روانکاری بلبرینگ کامپوزیت
بلبرینگ های کامپوزیت به دلیل ویژگی‌های استحکام، سایش و اصطکاک و همچنین ظرفیت آنها برای عملکرد کارآمد بدون استفاده از روغن‌کاری خارجی، در صنایع مختلفی استفاده می‌شوند. علیرغم ارائه قوی ترین عملکرد تریبولوژیکی، بلبرینگ های کامپوزیتی سیم پیچی از لحاظ تاریخی به دلیل قابلیت های خود فرآیند سیم پیچی، از نظر تحمل ابعادی محدود بوده اند.
ماشین‌کاری یاتاقان‌های کامپوزیتی تا تحمل‌های ابعادی محکم نیز از لحاظ تاریخی محدود بوده است، زیرا این الیاف اغلب شامل الیاف PTFE پیوسته هستند که در طول فرآیند ماشین‌کاری مستعد ساییدگی و شکستگی هستند.
پیشرفت‌های جدید در فناوری بلبرینگ کامپوزیت الیاف/رزین خود روان‌شونده منجر به ساختارهای الیاف جدیدی شده است که می‌توانند بر محدودیت‌های ماشین‌کاری غلبه کنند و در عین حال عملکرد تریبولوژیکی عالی را ارائه دهند.
عملکرد روان کننده در صنعت بلبرینگ یک مسئله اصلی است – اینکه چه مدت و چقدر می تواند اصطکاک را برای جلوگیری از سایش یاتاقان به حداقل برساند. نای مجموعه گسترده ای از روغن ها و گریس های بلبرینگ را ارائه می دهد. هر کدام به گونه‌ای طراحی شده‌اند که یک فیلم روان‌کننده کافی در طیف وسیعی از دماها، سرعت‌ها و بارهای عملیاتی فراهم کنند و در برابر اکسیداسیون، شکست حرارتی و تبخیر مقاومت کنند. برخی از محبوب ترین روان کننده های بلبرینگ نای در زیر فهرست شده اند.
این مقاله به بررسی ماهیت این بلبرینگ های کامپوزیت و روانکاری آن ها می‌پردازد و پیشرفت‌های اخیر در خصوص طراحی مواد را که به دنبال غلبه بر این محدودیت‌ها هستند، برجسته می‌کند.
کاربرد و ضرورت بلبرینگ کامپوزیت
بلبرینگ های کامپوزیتی بیش از 20 سال است که به طور منظم در کاربردهای انرژی آبی استفاده می شوند و به عنوان جایگزینی بدون روغن کاری برای گریس عمل می کنند. این بلبرینگ ها به طور مداوم توانایی خود را در بهبود عملکرد سایش و عمر کاری در مقایسه با یاتاقان های برنزی که در گذشته به کار می رفته اند نشان داده اند.
مکان گیت ویکت به طور سنتی یک شرایط تحمل چالش برانگیز برای کامپوزیت ها و سایر انواع یاتاقان ها را نشان می دهد، اگرچه یاتاقان های کامپوزیت حاوی PTFE عملکرد تریبولوژیکی قوی در هر دو نیروگاه آبی و مجموعه ای از کاربردهای صنعتی تهاجمی دیگر نشان داده اند.
تحمل ابعادی و پایداری خوب برای زنده ماندن یاتاقان‌های کامپوزیت در کاربردهای برق آبی، از جمله محل گیت ویکت، مرکزی است. معمولاً ابزار اندازه‌گیری ثانویه بر روی سوراخ یاتاقان به دنبال فرآیند سیم‌پیچ و پخت انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که تحمل ابعادی مورد نظر حاصل می‌شود.
طراحی مواد کامپوزیت برای عملکرد تریبولوژیکی بهینه
یکی از روش‌های رایج و رایج ساخت بلبرینگ کامپوزیت از الیاف پیوسته و پیچ خورده PTFE و دیگری از ترموپلاستیک – به عنوان مثال، پلی استر – برای کپسوله کردن یا احاطه بخشیدن به الیاف PTFE استفاده می‌کند.
الیاف PTFE تمایل به نشان دادن ویژگی های اتصال نامطلوب دارند، به این معنی که این الیاف باید در حالت ایده آل در داخل اپوکسی یا ماتریس رزین دیگری پشتیبانی شوند. پرکننده های ذرات گهگاه به ماتریس رزین کامپوزیت پلیمری اضافه می شوند، به عنوان مثال، گرافیت، 1 PTFE3 یا سایر انواع ذرات.
تحقیقات قبلی مزایای طراحی مواد یاتاقان مربوط به عملکرد سایش را، هم از نظر مواد یاتاقان و هم از نظر مواد شفت جفت، برجسته کرده است.
متداول ترین شرایط گیت ویکت در مشخصات آزمایشی مهندسین ارتش ایالات متحده شناسایی و مشخص شده است: CERL TR 99/104.2 آزمایشی که در این راهنما بیان شده است ترکیبی از بارگذاری متوسط تا زیاد و متغیر (23-30 مگاپاسکال) را نشان می دهد. طیفی از انحراف (زاویه کم، نوسان با سرعت بالا) و شرایط آزمون نوسانی آهسته تر و با زاویه بزرگ.
در مطالعه ارائه شده در اینجا، عملکرد تریبولوژیکی یاتاقان‌های خود روان‌شونده در یک کاربرد گیت ویکت با استفاده از مشخصات سپاه مهندسین ارتش ایالات متحده (COE) CERL TR 99/104.2 اندازه‌گیری شد.
ویژگی ها و ساختار بلبرینگ کامپوزیت
مواد یاتاقان کامپوزیت خود روان کننده ما به عنوان بوش های یاتاقان، کروی ساده، واشر، نوارهای پوشیدنی / پدها و حلقه های راهنما استفاده می شوند. آنها از الیاف مصنوعی و رزین های پلی استر ترموست ساخته می شوند که می توانند با افزودنی های ویژه برای ویژگی هایی مانند مقاومت شیمیایی، مقاوم در برابر آتش یا مقاومت در برابر دما تا 230 درجه سانتیگراد تقویت شوند. نخ‌های PTFE همچنین می‌توانند در داخل الیاف مصنوعی گنجانده شوند که باعث کاهش بیشتر اصطکاک و بهبود مقاومت در برابر سایش می‌شود.
محصولات با طیف وسیعی از روان کننده های جامد مانند گرافیت، PTFE، دی سولفید مولیبدن، پودر سرامیک یا ترکیبی عرضه می شوند. آنها همچنین می توانند در صورت لزوم با رنگدانه ها رنگ شوند (رنگ استاندارد خاکستری است)، بدون تغییر خواص فیزیکی.
مواد یاتاقان کامپوزیتی با وزنی تنها یک ششم فولاد معادل، برای کاربردهایی که سایر اشکال روانکاری مطلوب یا در دسترس نیستند، بسیار مناسب هستند. آنها غیر مغناطیسی و از نظر ابعادی پایدار هستند، باعث تورم آب ناچیز می شوند و تقریباً از هر سیالی به عنوان روان کننده استفاده می شود – به عنوان مثال، آب نتایج عالی می دهد.
