Jakie są zmiany wydajności łożysk powlekanych plastikowych w środowisku niskiej temperatury

Łożyska powlekane plastikiem (PCB), łożyska kompozytowe utworzone przez powlekanie tradycyjnych łożysk metalowych za pomocą wysokowydajnych tworzyw sztucznych, są szeroko stosowane w branżach takich jak produkcja maszyn, przetwarzanie żywności, lotnisko oraz przechowywanie i transport kriogeniczny. Niskie temperatury znacząco wpływają na wydajność łożyska, szczególnie w PCB. Warstwa plastyczna ulega zmianom fizycznym i chemicznym różnym od zmian metalu w skrajnych niskich temperaturach, bezpośrednio wpływając na żywotność łożyska i stabilność operacyjną.

Zmiany właściwości fizycznych materiałów tworzyw sztucznych w niskich temperaturach

Podstawową zaletą PCB jest redukcja tarcia i odporność na korozję dostarczaną przez warstwę plastyczną. Jednak w niskich temperaturach ruch molekularny materiału plastikowego spowalnia, powodując zwiększoną sztywność i zmniejszoną wytrzymałość uderzenia. Zjawisko to objawia się jako większą podatność na mikrokredyty lub pękanie powłoki podczas uruchamiania lub gdy jest poddawane obciążeniom uderzeniowym. Niektóre materiały polimerowe, szczególnie powszechne tworzywa inżynieryjne, takie jak polioksymetylen (POM) i poliamid (PA), mogą ulegać kruchemu przejściu w niskich temperaturach. Zastosowanie poniżej ich kruchej temperatury znacznie zwiększa ryzyko pękania.

Zmiany współczynnika tarcia i wydajności smarowania

Współczynnik tarcia PCB zwykle rośnie w niskich temperaturach. Zwiększona twardość powierzchni plastikowej zwiększa mikroskopijną opór tarcia między powierzchnią styku a wałkiem metalowym lub pierścieniem wewnętrznym. Wzrasta lepkość smaru, a płynność maleje w niskich temperaturach, co utrudnia folii smarującą utworzenie całkowitego pokrycia, dalsze zaostrzenie tarcia i zużycie. W przypadku łożyska pokrytych plastikiem stosowanymi w suchych lub lekko smarowanych warunkach to zwiększone tarcie może prowadzić do zwiększonego momentu początkowego i dodatkowych obciążeń silnika lub napędu.

Stabilność wymiarowa i zachowanie rozszerzeń cieplnych
W niskich temperaturach materiały z tworzywa sztucznego doświadczają znacznego skurczu termicznego, co powoduje niewielkie skurcz wymiarowy. Podczas gdy skurcz korpusu łożyska metalu jest stosunkowo niewielki, różnica współczynników rozszerzalności cieplnej między powłoką tworzywa sztucznego a metalowym podłożem może prowadzić do zwiększonych naprężeń międzyfazowych. W ekstremalnych warunkach powłoka z tworzywa sztucznego może odczuwać niewielkie rozwarstwienie, deformacja lub zlokalizowane pękanie. Ta zmiana wymiarowa jest szczególnie krytyczna dla łożysk w precyzyjnych maszyn lub instrumentach precyzyjnych, potencjalnie wpływającym na dokładność obrotową i prześwit.

Wpływ obciążeń wstrząsu i żywotności zmęczenia
Pokryte plastikowe łożyska poddane obciążeniom wstrząsu w niskich temperaturach często doświadczają zmniejszonej żywotności zmęczenia. Zwiększona kruchość i akumulacja naprężeń międzyfazowych przyspieszają inicjację i propagowanie mikrokraków, co prowadzi do przedwczesnego zużycia lub zrzucania powłoki. Sprzęt mechaniczny, który występuje częste uruchomienie i zatrzymywanie lub działanie o wysokim wpływie, wymaga wyboru materiałów z tworzyw sztucznych o wysokiej wytrzymałości niskiej temperatury lub włączenia ochrony smarowania podczas projektowania, aby zapewnić długoterminowe, niezawodne działanie łożyska.

Zmiany charakterystyki hałasu i wibracji

W niskich temperaturach zwiększona twardość powierzchni i współczynnik tarcia tworzyw sztucznych może prowadzić do niewielkiego wzrostu hałasu roboczego łożyska. Z powodu zmniejszonej skuteczności smarowania nierównomierne tarcia może powodować niewielkie wibracje, szczególnie zauważalne przy dużych prędkościach. W przypadku sprzętu wymagającego niskiego hałasu, takich jak maszyny do pakowania farmaceutycznego, precyzyjne instrumenty lub systemy transportu łańcucha chłodniczego, cecha ta należy w pełni rozważyć w planach wyboru i konserwacji łożyska.

Zalecenia dotyczące aplikacji dla środowisk o niskiej temperaturze

Podczas korzystania z łożysk powlekanych plastikiem w środowiskach o bardzo niskiej temperaturze, preferowane jest wybór tworzyw inżynieryjnych o wysokiej wytrzymałości niskiej temperatury i niskiej kruchej temperaturze przejściowej, a także użycie ich w połączeniu z smarem o niskiej temperaturze. Tolerancje instalacji łożyska powinny uwzględniać skurcz z tworzywa sztucznego, aby uniknąć wyprzedzania (zwiększające tarcie) lub przemieszczanie się (indukująca gra). Regularna kontrola stanu łożyska i smarowanie ma kluczowe znaczenie dla przedłużenia żywotności żywotności w warunkach niskiej temperatury.