Kako se mijenja tehnologija ležajeva?

Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, dizajn ležajeva značajno je napredovao donoseći nove upotrebe materijala, napredne tehnike podmazivanja i sofisticiranu računalnu analizu..

Ležajevi se koriste u gotovo svim vrstama rotacijskih strojeva. 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.

 

Znanost o materijalima

Smanjenje trenja ključno je područje istraživanja za proizvođače. Mnogi čimbenici utječu na trenje kao što su dimenzijske tolerancije, površinska obrada, temperatura, radno opterećenje i brzina. Tijekom godina postignut je značajan napredak u čeliku za ležajeve. Moderni, ultra čisti čelici za ležajeve sadrže manje nemetalnih čestica i one su sitnije, što kugličnim ležajevima daje veću otpornost na kontaktni umor.

 

Moderne tehnike proizvodnje čelika i otplinjavanja proizvode čelik s nižim razinama oksida, sulfida i drugih otopljenih plinova, dok bolje tehnike kaljenja proizvode tvrđe i otpornije čelike na habanje. Napredak u proizvodnim strojevima omogućuje proizvođačima preciznih ležajeva održavanje bližih tolerancija u komponentama ležajeva i proizvodnju bolje poliranih kontaktnih površina, što sve smanjuje trenje i poboljšava vijek trajanja.

 

Razvijeni su novi nehrđajući čelici klase 400 (X65Cr13) za poboljšanje razine buke ležajeva, kao i čelici s visokim udjelom 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 acetalne smole, PEEK-a, PVDF-a ili PTFE-a. Kako se 3D printanje sve više koristi, a time 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 pozornosti. S 13% kvarova ležajeva pripisanih faktorima podmazivanja, podmazivanje ležajeva je brzo razvijajuće područje istraživanja, koje podržavaju i akademici i industrija. Sada postoji mnogo više specijaliziranih maziva zahvaljujući nizu čimbenika: širem rasponu visokokvalitetnih sintetičkih ulja, većem izboru zgušnjivača koji se koriste u proizvodnji masti i većem izboru aditiva za maziva koji osiguravaju, na primjer, veće nosivosti ili veću otpornost na koroziju. Kupci mogu specificirati visoko filtrirane masti s niskom razinom buke, masti za velike brzine, maziva za ekstremne temperature, vodootporna i kemijski otporna maziva, maziva za visoki vakuum i maziva za čiste prostorije.

 

Kompjuterizirana analiza

 

Još jedno područje u kojem je industrija ležajeva postigla veliki napredak jest 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 laboratorijskih ili terenskih ispitivanja koja zahtijevaju puno vremena. Napredna, integrirana analiza kotrljajućih ležajeva može dati neusporediv uvid u performanse ležaja, omogućiti optimalan odabir ležaja i izbjeći prerano kvarenje ležaja.

 

Napredne metode procjene vijeka trajanja umora mogu omogućiti točno predviđanje naprezanja elemenata i staza, kontakta rebara, naprezanja rubova i skraćivanja kontakta. Također omogućuju potpunu analizu otklona sustava, opterećenja i analizu neusklađenosti ležaja. To će inženjerima dati informacije za modificiranje 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. To ne samo da ubrzava proces razvoja već i smanjuje troškove u tom procesu.

 

Jasno je da će novi razvoj znanosti o materijalima, zajedno s naprednim alatima za simulaciju ležajeva, inženjerima pružiti uvid potreban za projektiranje i odabir ležajeva za optimalne performanse i trajnost, kao dio modela cijelog sustava. Kontinuirano istraživanje i razvoj u tim područjima bit će ključni za osiguranje da ležajevi nastave pomicati granice u godinama koje dolaze.