuovo impregnované olejom, aby sa zvýšila životnosť ložiska. Špeciálny polymérny materiál zadržuje olej kontrolovaným spôsobom pri impregnácii vo vákuu. Príklady použitia zahŕňajú ložiská pre vysokorýchlostné letecké gyroskopy. Ďalšie špeciálne polyméry môžu byť poskytnuté pre vysokorýchlostné drsné prostredie, kde ložiská vyžadujú vysokú odolnosť voči chemikáliám alebo tepelnému napadnutiu.
Pridaná hodnota prostredníctvom nových konštrukčných prvkov
Tlak na zníženie nákladov vo všetkých oblastiach výroby znamená, že integrácia ložiskových systémov do združených komponentov je čoraz bežnejšia. Výsledné zostavy sú elegantnejšie, kompaktnejšie, rýchlejšie sa dajú zostaviť a ponúkajú ďalšie výhody, ktoré spočívajú v zmenšovaní priestoru a hmoty pri riešení problémov hromadenia tolerancií.
Do ložiska môžu byť zabudované špeciálne konštrukčné prvky, aby sa zlepšil jeho výkon. Medzi tieto vlastnosti patria príruby, hriadele a puzdrá, ktoré uľahčujú montáž, sú rýchlejšie a presnejšie, čo zase znižuje čas montáže a celkové prevádzkové náklady.