Bimetalové kompozitné ložisko HZ-800: Mazanie a použitie

Čo je to bimetalové kompozitné ložisko HZ-800?

Bimetalové kompozitné ložisko HZ-800 je vysokovýkonné riešenie klzného ložiska vyvinuté prostredníctvom procesu metalurgického spájania, ktoré trvalo spája dve odlišné kovové vrstvy do jedného, ​​zjednoteného konštrukčného komponentu. Vonkajšia vrstva – zvyčajne oceľová podložka – poskytuje mechanickú pevnosť a rozmerovú tuhosť potrebnú na to, aby odolala silám pri montáži lisovaním a štrukturálnym zaťaženiam prenášaným cez puzdro ložiska. Vnútorná funkčná vrstva, zložená zo starostlivo formulovanej ložiskovej zliatiny, ako je olovnatý bronz, cínový bronz alebo zliatina na báze hliníka, poskytuje tribologické vlastnosti – nízke trenie, dobrú prispôsobivosť a primeranú tvrdosť – potrebné pre spoľahlivú prevádzku proti rotujúcemu alebo posuvnému oceľovému hriadeľu.

Táto bimetalová architektúra dáva bimetalovému kompozitnému ložisku HZ-800 rozhodujúcu výhodu oproti alternatívam z jedného materiálu. Obyčajné oceľové puzdro postráda povrchovú kompatibilitu a odolnosť proti zadretiu, ktoré sú potrebné na chod proti oceľovému hriadeľu pri zaťažení; pevné bronzové ložisko, hoci je tribologicky schopné, je nákladné a pridáva zbytočnú hmotnosť materiálu. Bimetalová konštrukcia HZ rieši tento kompromis umiestnením správneho materiálu presne tam, kde je to potrebné – konštrukčná oceľ, kde sa vyžaduje pevnosť, ložisková zliatina tam, kde sa vyskytuje tribologické rozhranie – čím vzniká komponent, ktorý je zároveň pevnejší, ľahší a hospodárnejší, než by mohol dosiahnuť ktorýkoľvek z materiálov samotných.

Vlastnosti materiálu, ktoré definujú výkon bimetalového ložiska HZ

Výkonová obálka každého bimetalového kompozitného ložiska HZ je určená špecifickým zložením zliatiny jeho nosnej vrstvy, kvalitou metalurgickej väzby medzi dvoma vrstvami a presnosťou hotového otvoru a rozmerov vonkajšieho priemeru. Ložiská triedy HZ-800 sú formulované tak, aby poskytovali vyváženú kombináciu nosnosti, únavovej pevnosti a tepelnej vodivosti, čo z nich robí všestranné riešenia pre širokú škálu mechanických aplikácií – od pomaly sa pohybujúcich komponentov zavesenia vozidiel až po vysokorýchlostné rotačné stroje v priemyselných pohonných systémoch.

Vrstva ložiskovej zliatiny v Bimetalové kompozitné ložiská HZ-800 vykazuje niekoľko kritických tribologických vlastností, ktoré podporujú spoľahlivú prevádzku. Dobrá zabudovateľnosť umožňuje jemným časticiam nečistôt, ktoré vstupujú do vôle ložiska, zakotviť sa v povrchu mäkkej zliatiny, namiesto toho, aby cirkulovali a spôsobovali abrazívne poškodenie povrchu hriadeľa aj ložiska. Prispôsobivosť umožňuje, aby sa povrch ložiska pri zaťažení mierne deformoval, čím sa kompenzuje menšie vychýlenie hriadeľa a geometrické nedokonalosti, ktoré by inak koncentrovali napätie a urýchľovali únavu povrchu. Kompatibilita zliatiny s oceľovými hriadeľmi minimalizuje riziko adhézneho opotrebenia a zadretia aj pri hraničných podmienkach mazania – vlastnosť, ktorá sa ukazuje ako obzvlášť cenná počas kritickej fázy spustenia, keď ešte nebol vytvorený úplný hydrodynamický olejový film.

Základná požiadavka na mazanie pre bimetalové ložiská HZ

Vzhľadom na vlastnosti bimetalových ložiskových materiálov HZ musia bimetalové ložiská HZ pracovať v prostredí mazanom olejom. Toto nie je voliteľná prevádzková podmienka, ale základná konštrukčná požiadavka, ktorá sa musí rešpektovať pri špecifikácii, inštalácii a údržbe akéhokoľvek stroja obsahujúceho tieto ložiská. Na rozdiel od samomazných ložísk zo sintrovaného bronzu alebo polymérových klzných ložísk, ktoré nesú mazivo vo svojej vlastnej štruktúre, sa bimetalové kompozitné ložiská HZ-800 spoliehajú na externe dodávaný mazací film, ktorý počas prevádzky oddeľuje povrch ložiskovej zliatiny od povrchu hriadeľa.

Keď je prítomný súvislý mazací film, vykonáva niekoľko kritických funkcií súčasne: fyzicky oddeľuje dva kovové povrchy, čím sa eliminuje priamy kontakt kov na kov a trenie a opotrebovanie, ktoré by mohlo spôsobiť; odvádza teplo generované zvyškovým trením na rozhraní, čím zabraňuje hromadeniu tepla, ktoré by mohlo zmäkčiť ložiskovú zliatinu a znížiť jej nosnosť; a odplavuje opotrebené častice a nečistoty, ktoré by sa inak mohli nahromadiť na povrchu ložiska a iniciovať abrazívne opotrebovanie. Prevádzka bimetalového kompozitného ložiska HZ bez primeraného mazania – aj keď krátkodobo – riskuje rýchle poškodenie povrchu, stratu rozmerov a v konečnom dôsledku katastrofické zadretie hriadeľa v otvore ložiska.

Tri dizajny mazania pre rôzne prevádzkové podmienky

Podľa rôznych aplikačných scenárov môžu byť bimetalové kompozitné ložiská HZ vo všeobecnosti navrhnuté pre tri podmienky mazania. Každá konštrukcia mazania je prispôsobená rýchlosti, zaťaženiu a charakteristikám pracovného cyklu konkrétnej aplikácie, aby sa zabezpečilo, že sa na rozhraní ložiska udrží primeraný film maziva v celom rozsahu prevádzkových podmienok, s ktorými sa stroj stretne v prevádzke. Výber správneho dizajnu mazania v konštrukčnej fáze je jedným z najdôležitejších rozhodnutí v akejkoľvek aplikácii zahŕňajúcej bimetalové kompozitné ložisko HZ-800.

Mazací tuk pre nízkorýchlostné aplikácie

V scenároch pohybu pri nízkej rýchlosti môžu byť bimetalové kompozitné ložiská HZ navrhnuté na mazanie mazivom – mazivo sa nanáša na povrch ložiska počas montáže a potom sa mazivo pravidelne pridáva počas používania cez maznicu alebo mazací otvor integrovaný do krytu. Mazanie plastickým mazivom je vhodné pre aplikácie s nízkymi otáčkami, pretože mazivo nevyžaduje tlakový prívodný systém, je zadržiavané na rozhraní ložiska bez strát odvodnením, ktoré tekutý olej zažíva pri gravitácii, a poskytuje určitý stupeň ochrany proti vniknutiu vonkajších nečistôt, ako sú špina, prach a voda.

Typické scenáre nízkorýchlostných aplikácií, kde sú špecifikované tukom mazané bimetalové kompozitné ložiská HZ-800, zahŕňajú automobilové vyvažovacie mostíky, platničky z pružinovej ocele, brzdové čeľuste, čapy riadenia, dierovacie vedenia, hnacie kolesá buldozéra a poháňané kolesá. V týchto aplikáciách sú rýchlosti hriadeľa dostatočne nízke na to, aby nebolo možné udržať úplný hydrodynamický olejový film a ložisko musí pracovať v podmienkach zmiešaného alebo medzného mazania, kde mazací film poskytuje primárnu povrchovú ochranu. Interval premazania sa musí starostlivo určiť na základe prevádzkovej teploty, zaťaženia ložiska, otáčok hriadeľa a úrovne znečistenia prostredia, aby sa zabezpečilo, že čerstvé mazivo sa dostane na povrch ložiska skôr, ako sa vyčerpá alebo znehodnotí počiatočná náplň.

Mazanie olejovej nádoby pre stredne rýchle aplikácie

V scenároch pohybu pri strednej rýchlosti môžu byť bimetalové kompozitné ložiská HZ navrhnuté tak, aby boli vybavené mazaním olejovým pohárom – systémom, v ktorom je nad ložiskom namontovaný malý zásobník mazacieho oleja a privádza olej na povrch ložiska cez odmeriavací otvor, knôt alebo kvapkací mechanizmus. Mazanie olejovým kelímkom poskytuje nepretržitý, kontrolovaný prísun čerstvého tekutého oleja na rozhranie ložiska, čím poskytuje lepšiu tvorbu filmu a odvod tepla ako mazivo, pričom sa vyhýba zložitosti a nákladom na plne tlakový mazací systém s núteným podávaním.

Medzi aplikácie so strednou rýchlosťou, ktoré využívajú mazanie olejovou nádobou na bimetalových kompozitných ložiskách HZ-800, patria ojnice, hriadele dierovacích a strihacích obrábacích strojov a dopravníkové kolesá. V týchto aplikáciách sú povrchové rýchlosti hriadeľa dostatočne vysoké na to, aby vytvorili čiastočný hydrodynamický olejový film pri priaznivých podmienkach zaťaženia a nepretržitý prívod oleja z misky zaisťuje, že film sa dopĺňa, keď je posunutý z vôle ložiska rotáciou hriadeľa a gravitačným odvodňovaním. Zásobník olejového pohára sa musí kontrolovať a dopĺňať v pravidelných intervaloch údržby a rýchlosť podávania musí zodpovedať spotrebe ložiska bez zaplavenia okolitého mechanizmu prebytočným olejom.

Olejové imerzné mazanie pre vysokorýchlostné aplikácie

V scenároch vysokorýchlostného pohybu môžu byť bimetalové kompozitné ložiská HZ navrhnuté na mazanie olejovou imerziou – kde ložisko funguje čiastočne alebo úplne ponorené v cirkulujúcom olejovom kúpeli alebo je zásobované stlačeným olejom prostredníctvom vyhradených vrtov v hriadeli alebo kryte. Olejové imerzné mazanie poskytuje najvyššiu úroveň ochrany mazacieho filmu, najefektívnejší odvod tepla a najlepší preplachovací účinok proti úlomkom z opotrebovania, vďaka čomu je vhodnou voľbou pre najnáročnejšie aplikácie bimetalových kompozitných ložísk HZ-800.

Vysokorýchlostné aplikácie vyžadujúce mazanie olejovou imerziou zahŕňajú prevodovky, olejové čerpadlá, olejové valce, motory a spojky – všetky prostredia, kde rýchlosti hriadeľa postačujú na vytvorenie úplných hydrodynamických olejových filmov pri projektovanom zaťažení, za predpokladu, že olej správnej viskozity je dodávaný s primeraným tlakom a prietokom. Najmä v aplikáciách motora a prevodovky je mazací systém typicky tlakový okruh s uzavretou slučkou zahŕňajúci olejové čerpadlo, filter, chladič a tlakový poistný ventil, ktorý udržuje presný tlak a teplotu oleja na každom mieste ložiska v celom rozsahu prevádzkových rýchlostí a zaťažení, s ktorými sa stroj stretáva.

Súhrn návrhu mazania podľa typu aplikácie

Montáž a rozmery ložísk HZ-800

Správna montážna prax je pre výkon bimetalového kompozitného ložiska HZ-800 rovnako dôležitá ako správna konštrukcia mazania. Ložisko sa musí vtlačiť do puzdra pomocou vhodného lisovacieho nástroja, ktorý pôsobí silou rovnomerne na čelnú plochu ložiska – nikdy nie cez otvor – aby sa predišlo deformácii ložiskovej panvy a uzavretiu priemeru otvoru pod určený rozmer. Presah medzi vonkajším priemerom ložiska a otvorom v puzdre je starostlivo vypočítaný, aby sa zaistilo, že ložisko je bezpečne držané proti otáčaniu v puzdre pri všetkých podmienkach prevádzkového zaťaženia, pričom nedochádza k nadmernému namáhaniu materiálu puzdra alebo deformácii vrstvy ložiskovej zliatiny.

Po inštalácii by sa mal otvor ložiska zmerať, aby sa potvrdilo, že deformácia lisovaného uloženia neznížila priemer otvoru pod minimálnu špecifikáciu vôle vzhľadom na priemer hriadeľa. Nedostatočná jazdná vôľa obmedzuje tvorbu olejového filmu, zvyšuje prevádzkovú teplotu a urýchľuje opotrebovanie; nadmerná vôľa znižuje nosnosť a umožňuje vychýlenie hriadeľa, ktoré generuje nárazové zaťaženie na okrajoch ložísk. Aby bimetalové kompozitné ložisko HZ-800 poskytovalo svoj menovitý výkon počas celej projektovanej životnosti, kombinácia správneho uloženia s presahom, overenej vôle chodu, vhodnej povrchovej úpravy hriadeľa a správne navrhnutého mazania musí byť na mieste od prvého momentu prevádzky.