Łożyska PU: Łożyska kulkowe powlekane poliuretanem – dane, wybór i konstrukcje niestandardowe

Czym właściwie jest łożysko PU

Łożysko PU to kompozytowy element toczny: standardowy rdzeń łożyska kulkowego zwykłego, zwykle z serii 608, 6000, 6200, 626 lub 625, z precyzyjnie uformowanym bieżnikiem z poliuretanu połączonym z pierścieniem zewnętrznym. Rdzeń stalowy przenosi obciążenia promieniowe i osiowe, określa dokładność obrotową i wyznacza granicę prędkości. Warstwa poliuretanowa zajmuje się powierzchniową stroną zadania. Odkształca się pod obciążeniem, poszerzając powierzchnię styku, tłumi drgania zanim dotrą do ramy i chroni pierścień zewnętrzny przed kontaktem ściernym z szyną, gąsienicą lub rolką. Jeśli określasz łożysko pokryte PU do rolki przenośnika, wieszaka drzwi przesuwnych lub koła napędowego, pierwszą decyzją nie jest kolor ani twardość bieżnika. Jest to łożysko rdzenia, ponieważ rdzeń reguluje nośność i dokładność pracy.

Jakość klejenia odróżnia trwałe łożysko PU od krótkotrwałego. Tania konstrukcja rozciąga polimerową tuleję na stalowym pierścieniu zewnętrznym; pod obciążeniem promieniowym tuleja może się ślizgać, generować ciepło tarcia wewnętrznego i obracać się poza fazą z rdzeniem. Nasz proces polega na odtłuszczeniu i fosforanowaniu pierścienia zewnętrznego, nałożeniu promotora przyczepności, a następnie wtryskiwaniu poliuretanu pod kontrolowanym ciśnieniem i temperaturą. Po utwardzeniu każda partia przechodzi kontrolę wytrzymałości na skręcanie: bieżnik nie może obracać się na pierścieniu, gdy przyłożony jest określony moment obrotowy w którymkolwiek kierunku. Test ten stanowi bramkę potwierdzającą pozytywny lub negatywny wynik przed zatwierdzeniem próbek do wysyłki.

Standardowe rodziny łożysk PU obejmują średnice otworów od 4 mm do 20 mm, a zewnętrzne średnice formowanego poliuretanu są o około 2 mm do 10 mm większe niż średnica zewnętrzna pierścienia stalowego. Na przykład rdzeń 608 (8 x 22 x 7 mm) jest zwykle natryskiwany do średnicy zewnętrznej PU 26 mm, a rdzeń 6000 (10 x 26 x 8 mm) jest często natryskiwany do średnicy 30 lub 35 mm. Wymiary te nie są kosmetyczne. Stosunek średnicy zewnętrznej PU do zewnętrznej średnicy stali zmienia opór toczenia, nagrzewanie się i rozkład obciążenia, dlatego należy go dobierać pod kątem rzeczywistych warunków pracy, a nie kopiować z podobnie wyglądającego produktu.

Dlaczego poliuretan jest materiałem wybieranym na łożyska powlekane?

Poliuretan jest stosowany w łożyskach powlekanych, gdy zastosowanie wymaga połączenia odporności na ścieranie, amortyzacji i nośności, których nie zapewniają pojedyncze materiały. Poniższy wykres porównuje względną odporność na ślizganie i ścieranie typowych materiałów polimerowych z termoplastycznym poliuretanem o twardości 85 Shore A, oznaczonym jako 100.

Kauczuk naturalny jest bardziej elastyczny niż PU, ale zużywa się około trzy razy szybciej przy ciągłym kontakcie ślizgowym. Nylon jest dobrze odporny na zużycie, ale jest sztywny, więc przenosi hałas i wibracje, zamiast je pochłaniać. PCV jest ekonomiczny, ale słaby pod obciążeniem dynamicznym i wpływem niskiej temperatury. Poliuretan obejmuje najszerszy zakres zastosowań: od około 70 Shore A do cichych zastosowań przy niskich siłach do 95 Shore A do zastosowań wymagających twardego, stabilnego wymiarowo bieżnika i pewnego stopnia elastyczności.

Drugą zaletą jest zarządzanie naciskiem kontaktowym. Kiedy łożysko z twardej stali porusza się bezpośrednio po cienkiej metalowej bieżni, powierzchnia styku jest mała, a miejscowy nacisk może być bardzo wysoki, powodując oznakowanie bieżni i generując hałas. Bieżnik z PU zwiększa powierzchnię styku, dzięki czemu to samo łożysko może pracować na gąsienicach ze stali malowanej, anodyzowanego aluminium lub polimeru, nie uszkadzając współpracującej powierzchni. Kupujący często wybierają łożyska pokryte PU nie dlatego, że samo łożysko ulegnie awarii, ale dlatego, że gołe łożysko stalowe niszczy bieżnię lub sprawia, że ​​produkt jest zbyt głośny, aby go sprzedać.

Charakterystyka wydajności i ograniczenia operacyjne

Zakres działania łożyska PU sprowadza się do czterech liczb: twardości, obciążenia, temperatury i prędkości. Oddziałują na siebie, więc zmiana jednego zwykle powoduje zmianę pozostałych. Twardszy bieżnik może wytrzymać większe obciążenie, ale przenosi więcej wibracji. Bardziej miękki bieżnik jest cichszy, ale bardziej się ugina i wytwarza więcej ciepła przy dużej prędkości. Poniższe wartości są typowe dla standardowo formowanego poliuretanu na rdzeniu łożyska kulkowego zwykłego.

Twardość jest pierwszą specyfikacją, którą należy ustalić. Gama od 70 do 80 Shore A jest odpowiednia dla rolek meblowych i drzwi przesuwnych, gdzie liczy się przyczepność, cisza i tolerancja niewielkich niewspółosiowości. Taśma od 80 do 90 Shore A to strefa ogólnego przeznaczenia dla rolek przenośnika i kół prowadzących, równoważąca ugięcie z trwałością. Zakres od 92 do 95 Shore A przeznaczony jest do ciężkich kół, rolek dociskowych i sekcji przenoszących duże obciążenia, gdzie bieżnik musi zachować swój kształt i być odporny na przecięcie lub rozdarcie.

Temperatura jest ograniczona przez mieszankę PU, a nie przez stalowe łożysko. Standardowy poliuretan pracuje w sposób ciągły od -20°C do 80°C. Krótkie skoki do 110°C są tolerowane w większości preparatów, ale długotrwałe ciepło utwardza ​​​​bieżnik, przyspiesza pękanie i osłabia wiązanie z pierścieniem. Jeśli zastosowanie obejmuje czyszczenie parą, gorącą wodę lub ciągłe promieniowanie cieplne, w projekcie należy zastosować w tej strefie łożysko stalowe odporne na ciepło lub niepowlekane.

Prędkość jest również ograniczona przez bieżnik. Warstwa PU zwiększa efektywną średnicę toczenia i zwiększa naprężenie odśrodkowe, przez co powlekane łożysko nie może pracować z tą samą prędkością obrotową, co jego niepowlekany rdzeń. Praktyczną zasadą jest utrzymywanie prędkości jazdy poniżej około 2 m/s dla miękkich bieżników i poniżej 5 m/s dla twardych bieżników, a następnie mierzyć wzrost temperatury w pierwszych godzinach pracy. Jeśli dominują wymagania dotyczące prędkości zależne od czasu, na przykład silnik z łożyskiem zamontowanym bezpośrednio na wale, należy zmniejszyć grubość bieżnika lub określić luz wewnętrzny rdzenia i smar dla rzeczywistej prędkości.

Standardowe konfiguracje, profile bieżnika i opcje

Łożyska pokryte PU są produkowane w kilku formach geometrycznych. Płaski, cylindryczny bieżnik jest standardem w przypadku rolek prostych i kół przenośnikowych. Bieżnik z rowkiem w kształcie litery V centruje łożysko na szynach V i utrzymuje zespół w jednej linii bez dodatkowych kołnierzy prowadzących. Profile z rowkiem U lub wklęsłe prowadzone są na rurach okrągłych i prowadnicach drutu. Koronowane kształty bieżnika radzą sobie z niewspółosiowością kątową pomiędzy sąsiednimi rolkami i zmniejszają obciążenie krawędzi. Profil jest obrabiany w formie, więc zmiana z płaskiego na rowkowany nie zmienia znacząco łożyska rdzenia, ceny ani czasu dostawy.

• Płaski profil cylindryczny: rolki proste, stoły transferowe, koła przenośników
• Profil V-fuga: V-szyny, wózki, wieszaki do drzwi przesuwnych
• Profil z rowkiem U: prowadnice rur okrągłych, prowadnice drutu, lekkie systemy kół pasowych
• Profil koronowany: rolki samocentrujące, kompensacja niewspółosiowości
• Fazowany profil krawędziowy: rolki prowadzące krawędź i prowadzenie pasa

Kolory i gatunki materiałów można dostosować bez zmiany wymiarów. Czarny PU jest domyślnym rozwiązaniem przemysłowym, ponieważ sadza poprawia spójność zużycia i odporność na promieniowanie UV. Pomarańczowe i zielone stopnie stosowane są w strefach bezpieczeństwa lub do identyfikacji funkcji rolki na linii produkcyjnej. Biały PU jest dostępny do zastosowań związanych z żywnością, gdzie należy unikać przenoszenia koloru, chociaż skład należy sprawdzić pod kątem temperatury roboczej i zastosowanych środków czyszczących.

Asortyment przedstawiają trzy reprezentatywne serie z katalogu: PU 608-267, łożysko z 608 rdzeniami, o średnicy zewnętrznej PU 26 mm i szerokości 7 mm; PU 626-268, seria 626 rdzeni, oferowana również z przedłużonym wałem stalowym do bezpośredniego montażu na rolce; oraz PU 6201-4018, seria rdzeni 6201 o średnicy zewnętrznej PU 40 mm i szerokości 18 mm do cięższych rolek dociskowych i tac transferowych.

Łożysko kulkowe zwykłe powlekane PU 608-267 do wszechstronnych zastosowań To łożysko z 608 rdzeniami i zewnętrzną średnicą PU 26 mm nadaje się do częstej pracy i środowisk korozyjnych, oferując niski poziom hałasu i odporność na zużycie, jak podkreślono w serii katalogowej. Zobacz produkt →

PU 626-268 Czarne łożysko kulkowe poprzeczne z PU z opcją przedłużonego wału Wyposażony w rdzeń 626 i czarną powłokę PU, model ten jest odporny na wilgoć i korozję, a przedłużony stalowy wał jest dostępny do bezpośredniego montażu rolek w systemach transferowych. Zobacz produkt →

PU 6201-4018 Wytrzymałe łożysko powlekane PU do rolek dociskowych Dzięki zewnętrznej średnicy PU 40 mm i szerokości 18 mm to łożysko z rdzeniem 6201 wytrzymuje większe obciążenia, redukując tarcie i hałas w przemysłowych tacach transportowych i maszynach. Zobacz produkt →

Wszystko to można zamontować z uszczelkami gumowymi (RS) lub stalowymi osłonami (ZZ) na stalowym rdzeniu. Wersje uszczelnione są zalecane do zakurzonych warsztatów, linii obróbki drewna, mokrych obszarów lub każdego środowiska, w którym smar wewnątrz rdzenia musi pozostać czysty, aby zachować cichą pracę zespołu.

Gdzie stosowane są łożyska PU

Zastosowania można podzielić na cztery grupy: ciche przemieszczanie ciężkich części, prowadzenie produktów po torze, praca w wilgotnych lub zapylonych warunkach oraz ochrona kosztownych powierzchni współpracujących. W każdym przypadku łożysko spełnia dwie funkcje jednocześnie: przenosi obciążenie i zarządza kontaktem powierzchniowym, dlatego jest stosowane zamiast zwykłego łożyska stalowego.

Jak wybrać odpowiednie łożysko PU

Wybór łożyska PU oznacza dopasowanie czterech zmiennych jednocześnie: rozmiar rdzenia łożyska, twardość PU, profil bieżnika i typ uszczelnienia. Poniższa tabela przedstawia praktyczny punkt wyjścia dla najczęstszych wymagań.

Kolejną kwestią do rozważenia jest metoda montażu. Jeśli łożysko jest wciskane na wał stalowy, tolerancja otworu łożyska rdzeniowego kontroluje pasowanie. Standardowe rdzenie z głębokimi rowkami są wykonane zgodnie z systemami tolerancji ISO; w przypadku zespołów rolek PU zalecamy tolerancję otworu P6 lub lepszą, a wał powinien odpowiadać zaleceniom tolerancji h7 dla tego otworu. Podczas testowania próbek sprawdź poniższą listę kontrolną:

• Zmierz zewnętrzną średnicę PU w trzech miejscach na szerokości; różnica powyżej 0,15 mm może powodować chybotanie rolki.
• Sprawdź koncentryczność pomiędzy otworem a bieżnikiem PU, obracając łożysko na trzpieniu za pomocą czujnika zegarowego; bicie powyżej 0,1 mm staje się widoczne przy dużej prędkości.
• Zastosuj moment obrotowy pomiędzy bieżnikiem a pierścieniem, aby potwierdzić siłę trzymania wiązania.
• Uruchom załadowany prototyp z prędkością roboczą i zmierz temperaturę pierścienia zewnętrznego po 1 godzinie i po 24 godzinach. Stabilna temperatura oznacza, że ​​bilans cieplny jest akceptowalny.
• Sprawdź poziom hałasu za pomocą decybeliomierza lub testu odsłuchu przy prędkości roboczej; bieżnik PU nie powinien powodować hałasu tonalnego w stosunku do toru.

Produkcja i kontrola jakości

O jakości łożysk PU decyduje proces formowania. Temperatura, ciśnienie wtrysku, prędkość zamykania formy i czas utwardzania wpływają na ostateczne wymiary i siłę wiązania. Nasza linia produkcyjna działa w oparciu o procedury ISO 9001:2015, z możliwością śledzenia partii materiału dla każdej partii rdzeni stalowych i surowca poliuretanowego. Oddział produkcyjny posiada certyfikat systemu jakości GB/T 19001-2016, a roczna zdolność produkcyjna łożysk precyzyjnych i elementów złącznych wynosi 30 milionów zestawów.

Kontrola przychodząca obejmuje rdzeń stalowy: średnicę otworu, średnicę pierścienia zewnętrznego, luz promieniowy, hałas i stan uszczelnienia. Po uformowaniu bieżnik PU jest mierzony pod kątem średnicy zewnętrznej, szerokości, okrągłości i koncentryczności względem otworu. Typowe tolerancje wynoszą /-0,15 mm na zewnętrznej średnicy PU i bicie nie większe niż 0,1 mm. Każda partia jest również sprawdzana pod kątem twardości bieżnika zgodnie z określoną wartością Shore'a, a próbka z każdej wnęki formy przeprowadza test wiązania niszczącego.

Opakowanie eksportowe zapobiega deformacji bieżników podczas transportu. Łożyska są umieszczane pojedynczo na tacach, następnie pakowane w pudełka i paletowane do transportu morskiego lub lotniczego, z miękkimi separatorami pomiędzy warstwami, aby zapobiec spłaszczeniu PU podczas długich podróży kontenerowych.

Niestandardowe rozmiary, kolory i możliwości montażu

Najczęstsze zamówienia niestandardowe, które realizujemy, to określona średnica zewnętrzna PU pasująca do istniejącego odstępu gąsienicy, szerszy lub węższy bieżnik, wydłużony pierścień wewnętrzny na jednym lub obu końcach, wtłoczony wał stalowy oraz kolorowy bieżnik do identyfikacji produktu. Personalizacja nie wymaga nowej konstrukcji łożyska, ponieważ rdzeń pozostaje standardową serią z głębokimi rowkami; zmieniają się jedynie geometria formy i parametry formowania. Warstwa PU może być również łączona z wałem jako pojedynczy zespół rolkowy, co ułatwia klientowi montaż.

Kiedy inżynierowie określają łożysko poliuretanowe do nowej maszyny, najszybszą metodą jest rozpoczęcie od standardowego rdzenia i dostosowanie wymiarów PU na etapie próbkowania. Praktyczne porady dotyczące porównywania materiałów, stopni twardości i ograniczeń zastosowań znajdują się w naszym przewodniku jak wybrać odpowiednie łożysko kulkowe zwykłe z PU .

W przypadku rdzeni niestandardowych, takich jak łożyska dwurzędowe, rdzenie ze stali nierdzewnej lub średnice otworów spoza standardowego zakresu, traktujemy je jako projekty dedykowane z własną procedurą zatwierdzania próbek. Niestandardowe, niestandardowe łożyska precyzyjne stanowią odrębną linię produktów, ponieważ etapy obróbki, obróbki cieplnej i kontroli różnią się od standardowych formowania PU. Aby rozpocząć wycenę wystarczy dostarczyć rysunek z wymaganym kierunkiem obciążenia, sposobem montażu i warunkami środowiskowymi.

Instalacja, konserwacja i typowe awarie

Większość usterek łożysk PU jest związanych z instalacją. Dociskanie zakrytej rolki do zbyt dużego wału lub uderzanie młotkiem w pierścień zewnętrzny zamiast w pierścień wewnętrzny powoduje uszkodzenie zarówno bieżnika, jak i stalowego rdzenia. Poniższa procedura dotyczy większości zespołów rolek PU:

1. Przed wciśnięciem oczyścić wał i sprawdzić średnicę względem tolerancji otworu.
2. Nałóż cienką warstwę oleju lub smaru montażowego na wał, a nie na bieżnik.
3. Dociśnij łożysko, wywierając siłę wyłącznie na pierścień wewnętrzny; w przypadku rolek powlekanych podeprzyj pierścień wewnętrzny za pomocą zaciskarki, która nie dotyka bieżnika PU.
4. W przypadku pasowań wciskowych należy zastosować prasę trzpieniową lub prasę hydrauliczną o wolnym, kontrolowanym skoku. Nigdy nie uderzaj łożyska młotkiem.
5. Po zamontowaniu obróć zespół ręcznie, aby potwierdzić swobodny ruch i koncentryczny obrót.

Podczas pracy sprawdź trzy objawy: względny ruch pomiędzy bieżnikiem a pierścieniem, spłaszczenia i hałas. Oddzielenie bieżnika zwykle wskazuje na zbyt duże pasowanie wtłaczane, przegrzanie podczas jazdy lub narażenie na działanie niezgodnej substancji chemicznej. Płaskie plamy pojawiają się, gdy miękki bieżnik pozostaje przez dłuższy czas pod obciążeniem statycznym lub gdy rolka ciągnie zamiast się obracać. Hałas prawie zawsze pochodzi z łożyska rdzeniowego: gdy woda lub pył przedostanie się przez uszczelkę, smar ulega degradacji i łożysko staje się słyszalne, nawet jeśli bieżnik nadal wygląda prawidłowo.

Wyczyść łożyska pokryte PU łagodnym mydłem i wodą lub tym samym rozpuszczalnikiem używanym w całym sprzęcie, po sprawdzeniu zgodności rozpuszczalnika z poliuretanem. Nie zanurzać łożyska w środkach odtłuszczających na bazie ropy naftowej przez dłuższy czas; potrafią uplastycznić bieżnik i trwale zmienić jego twardość.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica pomiędzy łożyskiem PU a łożyskiem pokrytym gumą?

Standardowe łożyska pokryte gumą wykonane z kauczuku naturalnego, EPDM lub SBR zapewniają wysoką elastyczność i dobrą przyczepność, a ich koszt surowca jest niższy. Poliuretan oferuje mniej więcej dwukrotnie większą odporność na ścieranie, wyższą wytrzymałość na rozdarcie i szerszy zakres twardości. W przypadku rolki, która pracuje w sposób ciągły, na przykład rolki przenośnika przenoszącej opakowania ścierne, PU zazwyczaj wytrzymuje kilka razy dłużej, zanim zużycie powierzchni zmieni średnicę roboczą. Guma pozostaje dobrym wyborem w przypadku bardzo miękkich rolek o dużej przyczepności przy bardzo niskiej prędkości, ale PU nadaje się do większości zastosowań przemysłowych i meblarskich, zapewniając dłuższą żywotność.

Jaką twardość Shore’a wybrać?

Użyj 70 do 75 Shore A, gdy łożysko pracuje na delikatnym torze, wymaga dużej przyczepności lub musi amortyzować lekki zespół przed wibracjami. Użyj 80 do 85 Shore A do rolek ogólnego przeznaczenia, drzwi przesuwnych, szuflad i kół napinających przenośnika. Użyj 90 do 95 Shore A do dużych obciążeń, dużych sił mocowania i zastosowań, gdzie stabilność wymiarowa ma większe znaczenie niż pochłanianie hałasu. W razie wątpliwości prześlij dane dotyczące obciążenia i prędkości oraz poproś o próbki w dwóch klasach twardości; mierzalna różnica w zużyciu i oporze toczenia szybko się zadecyduje.

Czy łożysko PU może być stosowane w środowisku mokrym lub narażonym na działanie wody?

Sam standardowy PU jest odporny na wilgoć, wodne detergenty i wiele olejów. Słabym punktem jest łożysko rdzeniowe: jeśli woda dostanie się do nieuszczelnionego łożyska, stalowe bieżnie korodują, a smar ulega zniszczeniu. Należy wybrać wersje RS z uszczelką gumową do środowisk wilgotnych i sprawdzić, czy warga uszczelniająca nie wystaje poza bieżnik PU. W przypadku narażenia chemicznego należy przetestować konkretny płyn, ponieważ mocne kwasy, gorące zasady i niektóre rozpuszczalniki mogą pęcznieć lub zmiękczyć bieżnik poliuretanowy.

Czy bieżnik z PU pozostawia ślady na podłogach lub aluminiowych gąsienicach?

Gładko uformowany bieżnik z poliuretanu zwykle nie oznacza czystych podłóg ani gąsienic z anodyzowanego aluminium. Znakowanie pojawia się, gdy bieżnik zbiera twarde cząstki, takie jak piasek lub wióry metalowe, i wciska je w podłogę. W środowiskach, w których występują ciała obce, użyj nieco twardszego bieżnika, około 90 Shore A i utrzymuj tor jazdy w czystości; okresowe przecieranie powierzchni bieżnika zapobiega osadzaniu się cząstek.

Jakie opcje niestandardowe są dostępne dla łożysk PU?

Opcje niestandardowe obejmują zewnętrzną średnicę PU, szerokość bieżnika, profil bieżnika, kolor bieżnika, rozmiar otworu, wydłużony pierścień wewnętrzny i wtłoczony wał. Minimalna wielkość zamówienia zazwyczaj zaczyna się od 500 do 1000 sztuk na rozmiar w przypadku standardowych kolorów niestandardowych, a próbki rozwojowe można wykonać z użyciem rzeczywistej formy. Niestandardowe konstrukcje rdzeni, takie jak łożyska dwurzędowe lub rdzenie ze stali nierdzewnej, są dostępne dla projektów specjalnych i są wyceniane osobno po sprawdzeniu rysunków.

Jak długo wytrzymuje łożysko PU?

Żywotność zależy od łożyska rdzenia, jeśli bieżnik jest prawidłowo dobrany. Uszczelniony rdzeń z głębokimi rowkami pod normalnym obciążeniem może pracować przez tysiące godzin. Bieżnik PU należy sprawdzić pod kątem spłaszczonych plam, pęknięć i zmniejszenia średnicy. W zastosowaniach przenośnikowych z bieżnikiem od 80 do 85 Shore A przy umiarkowanej prędkości, bieżnik zazwyczaj wytrzymuje okresy międzyobsługowe sprzętu. Najbardziej niezawodnym sposobem oszacowania trwałości jest test prototypu na rzeczywistym torze, podczas którego w regularnych odstępach czasu rejestruje się zmierzoną średnicę bieżnika i poziom hałasu.