Tilføjelse af nye designfunktioner eller anvendelse af specielle teknikker og belægninger på bærende komponenter kan optimere lejernes ydelse til udfordrende applikationer og give unikke bæreløsninger til kundernes problemer, siger Nick Dowding, forretningsudviklingschef hos The Barden Corporation (UK) Ltd.
Tilføjelse af værdi og forbedring af bæreevnen ved at inkorporere nye designfunktioner som specielle flanger, aksler og huse.
Optimering af lejeevne ved at udskifte traditionelle lejematerialer med specielle materialer til høj hastighed, høj temperatur eller barske driftsmiljøer.
Anvendelse af overfladebelægninger såsom sub-mikron forstøvet belægning for yderligere at optimere bæreevne og for at gøre bæreopførsel mere forudsigelig / konsistent i barske miljøer.
Der er mange forskellige designfunktioner og teknikker, der kan anvendes til en leje for at optimere og forbedre dens ydeevne for at imødekomme særligt udfordrende (dvs. høj hastighed, høj temperatur, barske driftsbetingelser) applikationer. Disse teknikker inkluderer anvendte belægninger, ændring af geometrien af en bestemt lejekomponent eller erstatning af konventionelle lejematerialer med alternativer med høj ydeevne.
Sølvbelægning af metalbur
I nogle applikationer med høj hastighed og høj temperatur kan stålburene coates med sølv for at forbedre smøreydelsen og pålideligheden. Sølvbelægning forbedrer lejets smøreevne, hvilket gør det mere robust og modstandsdygtigt over for olieudtagning. I tilfælde af svigt / sult på smøremiddel fungerer sølvbelægningen som et fast, tørt smøremiddel, hvilket giver lejet mulighed for at fortsætte med at køre i en kort periode eller i en nødsituation. Anvendelseseksempler inkluderer lejer til luft-rumstartgeneratorer og lejer til klimaanlæg på tog.
Keramiske hybridlejer
Ved højhastighedsapplikationer kan udskiftning af stålkugler med keramiske kugler (siliciumnitrid) radikalt forbedre bæreevne på flere måder. For det første fordi keramiske kugler er meget lettere end stålkugler, reducerer centrifugalkræfter og forbedrer dynamiske forhold, mens deres overfladefinish er næsten perfekt glat, udviser de vibrationsniveauer to til syv gange lavere end konventionelle stålkuglelejer. Ved højere hastigheder reduceres også intern belastning i lejet.
For det andet kører keramiske hybridlejer også ved markant lavere driftstemperaturer, hvilket sammen med den lavere masse tillader kørehastigheder at stige med op til 40-50%. Lavere driftstemperaturer og reduceret varmeopbygning inde i lejet hjælper med at forlænge smøremidlets levetid, undertiden op til fem gange længere end konventionelle stålkuglelejer.
Eksempler på anvendelser til keramiske hybridlejer inkluderer højhastigheds vakuumpumper, medicinsk / kirurgisk håndværktøj og luftfart ventilatorer og generatorer.
Materialer
I materialeteknologi kan de mest passende lejematerialer vælges for at maksimere lejepræstation. Specielle ringmaterialer bruges med succes i rum- og ikke-rumfartsapplikationer, der kombinerer overlegen korrosion og slidstyrke med evnen til at modstå højere dynamiske belastninger end konventionelle lejestål. Når det bruges sammen med keramiske kugler, kan der opnås betydelige gevinster i levetid og ydeevne.
Ringmaterialer kan optimeres til specifikke applikationer. De fire overvejende ringmaterialer anvendt af Barden er AISI 440C (korrosionsbestandigt stål), SAE 52100, AISI M50 og Cronidur 30®. Til høje temperaturer applikationer (op til 345 ° C) er AISI M50 værktøjsstål eller en speciel hærdet version af Cronidur 30® egnede og bruges i vid udstrækning i tilbehør til højtemperatur til rumfart såsom blæningsventilsystemer på fly.
Cronidur 30® er et martensitisk gennemhærdet, højt nitrogen, korrosionsbestandigt stål, der også kan være hærdning af induktionshylster. Dette materiale forbedrer korrosionsbestandighed og forbedrer træthedets levetid og slidstyrke.
Fuld komplementlejer
Fuld komplementlejer kapitaliserer det rum, der normalt optages af kugleholderen. Dette muliggør flere kugler, som igen tilvejebringer en stigning i belastningskapacitet, enten overvejende radial, i tilfælde af udfyldning af hakdesign eller aksial og i tilfælde af vinkelkontaktkonstruktioner. Brug af forudindlæste vinkelkontaktpar kan også give mulighed for at anvende tovejs aksiale belastninger. Anvendelser her spænder fra højtemperaturventiler til rumfartsanvendelser til missilfinstøtter og nødberøringslejer.
Sub-mikron belægninger
Overfladeteknikkens rolle i rullelejeteknologi bliver også stadig vigtigere, da lejer gradvist bliver mindre, men stadig kræves for at køre hurtigere, ved højere temperaturer, bære højere belastninger og arbejde pålideligt i længere perioder. Avancerede belægninger og overfladebehandlinger kan anvendes på lejer, der bekæmper friktion, forhindrer korrosion og reducerer slid, selv under de hårdeste driftsforhold. De resulterende fordele er højere effekttæthed, forbedret ydelse, mere forudsigelig / konsekvent bæreopførsel (især i barske miljøer), lavere driftsomkostninger og længere serviceintervaller.
Multi-lags sub-mikron (sputterede) belægninger kan for eksempel anvendes til at forøge de fysiske og tribologiske egenskaber ved lejeflader. Succesen med sådanne teknikker er afhængig af at undgå forskellige lag ved at generere en gradueret eller diffus grænseflade mellem forskellige materialer. På lignende måde bruges nøglelag, såsom nikkel eller kobber, ofte til at forbedre vedhæftningen af bløde film til hårde eller passiverede underlag.
Sub-mikronovertræk kan påføres på de indre og udvendige overflader af lejeringe og rulleelementer, hvis det er nødvendigt. F.eks. Kan molybdendisulfid (MOS2) eller wolframdisulfid (WS2) sputtrækkes til overfladen af bærende komponenter for at gøre bæreopførsel mere forudsigelig i barske miljøer.
Særlige polymerer
I nogle højhastighedsapplikationer kan kugleseparatorerne eller burene leveres i specielle polymermaterialer. Disse komponenter vakuumimprægneres med olie for at øge lejets levetid. Det specielle polymermateriale tilbageholder olien på en kontrolleret måde, når vakuumimprægneret. Anvendelseseksempler inkluderer lejer til højhastighedsflygyros. Andre specielle polymerer kan tilvejebringes i hårde miljøer med høj hastighed, hvor lejerne kræver høj modstand mod kemikalier eller termisk angreb.
Tilføje værdi gennem nye designfunktioner
Presset for at reducere omkostningerne inden for alle produktionsområder betyder, at integrationen af lejesystemer i parringskomponenter bliver mere almindelig. De resulterende enheder er pænere, mere kompakte, hurtigere at sammensætte og giver de ekstra fordele ved at reducere plads og masse, mens de løser problemerne med tolerance-stack-up.
Særlige designfunktioner kan integreres i lejet for at forbedre dens ydeevne. Disse funktioner inkluderer flanger, aksler og huse, der gør montering lettere, hurtigere og mere nøjagtig, hvilket igen reducerer samlingen tid og samlede driftsomkostninger.