Kompozitní ložisko - Composite bearing

A kompozitní ložisko se používá k udržení oddělení a řízení tření mezi dvěma pohyblivými částmi. Charakteristickým znakem kompozitního ložiska je, že ložisko je vyrobeno z kombinace materiálů, jako je pryskyřice vyztužená vlákny, a to může také zahrnovat lubrikanty a přísady snižující tření. Kompozitní ložisko není pouze ložisko PTFE v nosiči z jiného materiálu, jedná se o ložisko PTFE v nosiči. Kluzné ložisko z kompozitu může být lehčí než ložisko s valivými prvky, ale to není vždy vlastnost, protože některé kompozity jsou extrémně husté, což má za následek nižší pórovitost. Dalším charakteristickým rysem kompozitního ložiska je jeho lehká konstrukce - může činit desetinu hmotnosti tradičního valivého ložiska.[1] Při jeho výrobě se nepoužívají těžké kovy.[2]

Kompozitní ložiska lze přizpůsobit tak, aby vyhovovala individuálním požadavkům mnoha aplikací, jako je odolnost proti opotřebení nebo vysoká teplota. Hmotnost kompozitního ložiska se může lišit v závislosti na jeho podložce. PTFE vložku lze aplikovat na ocelový nebo hliníkový podklad. Prostřednictvím plnidel lze optimalizovat různé vlastnosti kompozitního ložiska, jako je odolnost proti tečení, opotřebení a elektrická vodivost.

Technologie

Kompozitní ložisko je ložisko vyrobené z kompozitního materiálu, jako je pryskyřice vyztužená vlákny nebo plast. Často budou obsahovat přísady snižující tření, jako je PTFE, ale to není jediný materiál pro snížení tření a opotřebení a mazání, když ložisko běží nasucho (bez externích maziv). PTFE sám o sobě není dobrým nosným materiálem, protože je ze své podstaty měkký a deformuje se pod tlakem, takže použití PTFE jako vložky není tak výhodné, jako kdyby byl PTFE kombinován do pevné a silné matrice z pryskyřice a vláken.[3]Kompozitní ložisko je ložisko s vložkou ze směsi PTFE a kovovým podkladem. PTFE je fluorovaná uhlovodíková pevná látka, protože se jedná o vysokomolekulární sloučeninu skládající se výhradně z uhlíku a fluoru. PTFE je hydrofobní: ani voda ani látky obsahující vodu nezmáčknou PTFE. Komponenty vyrobené z PTFE nabízejí konzistentní, řízené tření po celou dobu jejich životnosti.[4]

PTFE se často používá jako nepřilnavý povlak na pánve a jiné nádobí. Je velmi nereaktivní, částečně kvůli síle vazeb uhlík-fluor, proto se často používá v nádobách a potrubích pro reaktivní a korozivní chemikálie. PTFE lze také použít jako strojní mazivo ke snížení tření, opotřebení a spotřeby energie.

PTFE je samomazný, takže mokré mazání a doplňování mazání není nutné, ale lze ho přidat, pokud je požadováno snížení součinitele tření nebo opotřebení v závislosti na aplikaci.

Aplikace a použití

Automobilový průmysl

Výrobci automobilů se snaží uspokojit rostoucí poptávku po lehčích a úspornějších vozidlech[5] a hodnotit komponenty a materiály používané v různých aplikacích automobilů. Kompozitní ložiska jsou užitečnými komponentami v automobilovém designu a používají se v celé řadě aplikací v celém automobilu, od hnacího ústrojí až po interiér vozu. Kromě zvýšení automobilového výkonu umožňuje konstrukce s dělenými kroužky z kompozitních ložisek také lisované uložení bez potřeby lepidla nebo nadměrné montážní síly.

Vidlice řízení

Hřeben řízení má ložisko umístěné na třmenu - rozhraní mezi hřebenem řízení a sloupkem řízení. Třmen je navržen tak, aby zabránil oddělení hřebenu řízení od sloupku řízení a současně umožnil hřebenům řízení volně se pohybovat v příčném směru. Třmen určuje schopnost motoristy cítit povrch vozovky a ovladatelnost vozidla. Díky vložce z PTFE snižují kompozitní ložiska tření ve třmenu řízení.[6]

Napínák pásu

Napínák řemenu je zařízení určené k udržování napětí v rozvodovém řemenu motoru. V předpínači pásu, kde je uloženo ložisko, je pružinové zařízení. Pružinové zařízení kmitá tam a zpět při 2 ° po dobu asi 60 cyklů za minutu.

Kompozitní ložiska zajišťují odpovídající a konzistentní úroveň točivého momentu a tlumení, aby bylo zajištěno správné napnutí hnacího řemenu, když je motor v provozu.

Dveřní panty

V závěsech dveří jsou ložiska uložena mezi čepem závěsu a pouzdrem, aby byl zajištěn plynulý pohyb dveří při jejich otevírání a zavírání cestujícími. Kompozitní ložiska se používají v řadě automobilových závěsových systémů kvůli jejich trvanlivosti při vysokém zatížení a korozní odolnosti.[6]

Ložiska také hrají roli při získávání kvalitního laku vozu. Kompozitní vložky z PTFE z kompozitních ložisek jsou vodivé a mohou přenášet elektřinu do závěsů, což usnadňuje proces elektrostatického lakování.

Jsou také hydrofobní a odpuzují barvy, čímž minimalizují riziko nadměrných kapiček, které zhoršují povrchovou úpravu laku.

Mechanismus sedadla

Na nastavitelných sedadlech usnadňují pohyby mechanismy sedadel. Ložisko zapadá mezi táhlo a čep a je navrženo tak, aby poskytovalo správné úrovně točivého momentu. Pro udržení točivého momentu v otočných bodech v komponentech sedadla lze použít kompozitní ložiska, která cestujícím umožňují snadné a plynulé nastavení sedadla pro pohodlný zážitek.

Jízdní kolo

Konstruktéři jízdních kol usilují o snížení hmotnosti a zvýšení výkonu svých kol, aniž by obětovali kvalitu a sílu. Odvětví jízdních kol vyžaduje náročné lehké a vysoce výkonné výrobky s bezúdržbovými komponenty.[7]

Vidlička

Vidlice jízdního kola zvyšuje pohodlí jezdce v nerovném terénu tím, že umožňuje hřídeli připevněnému k rámu jízdního kola sklouznout do pouzdra připevněného ke kolům. Ložisko leží mezi hřídelem a pouzdrem. Podšívka z PTFE v kompozitních ložiscích zvyšuje tlumení nárazů, protože působí jako polštář, zatímco lehký kovový podklad pomáhá snižovat hmotnost kola.[8]

Tlumiče nárazů

Přední tlumiče, klíčové součásti odpružených kol, jsou navrženy tak, aby snižovaly dopad nerovností a otřesů pro plynulejší jízdu. Ložisko leží mezi vnitřním hřídelem a vnějším pouzdrem, aby se usnadnil plynulý pohyb mechanismu pro optimální výkon. Kompozitní ložiska s vložkou z PTFE působí jako polštář, který absorbuje nadměrné vibrace a dále zvyšuje pohyb.

Náhlavní soupravy

V náhlavní soupravě lze použít kompozitní ložiska.[8][9] Kompozitní ložisko může být lehké, aby podporovalo úsilí o snížení hmotnosti na celém kole.[8]

Otočné čepy pedálu a brzdy

Nízké tření, které mohou ložiska zajistit, pomáhá snížit „klouzavost páky“ a zamezuje nežádoucímu trhavému pohybu. Pedály se otáčejí na ložiscích, která spojují vřeteno s koncem kliky a tělem pedálu.[8]

Měniče

Přehazovačka se používá v systému řazení kola. Změna napnutí kabelu pro přepínání rychlostních stupňů přesouvá řetěz ze strany na stranu a „vykolejí“ řetěz na různá ozubená kola, a tedy i na jiná ozubená kola.[8][10]

Sluneční

Solární systém se stal životaschopným zdrojem energie. Podle Mezinárodní energetické agentury může být koncentrovaná solární energie (CSP) do roku 2050 odpovědná až za 11,5% celosvětové výroby elektřiny.[11] Očekávaná délka života závodu CSP může být až 40 let (13) a energetické společnosti hledají komponenty, které vydrží po celý život závodu CSP.

Solární sledovací systém

Koncentrační solární elektrárny (CSP) používají koncentrované sluneční záření jako zdroj vysoké teploty k výrobě elektrické energie. Solární sledovač je zařízení pro soustředění solárních reflektorů směrem ke slunci. Ložiska se používají v otočných bodech jak k podepření konstrukce v parabolickém žlabu, tak k otáčení zrcadel na heliostatech (solární věž).

Kompozitní ložiska lze použít v parabolickém žlabu a solární věži k otáčení zrcadel. Mohou vydržet zatížení v aplikacích CSP, jsou odolné vůči povětrnostním vlivům a korozi a také nabízejí nízké a konstantní tření (bez efektu prokluzu) po celou dobu životnosti mechanismu.

Pístová čerpadla v terénních stavebních zařízeních

Terénní stavební zařízení od bagrů po jednoduché nakladače využívá jako primární zdroj pohybu hydraulické převodové systémy. Hydraulická pístová čerpadla, mechanická zařízení používaná k přeměně mechanické energie na energii hydraulickou, se obvykle používají v terénních stavebních zařízeních a jsou poháněna elektromotorem nebo spalovacím motorem.

Ložiska jsou uložena na hřídeli pístového čerpadla, které přenáší hnací moment na blok válců. Úlohou ložiska je zajistit plynulý pohyb a snížit spotřebu energie. Samomazná vrstva PTFE z kompozitních ložisek umožňuje konzistentní nízké tření v mechanismech čerpadla pro minimální spotřebu energie a snížené nároky na údržbu.

Viz také

Reference

  1. ^ „Saint-Gobain a Norco dostanou palec nahoru pro celebrity“. Návrh a vývoj produktu. 01.06.2012. Archivovány od originál dne 19. 8. 2016. Citováno 2016-05-12.
  2. ^ „Slunečná budoucnost: jak mohou malá ložiska udělat obrovský rozdíl v koncentrovaných solárních elektrárnách (2011)“ (PDF). Výhled udržitelnosti: 35–36. Citováno 12. května 2016.[trvalý mrtvý odkaz ]
  3. ^ https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19750011294
  4. ^ „Komponenty Saint-Gobain zvyšují pokrok v oblasti řízení tření v automobilech a ve výrobě“ (PDF). Nákup průmyslových výrobků. Archivovány od originál (PDF) dne 13. března 2013. Citováno 12. května 2016.
  5. ^ „Normy pro úsporu paliva a emise CO2, cenové strategie výrobců a Feebates“ (PDF). Národní laboratoř v Oak Ridge. Citováno 9. června 2016.
  6. ^ A b „Vylepšení výrobců automobilů v automobilovém průmyslu“. Ložiska 14. června 2012. Citováno 9. června 2016.
  7. ^ „Eurobike 2012: Sněhová kola muší váhy od Stevens a AX Lightness“. Silniční cyklistika UK. Citováno 2016-06-09.
  8. ^ A b C d E "Klíčové aplikace kompozitních ložisek Norglide a kabelových vložek Norslide ve vysoce výkonných jízdních kolech | Prezentace produktu". showcase.designnews.com. Archivovány od originál dne 7. 8. 2016. Citováno 2016-06-09.
  9. ^ Publishing, Seattle. "Bicycle Paper.com :: Novinky :: Jezdecké kruhy kolem starých standardů". www.bicyclepaper.com. Archivovány od originál dne 2016-06-25. Citováno 2016-06-09.
  10. ^ „Saint-Gobain předvádí Norglide na výstavě v Tchaj-peji“. Bikebiz. Archivovány od originál dne 2016-08-16. Citováno 2016-06-09.
  11. ^ „Publikace“ (PDF). www.iea.org. Archivovány od originál (PDF) dne 7.7.2017. Citováno 2016-06-09.