Kako se mijenja tehnologija ležajeva?

Tokom posljednjih nekoliko decenija, dizajn ležajeva je značajno napredovao donoseći nove upotrebe materijala, napredne tehnike podmazivanja i sofisticiranu kompjutersku analizu..

Ležajevi se koriste u gotovo svim vrstama rotirajućih mašina. Od obrambene i zrakoplovne opreme do proizvodnih linija hrane i pića, potražnja za ovim komponentama raste. Ključno je da inženjeri dizajna sve više zahtijevaju manja, lakša i izdržljivija rješenja kako bi zadovoljili čak i najzahtjevnije uvjete okoline.

 

Nauka o materijalima

Smanjenje trenja je ključno područje istraživanja za proizvođače. Mnogi faktori utiču na trenje, kao što su dimenzijske tolerancije, završna obrada površine, temperatura, operativno opterećenje i brzina. Značajan napredak je postignut u čeliku za ležajeve tokom godina. Moderni, ultra čisti čelici za ležajeve sadrže manje nemetalnih čestica i one su sitnije, što kugličnim ležajevima daje veću otpornost na kontaktni zamor.

 

Moderne tehnike proizvodnje čelika i otplinjavanja proizvode čelik s nižim nivoima oksida, sulfida i drugih rastvorenih gasova, dok bolje tehnike kaljenja proizvode tvrđe i otpornije čelike na habanje. Napredak u proizvodnim mašinama omogućava proizvođačima preciznih ležajeva da održavaju bliže tolerancije u komponentama ležajeva i proizvode bolje polirane kontaktne površine, što sve smanjuje trenje i poboljšava vijek trajanja.

 

Razvijeni su novi nehrđajući čelici klase 400 (X65Cr13) za poboljšanje nivoa buke ležajeva, kao i čelici s visokim sadržajem dušika za veću otpornost na koroziju. Za visoko korozivna okruženja ili ekstremne temperature, kupci sada mogu birati između niza ležajeva od nehrđajućeg čelika klase 316, potpuno keramičkih ležajeva ili plastičnih ležajeva izrađenih od acetal smole, PEEK-a, PVDF-a ili PTFE-a. Kako se 3D printanje sve više koristi, a samim tim i postaje isplativije, vidimo sve veće mogućnosti za proizvodnju nestandardnih držača ležajeva u malim količinama, što će biti korisno za male potrebe specijaliziranih ležajeva.

 

Podmazivanje

 

Podmazivanje je možda privuklo najviše pažnje. S obzirom na to da se 13% kvarova ležajeva pripisuje faktorima podmazivanja, podmazivanje ležajeva je brzo razvijajuće područje istraživanja, koje podržavaju i akademici i industrija. Sada postoji mnogo više specijaliziranih maziva zahvaljujući nizu faktora: širem asortimanu visokokvalitetnih sintetičkih ulja, većem izboru zgušnjivača koji se koriste u proizvodnji masti i većem izboru aditiva za maziva koji pružaju, na primjer, veće nosivosti ili veću otpornost na koroziju. Kupci mogu specificirati visoko filtrirane masti s niskim nivoom buke, masti za velike brzine, maziva za ekstremne temperature, vodootporna i hemijski otporna maziva, maziva za visoki vakuum i maziva za čiste prostorije.

 

Kompjuterizirana analiza

 

Još jedno područje u kojem je industrija ležajeva napravila veliki napredak je korištenje softvera za simulaciju ležajeva. Sada se performanse, vijek trajanja i pouzdanost ležajeva mogu produžiti iznad onoga što je postignuto prije deset godina, bez provođenja skupih i vremenski zahtjevnih laboratorijskih ili terenskih ispitivanja. Napredna, integrirana analiza kotrljajućih ležajeva može dati nenadmašan uvid u performanse ležaja, omogućiti optimalan odabir ležaja i izbjeći prerano kvarenje ležaja.

 

Napredne metode za procjenu vijeka trajanja usljed zamora materijala mogu omogućiti precizno predviđanje napona elemenata i staza, kontakta rebara, napona rubova i skraćivanja kontakta. Također omogućavaju potpunu analizu otklona sistema, opterećenja i analizu neusklađenosti ležajeva. To će inženjerima dati informacije za modifikaciju dizajna ležaja kako bi se bolje prilagodio naprezanjima koja proizlaze iz specifične primjene.

 

Još jedna jasna prednost je što softver za simulaciju može smanjiti količinu vremena i resursa utrošenih na fazu testiranja. Ovo ne samo da ubrzava proces razvoja, već i smanjuje troškove u tom procesu.

 

Jasno je da će novi razvoj u nauci o materijalima, zajedno s naprednim alatima za simulaciju ležajeva, pružiti inženjerima uvid potreban za projektovanje i odabir ležajeva za optimalne performanse i izdržljivost, kao dijela modela cijelog sistema. Kontinuirano istraživanje i razvoj u ovim oblastima bit će ključni za osiguranje da ležajevi nastave pomicati granice u godinama koje dolaze.