Самосмазывающиеся подшипники — это пористые металлические или композитные втулки, которые хранят масло или твердые смазочные материалы внутри своей структуры. Во время движения смазка попадает на скользящую поверхность, создавая пленку с низким коэффициентом трения, а затем возвращается в поры, когда вал останавливается. Этот встроенный цикл позволяет подшипнику работать годами без регулярной смазки.
Содержание:
Краткая история самосмазывающихся подшипников
Самосмазывающиеся подшипники скольжения появились в начале 20 века, когда инженеры начали пропитывать пористые металлические втулки маслом. Важным событием стал запуск Подшипники Oilite® в 1930 году, разработанный в компании Chrysler Карлом Бриром совместно с Уильямом Шервудом и металлургом Биллом Колкинсом.
Позже Роберт Шредер представил двухкомпонентные подшипники скольжения в 1980-х годах, что стало еще одной вехой. Со временем технология развивалась с использованием современных материалов, специализированных конструкций и усовершенствованных методов производства.
Как работают самосмазывающиеся подшипники
Самосмазывающиеся подшипники обычно работают по трем механизмам:
Масло, пропитанное пористым металлом
Здесь масло или смазочный материал пропитывают поры металла. Когда подшипники работают и нагреваются, масло высвобождается в скользящие слои за счет капиллярного действия, снижая коэффициент трения. Смазочный материал втягивается обратно в руды, когда подшипники холодные или не работают.
Встроенные твердые смазочные материалы
Твердые смазочные материалы, такие как сульфид молибдена, свинец или графит, используются таким образом, что они внедряются в материал. Эти смазочные материалы со временем мигрируют в скользящие слои, образуя гладкий слой и, следовательно, уменьшая трение.
Смазка на основе реакции
В некоторых самосмазывающихся подшипниках используется такой материал, который вступает в химическую реакцию под воздействием нагрузки, создавая смазочные соединения именно там, где они необходимы.
Все эти три процесса полностью автоматизированы и не требуют какой-либо внешней смазки или обслуживания.
Процесс производства самосмазывающихся подшипников
Самосмазывающиеся подшипники обычно изготавливаются с помощью процесса порошковой металлургии. Вот основные этапы этого процесса:
Выбор материала
Первым и самым важным шагом в процессе производства является выбор металлического порошка и полимера. Такие металлы, как медь, бронза или железо-медь, выбираются в зависимости от требуемых свойств подшипников. Иногда здесь также смешивают смазочный материал с металлическим порошком и полимером.
молдинг
Здесь порошок сырья помещается в формы подшипника желаемой формы и прессуется под высоким давлением, в результате чего образуется сырая деталь. Здесь формируется требуемая форма подшипника и обеспечивается размерная точность и правильность.
Спекание
Одним из важнейших этапов процесса формирования подшипника является процесс спекания. Здесь зеленые части желаемого подшипника спекаются в инертной среде, образуя связи на микроуровне между частицами. Материал уплотняется для усиления сил сцепления и структурной целостности подшипника. Температура спекания ниже их точки плавления, например, в случае сплавов на основе меди, которая составляет около 800°C.
Калибровка
Процесс калибровки является постпроцессом после спекания, чтобы довести самосмазывающийся подшипник до его окончательного допуска. Во время процесса калибровки охлажденный компонент продавливается через калибровочную матрицу при комнатной температуре для исправления усадки и достижения желаемого внешнего диаметра и размера внутреннего отверстия. Эта контролируемая деформация улучшает размерную точность и прочность поверхности, сохраняя при этом внутреннюю пористость, необходимую для погружения в масло.
Масляная пропитка
Пропитка маслом начинается в герметичном резервуаре, который вакуумируется примерно до 50 мбар, очищая поры подшипника от воздуха. После этого нагретое масло заполняет камеру, и капиллярное действие протягивает жидкость через пористую матрицу.
Процесс завершения
Последним этапом изготовления самосмазывающихся подшипников является окончательная отделка, которая может включать нанесение покрытия или полировку поверхности подшипника для достижения желаемого внешнего вида.
Типы самосмазывающихся подшипников
Подшипники из спеченного металла (подшипники, пропитанные маслом)
Спеченные подшипники производятся методом порошковой металлургии. Эти пропитанные маслом подшипники имеют пористую структуру, пропитанную смазочным маслом. Спеченные металлические подшипники известны своей высокой устойчивостью и производительностью, поэтому их можно найти в небольших двигателях, инструментах и различных автомобильных компонентах.
Неметаллические подшипники
Подшипники на основе полимеров
Как следует из названия, эти самосмазывающиеся полимерные подшипники производятся с использованием полимеров, таких как ПТФЭ или нейлон. Эти подшипники содержат встроенные твердые смазочные вещества для работы без трения, поскольку эти подшипники обеспечивают чистое и низкое техническое обслуживание, поэтому они нашли свое применение в пищевой промышленности и медицинских устройствах.
Подшипники из углеродного графита
Неметаллические подшипники изготавливаются с использованием в качестве базового материала смеси углерода и графита. Эти подшипники известны своей высокой устойчивостью к высоким температурам и коррозионным средам. В результате они используются в насосах, турбинах и химическом оборудовании, где традиционные смазочные материалы могут выйти из строя.
Типы материалов самосмазывающихся подшипников
Пропитанные масла
Обычно это масляные смазочные материалы, используемые в металлокерамических подшипниках, такие как минеральные и синтетические масла на основе эфиров.
Твердые смазочные материалы
Твердые смазочные материалы внедряются в материал подшипника и считаются идеальными для экстремальных температур или условий, где жидкие смазочные материалы не работают. К таким смазочным материалам относятся:
- Графит: Хорошо работает при высоких температурах, является превосходной сухой смазкой.
- Дисульфид молибдена (MoS₂): Уменьшает трение при высоких нагрузках.
Полимерные самосмазывающиеся присадки
В этих подшипниках обычно используются полимерные самосмазывающиеся добавки, такие как ПТФЭ (политетрафторэтилен) и UHMW-PE (полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы). Эти смазочные материалы образуют поверхностную пленку с низким сдвигом, которая помогает снизить трение во время скольжения.
Преимущества самосмазывающихся подшипников
Надежность и долговечность
Самосмазывающиеся подшипники предназначены для обеспечения стабильной работы в течение длительного времени. Благодаря встроенной смазке они менее подвержены износу и не требуют частого вмешательства.
Экономическая эффективность и отсутствие необходимости в обслуживании
Поскольку эти подшипники не требуют регулярной смазки или смазывания, что приводит к снижению затрат на рабочую силу и смазочные материалы. Они не требуют обслуживания, как традиционные подшипники.
Использование в труднодоступных компонентах
В машинах, где ручная смазка затруднена или невозможна, для обеспечения плавной работы используются самосмазывающиеся подшипники. Они считаются идеальными для герметичных или удаленных установок.
Чистая операция
По сравнению с традиционными подшипниками требуется смазка или промасливание; масло или смазка могут вытекать; эти подшипники работают более чисто и без утечек.
Бесшумная работа
Минимизируя трение, они работают плавно, не создавая шума. В результате они используются в бесшумных вентиляторах, где они обеспечивают более тихую работу.
Применение самосмазывающихся подшипников
Автомобильная
Эти подшипники широко используются в транспортных средствах, особенно в деталях, требующих стабильной работы без необходимости технического обслуживания, таких как шарниры подвески, электродвигатели стеклоочистителей, электрические стеклоподъемники, педали и люки.
Бытовая техника
Они используются не только в тяжелой технике, но и в некоторых наших бытовых приборах, таких как бесшумные вентиляторы, стиральные машины и кофеварки. Подшипники скольжения помогают бытовым приборам работать тихо и эффективно.
Конторское оборудование
Эти сухие подшипники также оказались полезными в таких устройствах, как принтеры и сканеры. Они снижают износ и шум, обеспечивая при этом компактную работу без необходимости обслуживания, особенно в деталях с повторяющимися движениями.
Промышленное оборудование
Самосмазывающиеся подшипники считаются идеальными для машин, работающих в условиях запыленности, высокой нагрузки или высоких температур. Они применяются в конвейерах, редукторах и насосах.
Аэрокосмическая индустрия
Поскольку в самолетах есть много труднодоступных мест, но требующих более плавной и надежной работы, то эти подшипники используются и там. Они присутствуют в шасси, приводах и системах управления.
Текстильные и печатные машины
Эти отрасли также используют самосмазывающиеся подшипники, поскольку они устойчивы к пыли, ворсу и засорению. Это обеспечивает бесперебойное производство, где не требуется частое обслуживание.
Ограничения самосмазывающихся подшипников
- Самосмазывающиеся подшипники на основе полимеров могут деградировать или терять эффективность при высоких температурах.
- Первоначальные затраты на эти подшипники, как правило, выше, чем на обычные подшипники.
- Они могут не подходить для очень высокоскоростных применений из-за более низких пределов давления и скорости.
- Эти подшипники могут иметь ограниченную устойчивость к агрессивным химическим веществам или абразивным средам.