Samosmarujące łożyska ślizgowe ze stopu miedzi: rodzaje, wybór i projektowanie

Większość łożysk ślizgowych nie ulega awarii z powodu zbyt dużego obciążenia. Zawodzą, ponieważ smar przestał docierać. Przekroczony okres smarowania, zatkany przewód, maszyna, która stała bezczynnie przez sześć miesięcy, a następnie została uruchomiona pod pełnym obciążeniem: od tego zwykle zaczyna się punktacja. Samosmarujące łożysko ślizgowe ze stopu miedzi usuwa ten pojedynczy punkt awarii, przenosząc smar do samego łożyska, gdzie nikt nie musi o tym pamiętać.

Jesteśmy odlewnią i warsztatem obróbki stopów miedzi, dlatego każdego dnia roboczego stajemy przed tym pytaniem: jaki stop, jaki stały środek smarny, jaka geometria, dla jakich warunków pracy. W tym artykule omówiono, czym są te łożyska, jak zachowuje się wkładka, jak dopasować materiał do zadania i gdzie zarabiają na utrzymanie.

Czym właściwie jest samosmarujące łożysko ślizgowe ze stopu miedzi?

A samosmarujące łożysko ślizgowe ze stopu miedzi to łożysko ślizgowe z dwoma miejscami pracy wbudowane w jedną część. Stop miedzi, czy to brąz cynowy, brąz aluminiowy czy mosiądz, przenosi obciążenie, pochłania wstrząsy i odprowadza ciepło z powierzchni ślizgowej. Stały smar, utrzymywany w kieszeniach lub rozproszony w matrycy, utrzymuje film o niskim współczynniku tarcia pomiędzy łożyskiem a wałem. Nic nie trzeba pompować, uzupełniać i pamiętać.

Dlaczego pierwsze zakręty są najważniejsze

Łożyska smarowane olejem działają w oparciu o film hydrodynamiczny, który tworzy się dopiero wtedy, gdy wał obraca się wystarczająco szybko, aby wciągnąć olej do klina. Poniżej tej prędkości powierzchnie stykają się. W prawdziwym sprzęcie zdarza się to znacznie częściej, niż sugeruje podręcznik: przy każdym uruchomieniu, każdym wyłączeniu, każdym powolnym skoku indeksowania, każdym ruchu cofającym i każdym długim okresie bezczynności, po którym następuje nagłe pełne obciążenie. Samosmarujące łożyska ślizgowe ze stopu miedzi są przeznaczone właśnie dla tych momentów. Grafit lub PTFE przenosi się na powierzchnię współpracującą w ciągu pierwszych kilku obrotów i utrzymuje tarcie i temperaturę w określonych granicach, aż do uzyskania normalnych warunków pracy.

Kształty, które pojawiają się na prawdziwych rysunkach

• Cylindryczne tuleje i tuleje, gładkie lub rowkowane, od małych pomp po bardzo duże rozmiary młynów
• Tuleje kołnierzowe i podkładki oporowe, w których położenie osiowe jest tak samo ważne, jak podparcie promieniowe
• Płytki ścieralne, płytki ślizgowe i suwaki w kształcie litery L lub zakrzywione do ruchu liniowego
• Łożyska sferyczne i tuleje z gniazdami kulkowymi, które tolerują niewspółosiowość wałów
• Tuleje ośmiokątne, pierścienie, nakrętki i inne niestandardowe profile obrabiane na wymiar

Tulejki mosiężne z osadzonym grafitem są najważniejszym elementem tej rodziny. Pasują do ogólnej budowy maszyn i wybaczają, gdy pasowanie jest trochę ciasne, wał nie jest idealny lub historia smarowania jest nieznana.

Samosmarująca mosiężna tuleja z osadzonym grafitem Łożysko samosmarujące jednokołnierzowe (z osadzeniem grafitu) to wysokowydajna, solidna, samosmarująca tuleja mosiężna. Wykonany jest z bardzo wytrzymałego stopu miedzi i cynku,... Zobacz produkt →

Smary stałe i co każdy może, a czego nie może zrobić

Wkładka nie jest jednolitym materiałem. Grafit, PTFE, grafen i dwusiarczek molibdenu zachowują się bardzo odmiennie, a wybór niewłaściwego dla gorącego, mokrego lub zakurzonego środowiska jest jednym z najczęstszych przypadków błędnej decyzji dotyczącej dobrego łożyska.

Przydatna praktyczna zasada: grafit w przypadku ciepła i obciążenia, PTFE w przypadku niskiego tarcia i narażenia chemicznego, grafen, gdy wykończenie powierzchni i obciążenie termiczne są wymagające, oraz dwusiarczek molibdenu, gdy otaczające powietrze jest suche lub atmosfera jest kontrolowana.

Wiele projektów kończy się połączeniem opcji, a nie wyborem jednej. Na przykład mosiężna tuleja z osadzonym PTFE z pojedynczym kołnierzem może pokryć obciążenie promieniowe i występ osiowy w jednej części, co oszczędza czas montażu i upraszcza konstrukcję obudowy.

Samosmarująca tuleja mosiężna z osadzonym PTFE, z pojedynczym kołnierzem Wysoka wytrzymałość na rozciąganie: Wytrzymałość na rozciąganie tego produktu sięga 750 N/mm², zapewniając doskonałą wytrzymałość mechaniczną i stabilność nawet w warunkach dużego obciążenia. Zobacz produkt →

Tam, gdzie obciążenie jest cykliczne i duże, kieszenie smarowe można również połączyć z lekkim wypełnieniem smarem jako środek do pomiaru pasów i szelek. Smar stały obejmuje następnie rozruch, wyłączenie i każdy okres, w którym smar został odepchnięty, podczas gdy smar spełnia warunki pracy w stanie ustalonym.

Wybór stopu miedzi jako środka smarnego

Matryca to nie tylko nośnik wkładki. Określa nośność, przewodność cieplną, zachowanie korozyjne i łatwość obróbki części w celu uzyskania kształtu wymaganego na rysunku.

W przypadku dużych średnic lub cienkich ścian promieniowych często praktycznym rozwiązaniem jest konstrukcja bimetaliczna. Stalowy podkład przenosi naprężenia obwodowe, a warstwa brązu zapewnia powierzchnię toczną, dzięki czemu cienkościenna część może nadal wytrzymać poważne obciążenie.

Samosmarujące łożysko sferyczne z bimetalu To samosmarujące łożysko baryłkowe bimetaliczne zostało zaprojektowane z myślą o wysokiej wydajności i trwałości, charakteryzując się unikalną kombinacją materiałów i zaawansowaną technologią produkcji. Zobacz produkt →

Samosmarujące łożyska baryłkowe bimetaliczne idą o krok dalej, dodając sferyczne gniazdo. Łożysko absorbuje stopień niewspółosiowości i ugięcia wału, który sztywna tuleja cylindryczna po prostu przeniosłaby na obciążenie krawędziowe, które jest częstą przyczyną przedwczesnego zużycia długich wałów i spawanych ram.

Praktyczna lista kontrolna wyboru

Gdy klient przesyła rysunek, poniższe pytania zwykle rozstrzygają kwestię materiału i inkrustacji w ciągu kilku minut rozmowy.

1. Obciążenie: całkowita siła i przewidywane ciśnienie, co oznacza obciążenie podzielone przez średnicę otworu i długość łożyska.
2. Prędkość: stała i maksymalna prędkość poślizgu w metrach na sekundę, włączając ruch oscylacyjny lub indeksujący.
3. Ciśnienie i prędkość razem: to łączna wartość ogranicza większość materiałów pracujących na sucho, a nie każda z tych wartości osobno.
4. Temperatura: ciągła i szczytowa, łącznie z ciepłem wydzielanym przez sam proces do obudowy.
5. Środowisko: kurz, woda, para, woda morska, chemikalia, zmywanie lub atmosfera kontrolowana.
6. Powierzchnia współpracująca: materiał wału, twardość i wykończenie powierzchni, ponieważ szlifowany i hartowany wał jest znacznie bardziej przyjazny dla miękkiej wkładki niż szorstki, miękki.
7. Pasowanie i utrzymanie: pasowanie w otworze, pasowanie na wale i sposób, w jaki łożysko jest utrzymywane osiowo po wciśnięciu.
8. Cykl pracy: częste zatrzymania, ruch wsteczny lub długie okresy przestoju – wszystko to skłania do podjęcia decyzji w stronę smaru stałego.

Jeśli odpowiedzi są powolne, gorące, zakurzone i trudno dostępne, zwykle punktem wyjścia jest tuleja z brązu z osadzonym grafitem. Jeśli wrócą tak szybko, czyste i lekko obciążone, cienka mosiężna tuleja wyłożona PTFE będzie tańsza, cieńsza i całkowicie wystarczająca. Jeśli wrócą jako bardzo duże, mocno obciążone i mało miejsca, konstrukcja bimetaliczna zasługuje na swoje miejsce.

Gdzie te łożyska zarabiają na utrzymanie

Branże, które zaopatrujemy, mają jedną wspólną cechę: ich łożyska są osadzone wewnątrz konstrukcji, trudno jest do nich dotrzeć, a zatrzymanie fabryki jest kosztowne.

• Maszyny metalurgiczne, w których ciepło, zgorzelina i duże obciążenia toczne szkodzą konwencjonalnym smarowanym przegubom
• Maszyny morskie, gdzie słona woda i ograniczony dostęp sprawiają, że odporność na korozję i bezobsługowość są cenne
• Górnictwo i przetwórstwo minerałów, gdzie normalnymi warunkami pracy są obciążenia pyłowe i udarowe
• Maszyny odlewnicze ciśnieniowe, w których znaczenie ma ciepło wydzielające się z matrycy oraz dokładność ruchu przegubowego i wyrzutowego
• Sprzęt naftowy i wiertniczy, w przypadku którego złącza pracują w odległych lokalizacjach i przy nieprzewidywalnej pogodzie
• Sprzęt budowlany, pakujący i rolniczy, w którym od maszyn po prostu oczekuje się, że będą pracować

Ciężkie maszyny jest dobrą ilustracją. Dźwigi, koparki, ramy pras i sprzęt do przenoszenia wykorzystują duże tuleje i płyty ślizgowe zakopane wewnątrz konstrukcji i nikt nie sprawdza ich co tydzień. Samosmarująca część ze stopu miedzi utrzymuje te złącza w dobrej kondycji pomiędzy planowanymi przestojami, a możliwości produkcyjne są tutaj równie ważne jak wybór materiału, ponieważ zużyta tuleja o długości półtora metra nie jest częścią, na którą ktoś chce czekać trzy miesiące.

Sprzęt medyczny i opakowania to drugi koniec skali. Tam łożysko jest małe, ruch jest cichy, a wymaganiem jest zwykle czystość, a nie obciążenie. Wkładka PTFE, która nie wymaga filmu olejowego, jest często czynnikiem decydującym, gdy zanieczyszczenie jest niedopuszczalne.

Od stopu do gotowego otworu

Ponieważ zamiast kupować kęsy, topimy i odlewamy własne stopy miedzi, matryca nie ogranicza się do tego, co znajduje się w magazynie dystrybutora. Ta elastyczność jest pomocna, gdy rysunek wymaga oceny spoza powszechnego katalogu.

• Topienie i odlewanie odśrodkowe lub statyczne stopu miedzi, z analizą materiału odnoszącą się do partii
• Obróbka otworów, kołnierzy, rowków i profili niestandardowych na urządzeniach CNC
• Kieszenie na stały smar, wkładanie wkładów i wykończenie powierzchni tocznej
• Kontrola wymiarowa w warsztacie o kontrolowanej temperaturze przed wysyłką

Warto jasno określić zakres rozmiarów, bo to on decyduje o tym, kto faktycznie może zaproponować pracę. Tuleje miedziane mogą być produkowane o średnicy od około półtora do dwóch metrów, a miedziane płyty ślizgowe o długości do czterech metrów, szerokości czterystu milimetrów i grubości stu milimetrów, przy rocznej produkcji materiału miedzianego na poziomie około dwóch tysięcy trzystu ton. Niestandardowe kształty, w tym suwaki, nakrętki, koła ślimakowe i pierścienie, to część tej samej codziennej pracy.

Nawyki instalacyjne i konserwacyjne, które oszczędzają łożyska

Nawet dobrze dobrane łożysko może zostać zniszczone w ciągu pierwszych dziesięciu minut montażu, dlatego warto powtarzać kilka nawyków.

• Dociśnij kwadrat łożyska za pomocą wkrętaka, który dotyka całej powierzchni czołowej i nigdy nie uderzaj bezpośrednio w stronę wkładki
• Utrzymuj smar stały w czystości: piasek wciśnięty w grafitowy korek staje się zakładką ścierną
• Po zamontowaniu sprawdzić otwór, ponieważ pasowanie oprawy może w mierzalny sposób zamknąć otwór w tulejach cienkościennych
• Przed montażem sprawdź wykończenie i twardość wału oraz utrzymuj wał wolny od zadziorów, farby i rdzy
• Sprawdź ponownie luz po pierwszym cyklu termicznym w przypadku sprzętu, który się nagrzewa, i wyreguluj, zamiast czekać na hałas

Jeśli chcesz zejść głębiej przed wyborem, nasz przewodnik po typach, wyborze i zastosowaniach samosmarujących łożysk ślizgowych ze stopów miedzi omawia bardziej szczegółowo rodziny materiałów, opcje wkładek i uwagi dotyczące zastosowań.

Samosmarujące łożyska ślizgowe ze stopu miedzi nie są uniwersalną odpowiedzią i nie przedstawialibyśmy ich jako jednej. Są właściwym rozwiązaniem, gdy złącze jest wolne, ciężkie, gorące, brudne lub po prostu zbyt trudne do dotarcia smarownicą, a koszt nieplanowanego przestoju jest znacznie wyższy niż koszt części. Tam, gdzie w pełni hydrodynamiczne łożysko smarowane olejem można serwisować prawidłowo i tanio, pozostaje to rozsądnym wyborem.

Praktyczny następny krok jest niewielki: wyślij nam rysunek wraz z obciążeniem, prędkością poślizgu, temperaturą roboczą i opisem środowiska. Na podstawie tych kilku liczb zazwyczaj możemy zasugerować stop, smar i geometrię, która wytrzyma, i podać część w tej samej rozmowie.