Как выбрать поворотное устройство для экстремальных условий эксплуатации?
Многие инженеры имеют по крайней мере только базовое представление о технологии вращающихся подшипников. У ряда специалистов есть знание и понимание процессов основанное на практическом опыте применения ОПУ в стандартных условиях. Но что делать, когда необходимо подобрать опорно-поворотное устройство, которое должно выдержать работу в условиях 423ºC, на протяжении 3 часов, а потом продолжить работать еще 3 часа, когда температура упадет до -219ºC. Для оборудования, которое собирается в космос, несущие материалы должны быть хорошо защищены от коррозии, но почему? Что нужно рассмотреть в первую очередь? Технология материалов? Вращающаяся масса? Температурная способность? Смазка? На что же ориентироваться в выборе поворотного устройства, призванного служить в условиях экстремальных воздействий окружающей среды?
Приступая к выбору поворотного устройства для экстремальных применений, самым важным будет собрать максимально возможные данные. Инженерам-конструкторам необходимо проанализировать все факторы окружающей среды, в которой будет работать ОПУ:
- осевые и радиальные нагрузки, с которыми оно должен справляться,
- потенциальное изменениях этих нагрузок при различных скоростях вращения,
- температура окружающей среды,
- рабочие температуры, учитывающие силы трения,
- эффекты теплового расширения и сжатия,
- защита от попадания внешних материалов,
- смазка,
- срок службы ОПУ
Список очень обширен. И это до того, как будут приняты какие-либо производственные соображения. Кроме того, некоторые материалы для поворотных устройств в экстремальных условиях нуждаются в специализированных производственных процессах и специальных навыках.
Таким образом, чем больше данных можно получить, тем лучше. Как только эти переменные будут установлены или точно предсказаны, важность выбора материалов выйдет на первый план. Конструкторы будут знать что хотя мартенситные стали (нержавеющие сплавы с высоким содержанием хрома и углерода) имеют высокое содержание углерода, которое помогает обеспечить высокую твердость, но и они бывают разных марок и предлагают различный баланс преимуществ и недостатков. Например, в то время как нержавеющий сплав 440С обеспечивает самую высокую прочность и самые износостойкие свойства, его способность бороться с коррозией ниже, чем у более низких сортов сплавов, таких как 440А и 440В, и нет никакого выхода из того факта, что многие стандартные аустенитные марки стали предлагают гораздо лучшую коррозионную стойкость.
Но есть и другие материалы, которые для некоторых высокотемпературных применений и для проектов в экстремальных рабочих средах даже лучше, чем 440C, и которые первоначально были разработаны для аэрокосмических и оборонных применений. Здесь значительные бюджеты обеспечили реальные прорывы в подшипниковых технологиях. В качестве примера некоторые конструкторы теперь используют поворотные устройства, изготовленные из сталей более позднего поколения, таких как Cronidur30, XD15NW и BG42. Эти специальные подшипниковые материалы предлагают широкий выбор сталей, которые превосходят 440C практически во всех отношениях, и они широко используются в космических приложениях, где сочетание исключительной коррозионной стойкости и значительно увеличенного ресурса усталости материала имеет решающее значение, поскольку они переводятся в длительный срок службы.
Но в целом ряде случаев главным врагом является не коррозия, а экстремальная жара или экстремальный холод. В то время как существуют поворотные утсройства, доступные «с полки», которые могут справляться с температурами примерно до 350ºC, приложения с чрезвычайно высокими температурами (до 800ºC) нуждаются в экспертном понимании и специализированных решениях. Такими специальными решениями является использование керамических материалов, или гибридные керамические подшипники с разнородными материалами, которые выходят на первый план и могут легко справиться как с высокими температурами до 800ºC, так и с низкими, до −269ºC. Опять же, выбор материалов играет решающую роль на стадии проектирования, и существует удивительно широкий выбор специализированных вариантов, включая гибридные подшипники со смешанными керамическими/стальными комбинациями сепараторов и роликов. В дополнение к выдающимся характеристикам в экстремальных температурных условиях керамические подшипники имеют и другие преимущества; например, они также являются сильными электрическими изоляторами.
Дополнительные возможности предоставляют и новые смазочные материалы, которые теперь доступны для использования в горячих, холодных или агрессивных средах. Некоторые из этих смазочных материалов являются твердыми и будут работать под водой во всех видах жидкостей, а также в условиях высокого вакуума, и, что не менее важно, не могут быть вымыты водой, паром, щелочами и большинством химических чистящих средств, что помогает гарантировать длительный срок службы в определенных областях применения. Кроме того, существует значительный выбор специальных поверхностных покрытий, доступных для специальных поворотных устройств, некоторые из которых жизненно важны для обеспечения выживания в тяжелых условиях эксплуатации.
Выбор поворотных устройств для использования в экстремальных условиях или приложениях — это специализированная тема, и не та, с которой многие поставщики стандартных изделий будут чувствуют себя комфортно. Поэтому крайне важно как можно раньше привлечь специалиста к процессу проектирования — время, потраченное здесь, будет вознаграждено длительным и безотказным сроком службы поворотного устройства.
Опорно-поворотные устройства и опорно-поворотные подшипники от европейских производителей. Вы можете купить ОПУ у нас со склада в Москве или под заказ из Европы (срок поставки 4-6 недель). Наши специалисты оказывают помощь с подбором необходимой модели ОПУ.
