Ekstremalne temperatury. Zero kompromisów.
Łożyska są krytycznymi komponentami w niemal każdej maszynie, o jakiej można pomyśleć.
Są niezbędne w turbinach wiatrowych i pojazdach elektrycznych, urządzeniach do produkcji stali i skromnych urządzeniach gospodarstwa domowego...
A wszystkie te łożyska muszą działać niezawodnie, czasami przez lata, a nawet dziesięciolecia, bez względu na warunki, na jakie są narażone.
Może to oznaczać niezwykle czyste środowiska, gdzie higiena jest koniecznością. A może ekstremalnie trudne warunki, jak te występujące w kopalniach, kamieniołomach i cementowniach. Być może są to środowiska mokre, gdzie łożyska muszą radzić sobie z ciągłym napływem wody lub innych płynów. W tym artykule zajmiemy się jednak ekstremalnymi temperaturami, w których łożyska muszą się toczyć bez względu na to, jak gorąco lub zimno się robi.
Niezależnie od tego, czy jest to palące ciepło stalowni, czy mroźne warunki eksploracji arktycznej, mówimy o temperaturach, w których po prostu nie można polegać na łożyskach standardowych.
Projektowanie i produkcja łożysk, które są w stanie wytrzymać takie ekstremalne temperatury, wymaga lat doświadczenia, specjalistycznych materiałów, zaawansowanych strategii smarowania i innowacyjnych rozwiązań inżynieryjnych. Na szczęście są to wszystko rzeczy, które może zaoferować NSK, dzięki czemu możemy zapewnić wydajność, trwałość i niezawodność we wszystkich temperaturach.
Gorąco
W NSK klasyfikujemy ekstremalne ciepło jako wszystko powyżej 120°C, standardowej temperatury pracy zwykłego łożyska smarowanego smarem stałym.
Jest to oczywiście bardzo wysoka temperatura, choć wiele specjalistycznych łożysk powinno być w stanie wytrzymać jeszcze bardziej ekstremalne temperatury, na przykład około 400°C w przypadku produkcji stali i potencjalnie w niektórych środowiskach 1000°C (bardzo krótko) w pewnych zastosowaniach lotniczych (chociaż temperatura łożyska nie osiągnie tej wartości).
Ważne jest, aby pamiętać, że jeśli łożysko ma pracować w tak ekstremalnych temperaturach, każdy jego aspekt musi być w stanie wytrzymać wysokie temperatury.
Nie oznacza to tylko materiału, z którego wykonane są koszyki, pierścienie i elementy toczne (choć jest to oczywiście ważny czynnik), ale także uszczelki, blaszki ochronne i smary. Rzeczywiście, czynnikiem ograniczającym jest często środek smarny, a standardowe środki smarne zawodzą w temperaturach powyżej 120-150°C.
Jedną z opcji jest smar Krytox, zasadniczo złoty standard dla środowisk wysokotemperaturowych, agresywnych chemicznie lub bogatych w tlen. Krytox oferuje stabilność termiczną znacznie powyżej 250°C oraz obojętność chemiczną i jest często stosowany tam, gdzie kompatybilność tlenowa ma krytyczne znaczenie.
Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie smarów stałych, które zasadniczo zapewniają warstwę poślizgową między dwiema powierzchniami, co zapobiega ich ocieraniu się o siebie. Zasadniczo jest to ciało stałe, które odgrywa dokładnie taką samą rolę jak płyn lub smar.
Jeśli chodzi o uszczelki, NSK stosuje uszczelki Viton które mogą wytrzymać temperatury do 200°C w sposób ciągły, a krótkotrwale nawet do 250°C.
Zapewniają długą żywotność i wysokie parametry nie tylko w ekstremalnych temperaturach, ale także w chemikaliach, będąc wysoce odpornymi na oleje, paliwa, rozpuszczalniki i kwasy, oferując znacznie lepszą ochronę niż standardowe uszczelki gumowe. Są one często spotykane w środowiskach takich jak silniki samochodowe, przemysł lotniczy, zakłady chemiczne i maszyny przemysłowe.
Jeśli chodzi o ofertę produktów wysokotemperaturowych NSK, mamy opcje zaczynające się od 150°C (X26) aż do 250°C (X29).
Do zastosowań, w których temperatury przekraczają ten próg, oferujemy łożyska Spacea zaprojektowane specjalnie do pracy w ekstremalnych warunkach. Należące do tej serii nasze łożyska YS i SJ wykorzystują stały smar oparty na dwusiarczku molibdenu (MoS2), aby wytrzymać temperatury odpowiednio do 350°C i 400°C. Te smary stałe umożliwiają pracę w środowiskach, w których smary standardowe parują lub ulegają rozkładowi.
Zimno
Łożyska do ekstremalnie niskich temperatur są w rzeczywistości mniej powszechne niż ich odpowiedniki do środowisk ekstremalnie gorących.
Dzieje się tak głównie dlatego, że w prawie wszystkich procesach przemysłowych ekstremalne zimno jest znacznie rzadsze niż ekstremalne ciepło. Nie oznacza to jednak, że nie ma na nie żadnego popytu. W niektórych sektorach, takich jak eksploracja kosmosu, medycyna, eksploracja Arktyki i kriogenika, są one absolutnie niezbędne.
Wyzwania związane z ekstremalnym zimnem są często odwrotnością tych związanych z ekstremalnym upałem. W pierwszym przypadku środki smarne zawodzą, ponieważ oleje i smary gęstnieją lub zamarzają. Komponenty metalowe kurczą się (a nie rozszerzają), co może zmienić luzy wewnętrzne. Niektóre łożyska mogą stać się sztywne lub powolne, co oznacza, że gdy jest zimno, ich obrót jest utrudniony.
Rozwiązania obejmują stosowanie specjalistycznych smarów niskotemperaturowych lub stałych alternatyw (jak w przypadku łożysk do ekstremalnych temperatur), stosowanie specjalistycznych stali lub ceramiki, takiej jak azotek krzemu, oraz dostosowywanie luzów wewnętrznych w celu uwzględnienia skurczu materiału. Niektóre łożyska są nawet wyposażone w elastyczne koszyki, które mogą poruszać się wraz ze zmianami temperatury.
Doskonałym przykładem oferty NSK dla środowisk zimnych są nasze samosmarowne łożyska kulkowe do pomp zanurzeniowych przeznaczone do zastosowań kriogenicznych.
Te łożyska ze stali nierdzewnej, z koszykami wykonanymi z samosmarownego tworzywa fluorowego, są coraz częściej stosowane przez wiodących producentów.
Pompy te mogą pracować w sposób ciągły lub przerywany, w temperaturach do -200°C. Podwójne łożysko wału pompy jest absolutnie krytycznym elementem konstrukcyjnym i musi być odporne na korozję. Nie można stosować smarowania innego niż rzeczywisty czynnik przepływający wokół łożyska.
W związku z tym firma NSK opracowała serię łożysk kulkowych poprzecznych przeznaczonych specjalnie do tych wyjątkowych warunków pracy, z szeregiem kluczowych cech konstrukcyjnych, które odróżniają je od standardowych łożysk do pomp. Łożyska te są zazwyczaj wykonane ze stali nierdzewnej AISI 440C lub podobnej martenzytycznej stali nierdzewnej, oferującej zarówno odporność na korozję, jak i wytrzymałość mechaniczną w temperaturach kriogenicznych.
Stabilny koszyk, który zajmuje całą wewnętrzną objętość łożyska, zapewnia prowadzenie elementów tocznych (również wykonanych ze stali nierdzewnej), podczas gdy materiał koszyka, samosmarowne tworzywo fluorowe, zapewnia niskie tarcie podczas pracy łożyska bez zewnętrznego smarowania. Ponadto wysokowydajne tworzywo fluorowe jest wyjątkowo odporne na ścieranie i oferuje dobre właściwości w niskich temperaturach przy prędkościach do 3600 obr./min. Koszyk składa się z dwóch części, których połówki połączone są nitami ze stali nierdzewnej.
Te łożyska kulkowe zwykłe oferują w zastosowaniach tego rodzaju znacznie większą trwałość serwisową niż inne łożyska, takie jak łożyska z koszykiem wykonanym z twardej żywicy fenolowej. Oczywiście łożyska te nadają się również do pomp obsługujących inne gazy kriogeniczne, takie jak azot.
Naturalnie, wraz z rosnącym popytem na łożyska do pracy w niskich temperaturach, będziemy nadal wprowadzać innowacje, podobnie jak w przypadku łożysk do pracy w ekstremalnych temperaturach, więc w nadchodzących latach można spodziewać się kolejnych przełomowych rozwiązań w tej dziedzinie.
Paylaş