Jak se mění technologie ložisek?

Za posledních několik desetiletí konstrukce ložisek výrazně pokročila a přinesla nové použití materiálů, pokročilé techniky mazání a sofistikovanou počítačovou analýzu..

Ložiska se používají prakticky ve všech typech rotačních strojů. Od obranného a leteckého vybavení až po linky na výrobu potravin a nápojů poptávka po těchto komponentech roste. Zásadní je, že konstruktéři stále více požadují menší, lehčí a odolnější řešení, aby uspokojila i ty nejnáročnější testy v podmínkách prostředí.

 

Věda o materiálech

Snížení tření je pro výrobce klíčovou oblastí výzkumu. Tření ovlivňuje mnoho faktorů, jako jsou rozměrové tolerance, povrchová úprava, teplota, provozní zatížení a rychlost. V ložiskové oceli bylo v průběhu let dosaženo významného pokroku. Moderní, ultračisté ložiskové oceli obsahují méně a menší nekovové částice, což dává kuličkovým ložiskům větší odolnost proti kontaktní únavě.

 

Moderní technologie výroby oceli a odplyňování produkují ocel s nižšími úrovněmi oxidů, sulfidů a dalších rozpuštěných plynů, zatímco lepší techniky kalení produkují tvrdší oceli a oceli odolnější proti opotřebení. Pokroky ve výrobních strojích umožňují výrobcům přesných ložisek udržovat užší tolerance součástí ložisek a vyrábět vysoce leštěné kontaktní povrchy, což vše snižuje tření a zlepšuje životnost.

 

Nové nerezové oceli třídy 400 (X65Cr13) byly vyvinuty pro zlepšení hladiny hluku ložisek a také oceli s vysokým obsahem dusíku pro větší odolnost proti korozi. Pro vysoce korozivní prostředí nebo teplotní extrémy si nyní zákazníci mohou vybrat z řady ložisek z nerezové oceli třídy 316, celokeramických ložisek nebo plastových ložisek vyrobených z acetalové pryskyřice, PEEK, PVDF nebo PTFE. S tím, jak se 3D tisk stává více používaným, a tedy i cenově výhodnějším, vidíme rostoucí možnosti výroby nestandardních držáků ložisek v malých množstvích, něco, co bude užitečné pro malé objemy speciálních ložisek.

 

Mazání

 

Největší pozornost možná vzbudilo mazání. Vzhledem k tomu, že 13 % selhání ložisek je připisováno mazacím faktorům, je mazání ložisek rychle se rozvíjející oblastí výzkumu podporovanou akademickými pracovníky i průmyslem. V současné době existuje mnohem více specializovaných maziv díky řadě faktorů: širší škála vysoce kvalitních syntetických olejů, větší výběr zahušťovadel používaných při výrobě maziv a větší rozmanitost aditiv do maziv, které poskytují například vyšší nosnost nebo vyšší odolnost proti korozi. Zákazníci mohou specifikovat vysoce filtrovaná nízkohlučná maziva, vysokorychlostní maziva, maziva pro extrémní teploty, vodotěsná a chemicky odolná maziva, maziva pro vysoké vakuum a maziva pro čisté prostory.

 

Počítačová analýza

 

Další oblastí, kde ložiskový průmysl udělal velký pokrok, je použití softwaru pro simulaci ložisek. Nyní lze výkon, životnost a spolehlivost ložisek rozšířit nad rámec toho, čeho bylo dosaženo před deseti lety, aniž by bylo nutné provádět nákladné a časově náročné laboratorní nebo provozní testy. Pokročilá integrovaná analýza valivých ložisek může poskytnout bezkonkurenční pohled na výkon ložisek, umožnit optimální výběr ložisek a zabránit předčasnému selhání ložisek.

 

Pokročilé metody únavové životnosti umožňují přesnou předpověď namáhání prvku a oběžné dráhy, kontaktu žeber, napětí na hraně a zkrácení kontaktu. Umožňují také úplné vychýlení systému, analýzu zatížení a analýzu nesouososti ložisek. To poskytne inženýrům informace pro úpravu konstrukce ložiska tak, aby lépe vyhovovala namáháním vyplývajícím z konkrétní aplikace.

 

Další jasnou výhodou je, že simulační software může snížit množství času a zdrojů vynaložených na testovací fázi. To nejen urychlí proces vývoje, ale také sníží náklady v tomto procesu.

 

Je jasné, že vývoj nových materiálů v oblasti vědy o materiálech spolu s pokročilými nástroji pro simulaci ložisek poskytnou inženýrům přehled potřebný k navrhování a výběru ložisek pro optimální výkon a odolnost jako součást modelu celého systému. Pokračující výzkum a vývoj v těchto oblastech bude zásadní pro zajištění toho, aby ložiska i v nadcházejících letech posouvala hranice.