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Ottimizzazione Cuscinetti per applicazioni impegnative

L'aggiunta di nuove caratteristiche di design o l'applicazione di tecniche e rivestimenti speciali per i componenti del cuscinetto in grado di ottimizzare le prestazioni dei cuscinetti per applicazioni impegnative, fornendo soluzioni di supporto uniche ai problemi dei clienti, dice Nick Dowding, Business Development Manager presso The Barden Corporation (UK) Ltd.

Ci sono molte caratteristiche progettuali e tecniche differenti che possono essere applicati ad un cuscinetto per ottimizzare e migliorare le prestazioni per soddisfare applicazioni particolarmente impegnativo (ovvero alta velocità, ad alta temperatura, condizioni operative difficili). Queste tecniche comprendono rivestimenti applicati, alterando la geometria di un componente specifico del cuscinetto o sostituzione materiali contenenti convenzionali con alternative ad alte prestazioni.

Argentatura di gabbie metalliche
In alcune applicazioni ad alta velocità e alta temperatura, le gabbie in acciaio possono essere rivestite con argento per migliorare le prestazioni e l'affidabilità della lubrificazione. La placcatura argentata migliora la lubrificazione del cuscinetto, rendendolo più robusto e resistente agli eventi di oil-off. In caso di guasto del lubrificante / carenza di cibo, la placcatura in argento si comporta come un lubrificante solido e asciutto, consentendo al cuscinetto di continuare a funzionare per un breve periodo di tempo o in una situazione di emergenza. Esempi di applicazione includono i cuscinetti e i cuscinetti del generatore di avviamento aerospaziale per le unità di condizionamento dell'aria sui treni.

cuscinetti ibridi in ceramica
Per le applicazioni ad alta velocità, sostituendo le sfere di acciaio con ceramica (nitruro di silicio) sfere possono migliorare radicalmente prestazioni del cuscinetto in diversi modi. In primo luogo, perché sfere in ceramica sono molto più leggeri sfere d'acciaio, riducendo forze centrifughe e il miglioramento delle condizioni dinamiche, mentre la loro finitura superficiale è quasi perfettamente liscia, mostrano livelli di vibrazione due a sette volte inferiori rispetto a cuscinetti a sfera in acciaio convenzionali. A velocità più elevate, carico interno del cuscinetto è anche ridotto.

In secondo luogo, i cuscinetti ibridi in ceramica anche eseguire temperature di esercizio al significativamente più basse, che in combinazione con la massa più bassa consente di eseguire le velocità di aumentare di ben il 40-50%. temperature di funzionamento più basse e di calore ridotta si accumulano all'interno del cuscinetto aiuta a prolungare la vita del lubrificante, a volte fino a cinque volte di più di cuscinetti a sfera in acciaio convenzionali.

Esempi di applicazioni per cuscinetti ibridi ceramici comprendono pompe per vuoto ad alta velocità, utensili medicali / chirurgici e ventilatori e generatori aerospaziali.

Materials
Nella tecnologia dei materiali, i materiali contenenti più appropriati possono essere scelti per massimizzare le prestazioni del cuscinetto. materiali Speciale anello sono utilizzati con successo in applicazioni aerospaziali e non aerospaziali, combinando corrosione e resistenza all'usura con la capacità di sopportare carichi dinamiche più elevate rispetto agli acciai convenzionali cuscinetti. Quando utilizzato in combinazione con sfere in ceramica, significativi aumenti di durata dei cuscinetti e le prestazioni possono essere raggiunti.

materiali anello può essere ottimizzati per applicazioni specifiche. I quattro materiali anello predominanti utilizzati da Barden sono AISI 440C (acciaio resistente alla corrosione), SAE 52100, AISI M50 e Cronidur 30®. Per le applicazioni ad alta temperatura (fino a 345 ° C) AISI acciaio per utensili M50 o una versione speciale temperato di Cronidur 30® sono adatti e sono ampiamente utilizzati in applicazioni aerospaziali accessori ad alta temperatura, come i sistemi valvola di sfiato su aeromobili.

Cronidur 30® è un martensitico, di azoto, in acciaio a tutta tempra resistente alla corrosione, che può anche essere caso temprato ad induzione. Questo materiale aumenta la resistenza alla corrosione e migliora la durata e la resistenza all'usura.

Cuscinetti a pieno riempimento
Cuscinetti a pieno riempimento capitalizzare spazio normalmente occupato dal fermo della sfera. Questo permette più sfere, che a sua volta fornisce un aumento della capacità di carico, sia prevalentemente radiale, nel caso di riempimento disegni notch, o assiale e, nel caso di disegni contatto angolare. L'uso di coppie di contatto angolare precaricati può anche permettere carichi assiali bidirezionali da applicare. Le domande qui vanno da valvole ad alta temperatura per applicazioni aerospaziali, di missili supporti FIN e tocco di emergenza verso il basso i cuscinetti.

rivestimenti sub-micron
Il ruolo di ingegneria delle superfici nella tecnologia dei cuscinetti volventi sta diventando sempre più importante in quanto i cuscinetti diventano progressivamente più piccoli, ma sono ancora necessari per correre più veloce, a temperature più alte, trasportare carichi più elevati e funzionare in modo affidabile per periodi più lunghi. rivestimenti avanzati e trattamenti superficiali possono essere applicati ai cuscinetti che combattono l'attrito, impedire la corrosione e riducono l'usura, anche nelle più difficili condizioni operative. I vantaggi che ne derivano sono una maggiore densità di potenza, migliori prestazioni, il comportamento dei cuscinetti più prevedibile / consistente (soprattutto in ambienti difficili), bassi costi di esercizio e intervalli di manutenzione più lunghi.

Multistrato sub-micron (atomizzate) rivestimenti, per esempio, può essere impiegato per migliorare le caratteristiche fisiche e tribologiche di superfici portanti. Il successo di tali tecniche si basa sulla prevenzione di strati distinti generando un'interfaccia graduata o diffusa tra materiali diversi. Analogamente, strati di codifica come il nichel o rame sono frequentemente utilizzati per migliorare l'adesione dei film molli ai substrati duri o passivati.

rivestimenti Sub-micron può essere applicato alle superfici interne ed esterne di anelli per cuscinetti ed elementi di rotolamento, se necessario. Ad esempio, bisolfuro di molibdeno (MOS2) o disolfuro di tungsteno (WS2) possono essere sputter rivestiti sulla superficie di elementi di appoggio al fine di rendere il comportamento del cuscinetto più prevedibile in ambienti difficili.

polimeri speciali
In alcune applicazioni ad alta velocità, i separatori a sfera o gabbie possono essere forniti in materiali speciali polimerici. Questi componenti sono sotto vuoto impregnato di olio per aumentare la durata del cuscinetto. Il materiale speciale polimero conserva l'olio in modo controllato quando il vuoto impregnato. Esempi di applicazione includono cuscinetti per giroscopi aerei ad alta velocità. Altri polimeri speciali possono essere forniti per ambienti difficili ad alta velocità dove i cuscinetti richiedono elevata resistenza agli agenti chimici o attacco termico.

Valore aggiunto grazie a nuove caratteristiche di design
La pressione per ridurre i costi in tutte le aree di produzione significa che l'integrazione dei sistemi di cuscinetti nei componenti di accoppiamento sta diventando più comune. Gli assemblaggi risultanti sono più ordinati, più compatti, più veloci da mettere insieme e offrono gli ulteriori vantaggi di ridurre lo spazio e la massa, mentre risolvono i problemi di stack-up della tolleranza.

caratteristiche di design speciali possono essere incorporati nel cuscinetto per migliorare le sue prestazioni. Queste caratteristiche includono flange, alberi e alloggiamenti, che rendono montaggio facile, più veloce e più accurata, che a sua volta, ridurre i tempi di assemblaggio e costi di gestione generali.

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