Kitkaa estävät materiaalit: yleiskuvaus, ominaisuudet, sovellus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Teknisten yksiköiden, koneiden ja yksittäisten elementtiryhmien käyttöprosessiin liittyy väistämättä kulumista. Osien keskinäinen mekaaninen vaikutus toisiinsa eri intensiteetillä johtaa niiden pintojen kulumiseen ja sisäisen rakenteen tuhoutumiseen. Lisäksi ympäristöllä on usein samanlainen vaikutus eroosion ja kavitaation muodossa. Tämän seurauksena laitteen suorituskyky heikkenee tai ainakin käyttöominaisuudet heikkenevät. Seuraavat katsaukset jauhemaisista kitka- ja kitkaa vähentävistä materiaaleista auttavat sinua ymmärtämään tapoja minimoida ei-toivottu kitka. Tällaisia materiaaleja suositellaan käytettäväksi teollisuuslaitteissa ja kodinkoneissa sekä rakennustyökaluissa.

Erot kitka- ja kitkaa vähentävien materiaalien välillä

Näiden materiaalien tarkastelu yhdessä kontekstissa johtuu siitä, että niiden toiminta liittyy mekanismien toiminnan yleiseen ominaisuuteen - kitkakertoimeen. Mutta jos kitkaa vähentävät elementit ja lisäaineet ovat vastuussa tämän arvon alentamisesta, kitkaelementit päinvastoin lisäävät sitä. Tässä tapauksessa esimerkiksi jauheseokset, joissa on lisääntynytkitkakerroin tarjoavat kohdetyöryhmän kulumiskestävyyden ja mekaanisen lujuuden. Tällaisten ominaisuuksien saavuttamiseksi kitkaraaka-aineiden koostumukseen lisätään tulenkestäviä oksideja, booria, piikarbideja jne. Toisin kuin kitkaelementit, kitkaelementit edustavat usein mekanismeissa täysimittaisia toimintaelimiä. Tämä voi olla erityisesti jarruja ja kytkimiä.

Tarjoaen kitkan lisäämiseen liittyviä tehtäviä, ne suorittavat samanaikaisesti tiettyjä teknisiä tehtäviä. Samanaikaisesti sekä kitka- että kitkaa estävät materiaalit käyvät läpi tiukat laboratoriotestit ennen käyttöä. Samat jarruseokset käyvät läpi täyden mittakaavan ja penkkikokeet, joiden aikana selvitetään niiden käytön tarkoituksenmukaisuus käytännössä. Teknologisesti edistyneimmät kitkamateriaalit polymeereistä valmistetaan nykyään eri menetelmillä. Joten jarruryhmän mekanismeissa käytetään puristustekniikkaa - lomakkeisiin tehdään lohkoja, levyjä ja sektoreita. Teippimateriaalit valmistetaan kudotulla tekniikalla, ja peitteet valmistetaan valssaamalla.

Kitkanestomateriaalien ominaisuudet

Osien, joissa on kitkanestotoiminto, on täytettävä laaja joukko vaatimuksia, jotka määrittävät niiden perussuorituskyvyn. Ensinnäkin materiaalin tulee olla yhteensopiva sekä vastinosan että työympäristön kanssa. Yhteensopivuusolosuhteissa ennen sisäänajoa ja sen jälkeen materiaali vähentää tarvittavaa kitkaa. Tässä on syytä huomioida sisäänajo sellaisenaan. Tämä ominaisuus määrittää elementin kyvyn luonnollisesti säätää pinnan geometriaa.optimaalisessa muodossa, joka sopii tiettyyn toimintapaikkaan. Toisin sanoen kappaleesta poistetaan ylimääräinen rakenne mikrokarkeuksin, minkä jälkeen sisäänajo tarjoaa työskentelyolosuhteet minimaalisilla kuormituksilla.

Kulutuskestävyys on myös näiden materiaalien tärkeä ominaisuus. Kitkanestoelementeillä on oltava rakenne, joka kestää erityyppistä kulumista. Samalla osa ei saa olla liian jäykkä ja kova, koska se lisää tarttumisvaaraa, mikä ei ole toivottavaa kitkaa vähentävälle materiaalille. Lisäksi teknikot nostavat esiin sellaisen ominaisuuden kuin kiinteiden hiukkasten absorption. Tosiasia on, että eriasteinen kitka voi edistää pienten elementtien - usein metallin - vapautumista. Kitkanestopinnalla puolestaan on kyky "puristaa" tällaiset hiukkaset itseensä poistaen ne työalueelta.

Metalliset kitkaa estävät materiaalit

Metallipohjaiset tuotteet muodostavat laajimman valikoiman kitkanestoryhmän elementtejä. Suurin osa niistä on keskittynyt toimintaan nestekitkatilassa, eli olosuhteissa, joissa laakerit erotetaan akseleista ohuella öljykerroksella. Ja kuitenkin, kun yksikkö pysäytetään ja käynnistetään, syntyy väistämättä niin kutsuttu rajakitkatila, jossa öljykalvo voi tuhoutua korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta. Laakeriryhmissä käytetyt metalliosat voidaan jakaa kahteen tyyppiin: pehmeät elementitrakenne ja kiinteät sisäosat ja metalliseokset jäykällä pohjalla ja pehmeillä inserteillä. Jos puhumme ensimmäisestä ryhmästä, niin babbitteja, messinkiä ja pronssiseoksia voidaan käyttää kitkaa vähentävinä materiaaleina. Pehmeän rakenteensa ansiosta ne juoksevat sisään nopeasti ja säilyttävät öljykalvon ominaisuutensa pitkään. Toisa alta kiinteät sulkeumat lisäävät kulutuskestävyyttä mekaanisissa kosketuksissa viereisten elementtien kanssa - esimerkiksi samalla akselilla.

Babbits ovat lyijy- tai tinapohjainen seos. Myös yksittäisten ominaisuuksien parantamiseksi rakenteeseen voidaan lisätä seosaineita. Parannetuista ominaisuuksista voidaan mainita korroosionkestävyys, kovuus, sitkeys ja lujuus. Yhden tai toisen ominaisuuden muutos määräytyy sen mukaan, mitä seostusmateriaaleja on käytetty. Kitkaa estäviä babbitteja voidaan muokata kadmiumilla, nikkelillä, kuparilla, antimonilla jne. Esimerkiksi tavallinen babbit sisältää noin 80 % tinaa tai lyijyä, 10 % antimonia ja loput on kuparia ja kadmiumia.

Lyijylejeeringit kitkan minimoimiseksi

Kitkaa vähentävien metalliseosten lähtötasona ovat lyijybabitit. Edullisuus määrää tämän materiaalin toiminnan erityispiirteet - vähiten kriittisissä työtoiminnoissa. Lyijypohja tinaan verrattuna tarjoaa babbiteille vähemmän korkeaa mekaanista kestävyyttä ja alhaista korroosiosuojaa. Totta, jopa sellaisissa seoksissa se ei voi tulla ilman tinaa - sen sisältö voisaavuttaa 18 prosenttia. Lisäksi koostumukseen on lisätty myös kuparikomponenttia, joka estää erotteluprosesseja - eri massaisten metallien epätasaisen jakautumisen tuotteen tilavuudessa.

Yksinkertaisimmille lyijymateriaaleille, joilla on kitkaa estäviä ominaisuuksia, on ominaista korkea haurausaste, joten niitä käytetään olosuhteissa, joissa dynaaminen kuormitus on pienempi. Erityisesti telakoneiden, dieselvetureiden ja raskaiden konepajakomponenttien laakerit ovat kohderako, jossa tällaisia materiaaleja käytetään. Kalsiumia käyttäviä kitkaa vähentäviä seoksia voidaan kutsua lyijyseosten muunnelmaksi. Tässä tapauksessa havaitaan sellaiset ominaisuudet kuin suuri tiheys ja alhainen lämmönjohtavuus. Pohja on myös lyijyä, mutta merkittävissä määrin sitä täydentävät myös natriumin, kalsiumin ja antimonin sulkeumat. Mitä tulee tämän materiaalin heikkoihin kohtiin, niihin kuuluu hapettuvuus, joten sen käyttöä ei suositella kemiallisesti aktiivisissa ympäristöissä.

Babbiteista yleisesti ottaen voidaan todeta, että tämä ei ole kaukana tehokkaimmasta ratkaisusta kitkan minimoimiseksi, mutta ominaisuuksien yhdistelmän kann alta se osoittautuu toiminnan kann alta hyödylliseksi. Nämä ovat materiaaleja, joiden kitka-ominaisuuksia voidaan tasoittaa vähentämällä väsymiskestävyyttä, mikä huonontaa elementin suorituskykyä. Joissakin tapauksissa lujuuden puute kuitenkin kompensoidaan sisällyttämällä suunnitteluun teräs- tai valurautarungot.

Pronssisten kitkaa vähentävien metalliseosten ominaisuudet

Pronssin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudetyhdistetään orgaanisesti kitkaa vähentävien metalliseosten vaatimuksiin. Erityisesti tämä metalli tarjoaa riittävät indikaattorit ominaispaineesta, kyvystä toimia iskukuormituksessa, korkealla laakerin pyörimisnopeudella jne. Mutta myös pronssin valinta tiettyihin toimintoihin riippuu sen merkistä. Sama muoto iskukuormituksen alaisen vuorauksen käyttöön on hyväksyttävä BrOS30-tuotemerkille, mutta sitä ei suositella BrAZhille. Pronssimateriaalien luokassa on eroja myös mekaanisten ominaisuuksien suhteen. Tämä ominaisuuksien ryhmä riippuu karkaistujen akselien liitännän luonteesta ja nivelen käytöstä, jolla voi olla lisäkarkaisua. Ja jälleen, on mahdotonta puhua seosrakenteen lujuudesta.

Pronssituotteet voivat sisältää myös tinaa, messinkiä, lyijyä. Samanaikaisesti, jos kaikkia lueteltuja metalleja voidaan käyttää babbitin pohjana, kuparipohjaisia kitkaa vähentäviä materiaaleja käytetään erittäin harvoin. Tässä tapauksessa kuparikomponentti toimii usein samana lisäaineena, jonka pitoisuussuhde on 2-3%. Inkluusioten tina-lyijyyhdistelmiä pidetään optimaalisina. Ne tarjoavat lejeeringille riittävän suorituskyvyn kitkaa vähentävänä komponenttina, vaikka ne menettävätkin muille koostumuksille mekaanisen lujuuden suhteen. Pronssiyhdistelmiä käytetään sähkömoottoreiden, turbiinien, kompressoriyksiköiden ja muiden korkealla paineella ja alhaisella liukunopeudella toimivien umpilaakereiden valmistuksessa.

Puuterikitkamateriaalit

Tällaisia materiaaleja käytetään koostumuksissa, jotka on tarkoitettu telaketjuajoneuvojen, autojen, työstökoneiden, rakennusmekanismeihin jne. voimansiirto- ja jarruyksiköihin. Jauhekomponentteihin pohjautuvia valmiita tuotteita valmistetaan sektoriverhousten, -levyjen ja -palojen muodossa. Samanaikaisesti kitkanestotyyppisten jauheseosten lähtöaineet muodostetaan samalla nimikkeistöllä kuin kitkakomponenttien tapauksessa - useimmiten käytetään rautaa ja kuparia, mutta muitakin yhdistelmiä on olemassa.

Esimerkiksi alumiinista ja tinapronssista valmistetut materiaalit, kuten grafiitti ja lyijy, ilmenevät tehokkaasti kitka-olosuhteissa liukunopeudella, jonka osia on luokkaa 50 m/s. Muuten, kun laakerit toimivat 5 m/s nopeudella, metallijauhetuotteet voidaan korvata metalli-muoviraaka-aineilla. Tämä on jo kitkaa estävä komposiittimateriaali, jolla on joustava työskentelyrakenne ja alennettu lujuus. Edullisimmat käytön kann alta lisääntyneiden kuormien olosuhteissa ovat raudasta ja kuparista valmistetut materiaalit. Lisäaineina käytetään grafiittia, piioksidia tai bariumia. Näiden elementtien toiminta on mahdollista 300 MPa:n paineella ja jopa 60 m/s liukunopeudella.

Jauheiset kitkaa vähentävät materiaalit

Kitkanestotuotteita valmistetaan myös jauheraaka-aineista. Niille on ominaista korkea kulutuskestävyys, alhainen kitkakerroin ja kyky ajaa nopeasti sisään akseliin. Myös kitkaa vähentävillä jauhemateriaaleilla on useita etuja verrattuna kitkaa minimoiviin seoksiin. Riittää, kun totean, että niiden kulumiskestävyys on keskimäärin korkeampi kuin samojen babbittien. Jauhemetallien muodostama huokoinen rakenne mahdollistaa tehokkaan kyllästyksen voiteluaineilla.

Valmistajilla on mahdollisuus muodostaa lopputuotteita eri muodoissa. Nämä voivat olla runko- tai matriisiosia, joiden väliontelot on täytetty muilla pehmennetyillä raaka-aineilla. Ja päinvastoin, joillakin alueilla kitkaa vähentävät jauhemateriaalit, joissa on pehmeä runkopohja, ovat kysytympiä. Erityisissä hunajakennoissa tarjotaan kiinteitä sulkeumia, joiden dispersioaste on erilainen. Tällä laadulla on suuri merkitys juuri niiden parametrien säätelymahdollisuuden kann alta, jotka määräävät osien kitkan voimakkuuden.

Kitkaa estävät polymeerimateriaalit

Nykyaikaiset polymeeriraaka-aineet mahdollistavat uusia teknisiä ja toiminnallisia ominaisuuksia kitkaa vähentäviin osiin. Sekä komposiittiseoksia että metalli-muovijauheita voidaan käyttää pohjana. Yksi tällaisten materiaalien tärkeimmistä erottavista ominaisuuksista on kyky jakaa lisäaineet tasaisesti koko rakenteeseen, joka myöhemmin suorittaa kiinteän voiteluaineen toiminnon. Grafiitit, sulfidit, muovit ja muut yhdisteet mainitaan tällaisten aineiden luettelossa. Polymeeristen ja kitkaa vähentävien materiaalien työominaisuudet lähentyvät suurelta osin perustasolla ilman modifioijien käyttöä: tämä on alhainen kitkakerroin ja kestävyys kemiallisesti aktiivisille aineille, jamahdollisuus toimia vesiympäristössä. Ainutlaatuisista ominaisuuksista puhuttaessa polymeerit voivat suorittaa tehtävänsä myös ilman erityisellä voiteluaineella vahvistettua.

Kitkaa vähentävien materiaalien käyttö

Useimmat kitkanestoelementit on alun perin suunniteltu käytettäväksi laakeriryhmissä. Niiden joukossa on osia, jotka on suunniteltu lisäämään kulutuskestävyyttä, ja komponentteja, jotka parantavat liukumista. Kone- ja työstökoneteollisuudessa tällaisia tuotteita käytetään moottoreiden, mäntien, kytkinyksiköiden, turbiinien jne. valmistuksessa. Tässä kulutushyödykkeiden perustana ovat liukulaakerien kitkanestomateriaalit, jotka tuodaan juoksevien ja kiinteiden rakenteisiin. varusteet.

Rakennusteollisuus ei myöskään tule toimeen ilman kitkanestotoimintoa. Tällaisten osien avulla vahvistetaan teknisiä rakenteita, asennusrakenteita ja muurausmateriaaleja. Rautateiden rakentamisessa niitä käytetään liikkuvan kaluston rakenneosien asennuksessa. Myös polymeeripohjaisten kitkaa vähentävien materiaalien käyttö on yleistä, jotka löytävät paikkansa esimerkiksi hihnapyörien, hammaspyörien, hihnakäyttöjen yms. liitosrakenteena.

Johtopäätös

Kitkan vähentäminen vain ensi silmäyksellä saattaa tuntua toissijaiselta ja usein valinnaiselta. Voitelunesteiden parantaminen mahdollistaa todellakin joidenkin mekanismien poistamisen aputeknisistä elementeistä, jotka vähentävät päätyöryhmän kulumista. Siirtymälinkki klassisestaBabbitt muunnetuksi korkean suorituskyvyn voiteluaineeksi voidaan kutsua kitkaa estäväksi polymeerimateriaaliksi, joille on ominaista pehmeämpi rakenne ja monipuolisuus työolosuhteiden suhteen. Metalliosien käyttö korkean paineen ja fyysisen vaikutuksen alaisena edellyttää kuitenkin edelleen kiinteän olomuodon kitkaa vähentävien vuorausten sisällyttämistä. Lisäksi tämä materiaaliluokka ei vain jää menneisyyteen, vaan se kehittyy myös parantamalla lujuus-, kovuus- ja mekaanisen stabiilisuuden ominaisuuksia.