بلبرینگ کامپوزیت PTFE و بوش با پشت فولاد: ساختار، انتخاب و کاربردها

اکثر مهندسانی که به دنبال یاتاقانی هستند که نیازی به برنامه روانکاری نداشته باشد، حداقل اصطکاک ایجاد کند و بی سر و صدا تحت بار مداوم کار کند، در نهایت به همان ساختار مواد می رسند: یک پشتیبان فولادی، یک لایه میانی برنزی متخلخل، و یک ترکیب سطحی مبتنی بر PTFE. این سازه سه لایه – که به‌عنوان بلبرینگ کامپوزیت PTFE، بوش PTFE با پشت فولادی، یا یاتاقان ساده خود روان‌شونده شناخته می‌شود – راه‌حل استانداردی برای کاربردهای کشویی است که در آن پورت‌های گریس غیرعملی هستند و یاتاقان‌های عناصر غلتشی برای این کار بزرگ هستند.

درک اینکه چه چیزی باعث می‌شود این ساختار کار کند، و هر کدام از انواع آن در کجا قرار می‌گیرد، پایه و اساس هر تصمیم مناسب برای انتخاب بلبرینگ است.

ساختار سه لایه: چگونه یک بلبرینگ کامپوزیت PTFE کار می کند

یاتاقان کامپوزیت PTFE فقط یک بوش پلاستیکی نیست. این یک لمینت مهندسی شده است که در آن هر لایه نقش مکانیکی مشخصی را ایفا می کند و عملکرد بلبرینگ تمام شده به کار هر سه با هم بستگی دارد.

لایه پشتی بیرونی از فولاد کم کربن با کیفیت بالا است. فولاد استحکام فشاری را فراهم می کند که PTFE به تنهایی نمی تواند - پشتیبان بار را از محفظه به ساختار یاتاقان منتقل می کند، از تغییر شکل تحت فشار تماس بالا جلوگیری می کند و ثبات ابعادی مورد نیاز برای تحمل سوراخ های دقیق را به یاتاقان می دهد. بدون این پشتیبان، لایه PTFE تحت بار می خزد و بیرون می آید.

لایه میانی پودر برنز کروی متخلخل است که به سطح فولادی چسبانده شده و تا حدی در ترکیب PTFE بالای آن گسترش می یابد. این ماتریس برنز متخلخل دو عملکرد را انجام می دهد: یک قفل مکانیکی ایجاد می کند که لایه سطحی را در برابر لایه برداری یا لایه لایه شدن محکم می کند و هدایت حرارتی آن به دفع گرمای اصطکاکی از سطح مشترک لغزشی کمک می کند. اگر لایه سطحی نازک PTFE در نواحی موضعی ساییده شود، لایه برنز نیز ذخیره‌ای از پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کند.

لایه سطحی مخلوط نورد شده از PTFE (پلی تترا فلوئورواتیلن) ​​و سرب است. PTFE یکی از کمترین ضرایب اصطکاک را در بین هر جامد شناخته شده دارد - معمولاً 0.04-0.20 بسته به بار و سرعت - و یک فیلم روان کننده نازک را در حین کار کردن به سطح شفت منتقل می کند. سرب به عنوان یک پرکننده نرم عمل می کند که مقاومت لایه را در برابر جریان سرد تحت بار فشاری بهبود می بخشد و عمر سایش را افزایش می دهد. نتیجه سطحی است که به طور مداوم خود را از داخل ماده روان می کند، بدون نیاز به روغن یا گریس خارجی.

محدوده دمایی قابل استفاده یک بوش PTFE با پشت فولادی خوش ساخت تقریباً بین 200- تا 280 درجه سانتیگراد است که آن را در کاربردهای برودتی و تجهیزات مداومی که در معرض گرمای فرآیند قرار دارند کاربردی می کند. در شرایط بار بالا و سرعت کم - رژیم عملیاتی که رایج ترین در اتصالات نوسانی، ابزار پرس و نقاط محوری ماشین آلات کشاورزی است - مقادیر ضریب اصطکاک زیر 0.05 قابل دستیابی است.

بوش PTFE با پشت فولادی در مقابل سایر انواع بلبرینگ ساده خود روان کننده

بلبرینگ های ساده خود روان کننده خانواده وسیع تری را نسبت به کامپوزیت PTFE به تنهایی پوشش می دهند. درک مکان مناسب بودن هر نوع از کاربرد نادرست جلوگیری می کند.

بلبرینگ های برنزی متخلخل (نوع روغنی). از روغن ذخیره شده در ماتریس مس متخلخل استفاده کنید که با انبساط حرارتی در حین کار آزاد می شود و با توقف شفت دوباره جذب می شود. آنها با سرعت و بار متوسط ​​در محیط های تمیز مناسب هستند، اما در شرایط آلوده یا شستشو که زباله های بلعیده شده منافذ را مسدود می کنند، عملکرد ضعیفی دارند. آنها همچنین دارای یک مخزن نفت محدود هستند که به مرور زمان تخلیه می شود.

بلبرینگ های برنزی متصل به گرافیت از گرافیت جامد جاسازی شده به عنوان روان کننده خشک استفاده کنید. آنها در دماهای شدید - بالای 250 درجه سانتیگراد که در آن PTFE شروع به از دست دادن پایداری مکانیکی می کند - و تحت بارهای استاتیکی یا چرخه آهسته بسیار سنگین برتری دارند. آنها انتخاب صحیحی برای نقاله های کوره صنعتی، تجهیزات کوره و مکانیزم های پرس با دمای بالا هستند.

بلبرینگ کامپوزیت PTFE با پشت فولادی گسترده ترین موقعیت همه منظوره را اشغال می کند: دویدن خشک، بدون خطر آلودگی، محدوده دمایی وسیع، سر و صدای کم، و عمر سایش خوب در پروفیل های حرکتی نوسانی، چرخشی و رفت و برگشتی. ساختار دیواره نازک آنها - معمولاً ضخامت کلی 1.0 تا 2.5 میلی متر - به آنها اجازه می دهد تا در ترکیبات شفت / محفظه قرار گیرند که در آن یک یاتاقان غلتشی حجیم تر نیاز به طراحی مجدد ساختار اطراف دارد.

هوآژو سری بلبرینگ های خود روان کننده HZ-10 دقیقاً بر اساس این معماری کامپوزیت PTFE سه لایه ساخته شده است که بسته به مقاومت در برابر خوردگی و الزامات ساختاری کاربرد با پشتیبان فولادی، مسی یا فولادی ضد زنگ در دسترس است. نوع پشتی فولاد ضد زنگ (HZ1S) مقاومت در برابر اسیدها، قلیایی‌ها و آب دریا را افزایش می‌دهد - و دامنه طراحی را به محیط‌های دریایی، پردازش شیمیایی و تجهیزات غذایی گسترش می‌دهد.

جایی که بلبرینگ های ساده روان کننده بهترین عملکرد را دارند

کاربردهایی که در آن یاتاقان‌های کامپوزیت PTFE به طور مداوم از جایگزین‌ها بهتر عمل می‌کنند، مجموعه‌ای از محدودیت‌های مشترک دارند: دسترسی به تعمیر و نگهداری محدود است، آلودگی گریس را رد می‌کند، یا محدودیت‌های فضا یاتاقان‌های غلتشی را رد می‌کند.

سیستم تعلیق و فرمان خودرو معتبرترین برنامه هستند. یاتاقان‌های ساده کروی با روکش PTFE در بازوهای تعلیق، انتهای میله‌های اتصال، و پیوندهای میله تثبیت‌کننده، ناهماهنگی زاویه‌ای، حرکت نوسانی و بارهای ضربه‌ای ناشی از جاده را بدون نیاز به روغن کاری در طول عمر خودرو کنترل می‌کنند. ترکیبی از اصطکاک کم و میرایی زیاد از هندسه تماس ساده، NVH (صدا، ارتعاش، سختی) را نسبت به جایگزین های عنصر نورد کاهش می دهد.

تجهیزات کشاورزی و ساختمانی نقاط محوری - بازوهای لودر، لولاهای سطل، اتصالات تیغه ها - در گل و لای ساینده و سنگ ریزه عمل می کنند. یاتاقان‌های PTFE با پشت برنز یا زینتر شده این شرایط را بهتر از بلبرینگ‌های سوزنی روغنی تحمل می‌کنند، که مهر و موم آن‌ها به سرعت در اثر نفوذ شن شکسته می‌شوند. سطح تماس ضخیم یک یاتاقان ساده همچنین بارهای شوک را در سطح بزرگتری نسبت به تماس های خط یک یاتاقان غلتکی توزیع می کند.

ماشین آلات بسته بندی و نساجی نیاز به نویز کم و حرکت دقیق و قابل تکرار در سرعت های متوسط. آلودگی روغنی محصول غیرقابل قبول است. بوش‌های کامپوزیت PTFE بی‌صدا و تمیز کار می‌کنند و آنها را در دنباله‌های بادامک، ریل‌های راهنما و محورهای مکانیزم تغذیه در این صنایع استاندارد می‌سازد.

سیستم های خودروهای برقی و انرژی جدید نشان دهنده یک دامنه برنامه در حال گسترش است. نوع HZ1E Huazhou - با استفاده از یک پرکننده سفید غیر آلی به جای سرب - به طور خاص برای کاربردهای EV که مطابق با مواد بدون سرب مورد نیاز است، توسعه یافته است، در حالی که ضریب اصطکاک پایین و عملکرد در حال اجرا ترکیب استاندارد سرب PTFE را حفظ می کند.

برای کاربردهایی که نیاز به مدیریت بار محوری در کنار عملکرد یاتاقان شعاعی دارند، واشر تراست کامپوزیت PTFE از همان ساختار سه لایه به صورت مسطح استفاده می کند و بلبرینگ خود روان کننده فلنجی سطوح شعاعی و رانش را در یک جزء ادغام می کند.

پارامترهای انتخاب: آنچه خریداران باید مشخص کنند

انتخاب یاتاقان کامپوزیت PTFE برای یک کاربرد معین به چهار ورودی نیاز دارد: بار، سرعت، دما و محیط. اینها تعیین می کنند که آیا ساختار سرب PTFE با پشتی فولادی استاندارد کافی است یا اینکه به یک نوع پشتیبان ضد زنگ، پرکننده بدون سرب، پایه مسی برای ظرفیت بار بیشتر نیاز است یا خیر.

محدودیت عملکرد کلیدی برای این نوع بلبرینگ، امتیاز PV است: حاصل ضرب فشار تماس (P، بر حسب MPa) و سرعت لغزش (V، بر حسب متر بر ثانیه). برای یک کامپوزیت سرب PTFE با پشت فولاد استاندارد، حد PV پیوسته تقریباً 0.05-0.10 MPa·m/s در جریان خشک است که با روانکاری متناوب به 0.5 MPa·m/s افزایش می یابد. سرعت لغزش معمولاً باید کمتر از 2 متر بر ثانیه باشد تا از گرمایش بیش از حد اصطکاکی که سایش PTFE را تسریع می‌کند، جلوگیری شود.

برای کاربردهای نوسانی و آهسته چرخش - اکثر موارد استفاده هدف سری HZ-1 - این محدودیت ها به ندرت محدودیت الزام آور هستند. چالش رایج‌تر طراحی، تحمل سوراخ است: بوش‌های کامپوزیت PTFE به داخل سوراخ محفظه فشار داده می‌شوند و به تداخل مناسب برای حفظ تکیه می‌کنند، بنابراین قطر سوراخ محفظه، روکش سطح و هندسه پخ باید مطابق با مشخصات نصب سازنده باشد تا از چرخش بوش در محفظه تحت بار جلوگیری شود.

شرکت فناوری ژجیانگ هوآژو با بیش از 280 ماشین تخصصی و 50 خط تولید خودکار که ظرفیت خروجی روزانه را پشتیبانی می کنند، مجموعه کامل سری HZ-10 را از تاسیسات خود در نانکسون، ژجیانگ تولید می کند. محدوده محصول فراتر از کامپوزیت PTFE است تا شامل شود بلبرینگ های کامپوزیت دو فلزی برای کاربردهای بار بالاتر، آستین های مس گرافیتی برای محیط های با دمای شدید و بلبرینگ های پلاستیکی مهندسی برای نیازهای سبک وزن و مقاوم در برابر خوردگی.

برای مشاوره فنی و درخواست های نمونه، با فناوری Zhejiang Huazhou تماس بگیرید صفحه تماس شرکت یا مستقیماً در 86-18957305868.