A dumanda aumentata di migliurà l'affidabilità in tutta l'industria significa chì l'ingegneri anu bisognu di cunsiderà tutti i cumpunenti di u so equipamentu.I sistemi di cuscinetti sò parti critiche in una macchina è u so fallimentu puderia avè cunsiquenzi catastròfichi è costosi.U disignu di u cuscinettu hà un impattu maiò nantu à l'affidabilità, soprattuttu in cundizioni di operazione estreme, cumprese temperature alte o basse, vacuum è atmosfere corrosive.Questu articulu delinea e considerazioni da piglià quandu si specificanu cuscinetti per ambienti difficili, cusì l'ingegneri ponu assicurà una alta affidabilità è un eccellente rendimentu di longa vita di i so equipaghji.

Un sistema di cuscinetti comprende parechji elementi cumpresi sfere, anelli, gabbie è lubricazione per esempiu.I cuscinetti standard ùn sò tipicamente resistenti à i rigori di l'ambienti duri è cusì una considerazione speciale à e parti individuali deve esse pigliatu.L'elementi più impurtanti sò a lubricazione, i materiali è u trattamentu termale speciale o i rivestimenti è fighjendu ogni fattore significa chì i cuscinetti ponu esse megliu cunfigurati per l'applicazione.

Funziona à alta temperatura

L'applicazioni à alta temperatura, cum'è quelli aduprati in i sistemi di attuazione in l'industria aerospaziale ponu presentà sfide per i cuscinetti standard.Inoltre, e temperature aumentanu in l'equipaggiu cum'è unità diventanu sempre più chjuche è anu aumentatu a densità di putenza, è questu pone un prublema per u cuscinettu mediu.

Lubrication

A lubricazione hè una cunsiderazione impurtante quì.L'olii è i grassi anu una temperatura massima di u funziunamentu à quale puntu si cumincianu à degradà è à evaporà rapidamente, purtendu à fallimentu di cuscinetti.I grassi standard sò spessu limitati à una temperatura massima di circa 120 ° C è certi grassi cunvinziunali à alta temperatura sò capaci di resiste à temperature sin'à 180 ° C.

Tuttavia, per l'applicazioni chì necessitanu temperature ancu più elevate, sò dispunibuli grassi lubrificanti fluorurati speciali è si ponu ottene temperature superiori à 250 ° C.Induve a lubricazione liquida ùn hè micca pussibule, a lubricazione solida hè una opzione chì permette un funziunamentu affidabile à bassa velocità à temperature ancu più elevate.In questu casu, u disulfuru di molibdenu (MOS2), u disulfuru di tungstenu (WS2), grafite o Polytetrafluoroethylene (PTFE) sò cunsigliati cum'è lubricanti solidi, postu chì ponu tollerà temperature altissime per periodi più longu.

Materiali

Quandu si tratta di temperature in più di 300 ° C, sò necessarii materiali speciali per anelli è palle.L'AISI M50 hè un acciaio à alta temperatura chì hè tipicamente cunsigliatu perchè mostra una alta resistenza à l'usura è à a fatigue à alte temperature.BG42 hè un altru azzaru d'alta temperatura chì hà una bona durezza calda à 300 ° C è hè cumunimenti specificatu postu chì hà un altu livellu di resistenza à a corrosione è hè ancu menu suscettibile à a fatigue è l'usura à temperature estreme.

E gabbie à alta temperatura sò ancu richieste è ponu esse furnite in materiali polimeri speciali cumpresi PTFE, Polyimide, Polyamide-imide (PAI) è Polyether-ether-ketone (PEEK).Per i sistemi lubrificati à l'oliu d'alta temperatura, e gabbie di cuscinetti ponu ancu esse fabbricate da bronzu, ottone o acciaio argentatu.

Rivestimenti è trattamentu termale

Rivestimenti avanzati è trattamenti di superficia ponu esse applicati à i cuscinetti per cumbatte l'attrito, impediscenu a corrosione è riduce l'usura, migliurà cusì u rendiment di i cuscinetti à alte temperature.Per esempiu, e gabbie d'acciaio ponu esse rivestite cù argentu per migliurà u rendiment è l'affidabilità.In u casu di fallimentu di lubricante / fame, l'argentu-plating agisce cum'è un lubricante solidu, chì permette à u cuscinettu di cuntinuà à correre per un cortu periodu di tempu o in una situazione d'emergenza.

Affidabilità à bassa temperatura

À l'altru finale di a scala, i bassu temperatura pò esse problematicu per i cuscinetti standard.

Lubrication

In l'applicazioni à bassa temperatura, per esempiu, l'applicazioni di pumping criogenicu cù temperature in a regione di -190 ° C, i lubrificanti di l'oliu diventanu cera chì risultanu in fallimentu di cuscinetti.Lubricazione solida cum'è MOS2 o WS2 sò ideali per migliurà a affidabilità.Inoltre, in queste applicazioni, i media chì sò pompati ponu agisce cum'è lubricante, cusì i cuscinetti anu da esse cunfigurati apposta per uperà à queste basse temperature usendu materiali chì travaglianu bè cù i media.

Materiali

Un materiale chì pò esse usatu per migliurà a vita di fatigue di un cuscinettu è a resistenza à l'usura hè SV30® - un azzaru martensiticu induritu, altu nitrogenu, resistente à a corrosione.E sfere di ceramica sò ancu cunsigliate perchè furnisce un rendimentu superiore.E proprietà meccaniche inerenti di u materiale significanu chì furnisce un funziunamentu eccellente in cundizioni di lubricazione cattiva, è hè assai megliu adattatu per operare in modu affidabile à basse temperature.

U materiale di Cage deve ancu esse sceltu per esse u più resistente à l'usura pussibule è e boni opzioni quì includenu PEEK, Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) è plastiche PAI.

Trattamentu di calore

L'anelli duveranu esse trattati in modu speciale per migliurà a stabilità dimensionale à bassa temperatura.

Disegnu internu

Una altra considerazione per u travagliu in basse temperature hè u disignu internu di u cuscinettu.I cuscinetti sò cuncepiti cù un livellu di ghjocu radiale, ma cum'è a temperatura si riduce, i cumpunenti di i cuscinetti sò sottumessi à cuntrazione termica è a quantità di ghjocu radiale hè dunque ridutta.Se u livellu di ghjocu radiale si riduce à zero durante u funziunamentu, questu risultatu in fallimentu di cuscinetti.I cuscinetti chì sò destinati à l'applicazioni à bassa temperatura duveranu esse cuncepiti cù più ghjocu radiale à a temperatura di l'ambienti per permette un livellu accettabile di u ghjocu radiale operativu à bassa temperatura.

Manipulendu a pressione di u vacuum

In ambienti ultra-high vacuum, cum'è quelli chì sò prisenti in l'elettronica di fabricazione, semiconduttori è LCD, a pressione pò esse più bassu di 10-7mbar.I cuscinetti di vacuum ultra-altu sò tipicamente usati in l'equipaggiu di attuazione in l'ambiente di fabricazione.Un'altra applicazione tipica di vacuum hè e pompe turbomoleculari (TMP) chì generanu u vacuum per l'ambienti di fabricazione.In questa ultima applicazione, i cuscinetti sò spessu obligati à travaglià à alta velocità.

Lubrication

A lubricazione in queste cundizioni hè chjave.À tali vacuums elevati, i grassi di lubricazione standard evapora è ancu outgass, è a mancanza di lubricazione efficace pò esse risultatu in fallimentu di cuscinetti.Per quessa, ci vole à utilizà lubricazione speciale.Per l'ambienti di altu vacuum (finu à circa 10-7 mbar) i grassi PFPE ponu esse aduprati perchè anu una resistenza assai più altu à l'evaporazione.Per l'ambienti ultra-high vacuum (10-9mbar è sottu) sò necessarii lubricanti solidi è rivestimenti.

Per ambienti di vacuum mediu (circa 10-2mbar), cun un designu attentu è una selezzione di grassu speciale per vacuum, i sistemi di cuscinetti chì furniscenu tempi di vita longa di più di 40.000 ore (circa 5 anni) di usu cuntinuu, è operanu à alta velocità, ponu esse ottenuta.

Resistenza à a corrosione

I cuscinetti chì sò destinati à l'usu in un ambiente corrosivu anu da esse cunfigurati apposta postu chì ponu esse potenzialmente esposti à l'acidi, l'alkali è l'acqua salata trà altri sustanzi chimichi corrosivi.

Materiali

I materiali sò una considerazione vitale per l'ambienti corrosivi.L'acciai standard di cuscinetti si corrodenu facilmente, purtendu à fallimentu precoce di cuscinetti.In questu casu, u materiale di l'anellu SV30 cù boli di ceramica deve esse cunsideratu chì sò assai resistenti à a corrosione.In fatti, i studii anu dimustratu chì u materiale SV30 pò durà parechje volte più di l'altri acciai resistenti à a corrosione in un ambiente di spruzzo di sali.In i testi cuntrullati di spray sali, l'acciaio SV30 mostra solu ligeri segni di corrosione dopu à 1000 ore di teste di spray di sal (vede u graficu 1) è l'alta resistenza di corrosione di SV30 hè chjaramente vistu nantu à l'anelli di prova.Materiali speciali di bola di ceramica, cum'è Zirconia è Carburo di Silicium, ponu ancu esse aduprati per aumentà ancu a resistenza di un cuscinettu à sustanzi corrosivi.

Avè più da a lubricazione media

L'ambienti sfida finale hè l'applicazioni induve i media agisce cum'è lubricant, per esempiu refrigerants, acqua, o fluidi idraulichi.In tutti sti appiicazioni, u materiale hè a considerazione più impurtante, è SV30 - cuscinetti hibridi ceramichi sò spessu trovati per furnisce a suluzione più pratica è affidativa.

Cunclusioni

L'ambienti estremi presentanu parechje sfide operative à i cuscinetti standard, chì facenu cusì fallenu prematuramente.In queste applicazioni, i cuscinetti duveranu esse cunfigurati currettamente in modu chì sò adattati per u scopu è furnisce un rendimentu eccellente à longu andà.Per assicurà una alta affidabilità di i cuscinetti, una attenzione speciale deve esse pagata à a lubricazione, i materiali, i rivestimenti di a superficia è u trattamentu termale.