Οδηγός για την επιλογή κοινών υλικών ρουλεμάν

Η επιλογή των υλικών ρουλεμάν επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής των μηχανικών συστημάτων, απαιτώντας ευθυγράμμιση με τις συνθήκες λειτουργίας (φόρτωμα, ταχύτητα, περιβάλλον).Τα κύρια υλικά ρουλεμάντα κατηγοριοποιούνται σε τρεις τύπουςΑκολουθεί τεχνική ανάλυση των χαρακτηριστικών και των σενάριων εφαρμογής τους.

Ι. Μεταλλικά υλικά: βασική επιλογή για υψηλής αντοχής φορτίο

1- Λύκοι ρυμουλκούμενων (Λύκοι Μπάμπιτ/Λευκά μέταλλα)

• Σύνθεση και δομή: κράματα μαλακής μήτρας με βάση το κασσίτερο ή τον μόλυβδο, που περιέχουν σκληρούς κόκκους αντιμόνου-κασσίτερου (Sb-Sn) και χαλκού-κασσίτερου (Cu-Sn).
• Κύρια πλεονεκτήματα:
  • Η μαλακή μήτρα παρέχει υψηλή ευελιξία και συμβατότητα, ενώ οι σκληροί κόκκοι ενισχύουν την αντοχή στην φθορά.
  • Εξαιρετική ενσωματωσιμότητα (επιτρέπει την ενσωμάτωση σωματιδίων ακαθαρσίας, αποτρέποντας τις γρατζουνιές του περιοδικού) και αντικολλητικές ιδιότητες φθοράς.
  • Καλή θερμική αγωγιμότητα (μειώνει τη συσσώρευση θερμότητας από τριβή) και προσρόφηση ελαίου (βελτιώνει τη λιπαντική ικανότητα).
• Περιορισμοί:
  ▪ Χαμηλή αντοχή, που απαιτεί χρήση ως λεπτή επικάλυψη (0,5·5 χιλιοστά) που χύνεται σε καβούρια από χαλκό, χάλυβα ή χυτοσίδηρο.
  ▪ Αύξητο κόστος, κατάλληλο για εφαρμογές με υψηλό φορτίο και μεσαίες ταχύτητες με αυστηρές απαιτήσεις λιπαντικής (π.χ. ατμογεννήτριες, κύριοι άξονες κινητήρων εσωτερικής καύσης).

2Λύκες χαλκού

• Τυπικοί τύποι:
  ▶Χάλκινο από κασσίτερο: Εξαιρετικές ιδιότητες κατά της τριβής, που χρησιμοποιούνται σε σενάρια μεσαίας ταχύτητας με βαρύ φορτίο (π.χ. ρουλεμάν για άξονες ελικοπτέρων πλοίων), αλλά με κατώτερη συμβατότητα με κράματα ρουλεμάν;
  ▶Πρωτεύον χάλκινο: Υψηλή ικανότητα κατά των επιληπτικών κρίσεων, κατάλληλη για βαριά φορτία υψηλής ταχύτητας (π.χ. ρυμουλκούμενα κινητήρων αεροσκαφών) ·
  ▶Αλουμίνιο Χάλκινο: Υψηλή αντοχή και σκληρότητα, αδύναμη αντοχή σε σπασμούς, χρησιμοποιείται σε βαριά φορτία χαμηλής ταχύτητας (π.χ. ρουλεμάν για μηχανήματα εξόρυξης).
• Κοινά πλεονεκτήματα: Μεγαλύτερη σκληρότητα και ικανότητα φορτίου από τα κράματα ρουλεμάν, προσφέροντας καλύτερη οικονομική απόδοση.

3. Σύνθετα με βάση το αλουμίνιο

• Τεχνικά χαρακτηριστικά:
  • Χαμηλή πυκνότητα (περίπου 1/3 των κράματος χαλκού), ισχυρή αντοχή στη διάβρωση και υψηλή αντοχή στην κόπωση.
  • Μπορούν να κατασκευαστούν ως μονομεταλλικά εξαρτήματα ή ως διμεταλλικές δομές (φώτιση με βάση το αλουμίνιο + υποστήριξη από χάλυβα), αντικαθιστώντας ορισμένα κράματα ρυμουλκούμενων και χάλκινα.
• Εφαρμογές: Λεκάνια κινητήρων αυτοκινήτων, λεκάνια συμπιεστών σε σενάρια μεσαίου φορτίου και υψηλών ταχυτήτων.

4. Χυτοσίδηρο (Γκρι χυτοσίδηρο/ανθεκτικό σε φθορά χυτοσίδηρο)

• Μηχανισμός ενίσχυσης: Οι νιφάδες γραφίτη (λαμελλικές ή οζώδεις) σχηματίζουν ένα στερεό λιπαντικό στρώμα, το οποίο απορροφά λιπαντικά για τη βελτίωση της οριακής λιπαντικής ικανότητας.
• Περιορισμοί:
  ▪ εύθραυστη με κακή συμβατότητα, κατάλληλη μόνο για εφαρμογές χαμηλής ταχύτητας με ελαφρύ φορτίο (π.χ. γεωργικά μηχανήματα, ρουλεμάν χειροεργαλείων) ·
  ▪ Απαιτεί λίπανση, μη κατάλληλη για περιβάλλοντα με φορτία πρόσκρουσης.

ΙΙ. Μη μεταλλικά υλικά: λύσεις για ειδικά περιβάλλοντα

1. Πολυμερή υλικά (πλαστικά)

• Συνηθισμένοι τύποι:
  ▶ Φαινολική ρητίνη: Ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες (150°C), υψηλή αντοχή, χρησιμοποιείται σε ρουλεμάντα κιβωτίων ταχυτήτων.
  ▶ Νάιλον (PA): Καλή αυτολουμπρίκωση, απορρόφηση κρούσματος, κατάλληλη για χώρους με σκόνη.
  ▶ Πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE): Εξαιρετικά χαμηλός συντελεστής τριβής (0,04), ανθεκτικός στη διάβρωση, λειτουργεί χωρίς λιπαντικά.
• Περιορισμοί εφαρμογής:
  ▪ Κακή θερμική αγωγιμότητα (1/200 από χάλυβα), απαιτώντας έλεγχο της ταχύτητας λειτουργίας (≤0,5m/s) και της πίεσης (≤3MPa) ·
  ▪ Υψηλός συντελεστής γραμμικής διαστολής (10 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του χάλυβα), απαιτώντας διαχωρισμούς χωρητικότητας 2·3 φορές μεγαλύτερους από τους μεταλλικούς ρουλεμάν;
  ▪ Χαμηλή αντοχή και ευρέως σέρνεται, ακατάλληλη για ρουλεμάν με ακριβή διαφάνεια.

2Υλικά άνθρακα-γραφίτη

• Πλεονεκτήματα απόδοσης:
  • Η αυτολύμανση βασίζεται σε προσροφημένο υδρατμό και εμποτισμένα λιπαντικά (π.χ. μέταλλα, PTFE, δισωλφείδιο του μολυβδενίου).
  • Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 600°C), αντοχή στη διάβρωση, κατάλληλη για κενό ή σε περιβάλλοντα με έντονη διάβρωση (π.χ. ρυμουλκούμενα χημικών αντλιών).
• Υλική Ιδιοκτησία: Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε γραφίτη οδηγεί σε χαμηλότερη σκληρότητα και μικρότερο συντελεστή τριβής (από 0,08).

3Καουτσούκ και ξύλο

• Καουτσούκ: Υψηλή ελαστικότητα, απορρόφηση ακαθαρσιών, χρησιμοποιείται σε περιβάλλοντα που λιπαίνονται με νερό ή είναι ρυπαία (π.χ. ρουλεμάν για εξοπλισμό επεξεργασίας λυμάτων).
• Ξύλο: Πορώδης δομή για εμποτισμό με λάδι, κατάλληλη για χώρους με σκόνη (π.χ. ράβδοι κλωστοϋφαντουργικών μηχανών, γεωργικών μηχανών), που απαιτεί επιφανειακή επεξεργασία για αυξημένη αντοχή στην φθορά.

ΙΙΙ. Πορώδη μεταλλικά υλικά: βέλτιστο για σενάρια αυτοβελτίωσης

1Η ουσιαστική αρχή

• Συστήματα κατασκευής: Οι μεταλλικές σκόνες (κυρίως σίδηρος/βράγχος) πιέζονται και συντρίβονται σε πορώδη δομή (πορώδεςτητα 10%·35%) και κορεστούν με λάδι πριν χρησιμοποιηθούν για να σχηματιστούν λαβαρίσματα που έχουν εμποτισθεί με λάδι.
• Μηχανισμός λίπανσης:
  ▶ Κατά τη διάρκεια λειτουργίας: Η περιστροφή του περιοδικού και η αύξηση της θερμοκρασίας απελευθερώνουν λάδι από τους πόρους στην επιφάνεια τριβής.
  ▶ Κατά τη διάρκεια της διακοπής λειτουργίας: Η δράση των τριχοειδών τραβάει το λάδι πίσω στο ρουλευτήριο, επιτρέποντας περιοδική αυτολουμπρίαση.

2Τυπικά υλικά και εφαρμογές

• Πρωθυλικός σίδηρος: υψηλότερη αντοχή, που χρησιμοποιείται σε σενάρια μεσαίου φορτίου χαμηλών ταχυτήτων, όπως στρώματα ελαστικών, ρυμουλκούμενα βέλους ζεύξης κινητήρα εσωτερικής καύσης·
• Πορώδες χάλκινο: Καλή αντοχή στην φθορά, κατάλληλη για ηλεκτρικούς ανεμιστήρες, κλωστοϋφαντουργικά μηχανήματα και ρουλεμάν για γεννήτριες αυτοκινήτων (φόρτωση ≤10MPa, ταχύτητα ≤2m/s).
• Συστάσεις χρήσης: Τακτική συμπλήρωση ελαίου για βέλτιστες επιδόσεις, ακατάλληλη για φορτία πρόσκρουσης ή υψηλές ταχύτητες (> 3m/s).

Αναφορά απόφασης επιλογής

Συμπεράσματα