Якщо змінити ПТФЕ підшипники, то застій обладнання зменшиться в 7 разів

Неодноразово, високопродуктивні пластикові підшипники плутали з підшипниками, виконаними з металевої ПТФЕ підкладки, технологія яких є старою, як світ. За останні три десятиліття, відбулася революція в просуванні та використанні високотехнологічних пластмас у підшипниках.

У даний час пластикові підшипники, як універсальні солдати, стійкі до великих швидкостей і навантажень, екстремальних температур, їдких хімічних речовин та різноманітних факторів навколишнього середовища. У цій статті, розкриваються 5 головних причин заміни ПТФЕ підшипників.

1. Більш товста зносостійка поверхня

Підшипники ПТФЕ складаються з металевої оболонки і дуже тонкого покриття з політетрафторетилену (ПТФЕ), нанесеного на внутрішню поверхню втулок в якості зносостійкої поверхні. Ці види підшипників зазвичай мають максимальну зносостійку поверхню 0,05 мм або близько 0,002 дюйма. Коли ПТФЕ облицювання зношується або стирається під час роботи, металева оболонка піддається тертю та створює ефект «металу на металі» між підшипником та валом; це може привести до серйозного пошкодження валу або заїдання підшипника. Ця проблема найбільш розповсюджена, коли підшипники використовуються в осцилюючих середовищах або в місцях, де присутні високі навантаження на край.

Для порівняння, пластикові підшипники складаються з передових полімерних з'єднань, які містять частинки твердого мастильного матеріалу, вбудовані в мільйони секцій, по всьому матеріалу пластика. Під час роботи, ці частинки, що містять твердий мастильний матеріал, переносяться на вал, щоб знизити коефіцієнт тертя і швидкість зносу, а також усунути ризик контакту металу з металом. Це дозволяє визначити допустимий рівень зносу при різних застосуваннях, на відміну від політетрафторетіленхлорідів, які не працюють, якщо знос перевищує товщину підкладки 0,05 мм.

2. Стійкість до корозії і хімічних речовин

Металева оболонка ПТФЕ підшипника стає проблематичною у застосуванні, де присутня вода або хімічні речовини. У таких середовищах метал іржавіє, кородує і забруднює чутливі ділянки, а також призводить до відмови в роботі підшипника.

Підшипники, виготовлені повністю з пластика, несприйнятливі до іржі, а високотехнологічні матеріали доступні для протидії хімічним речовинам, маслам та іншим каустичним середам.

Тенденція до використання біопалива створила нові проблеми для політетрафторетіленових підшипників. Біодизель та інші види біопалива мають тенденцію до поглинання високого рівня вологості, який може мати вплив на металічні підшипники. Після обмеженого впливу вологи, частини металевої несучої оболонки, можуть відшаровуватися від ПТФЕ облицювання.

Для боротьби з цією проблемою були розроблені полімерні підшипники, призначені спеціально для біопалива чи інших середовищ з підвищеною вологістю.

3. Економія ваги

Підшипник ПТФЕ мають набагато більшу вагу, ніж полімерні підшипники ковзання. При використанні більш важкого підшипника, незалежно від матеріалу, потрібно більше енергії для роботи системи. Це проблематично, особливо в транспортній сфері, наприклад, для автомобілів, аерокосмічних додатків, велосипедів і різних транспортних засобів для відпочинку.

У порівнянні з політетрафторетіленовими підшипниками, пластикові втулки сухого ковзання легше приблизно на 80%. Зменшена вага може знизити витрату палива і вихід двоокису вуглецю, знижуючи загальну споживану потужність приводу. Для порівняння, пластиковий підшипник iglidur® G300 (Iglidur - («plastics for longer life") - запатентований компанією Igus матеріал, що складається з посилених композитних волокон, всередині яких знаходяться частинки мастильних матеріалів) має більш низьку вагу. Це дозволяє підшипникам плавно переміщуватися по валу при відсутності змащення, не піддаючись забрудненню і корозії. Матеріал стійкий  до екстремальних температур від -100°C до +250°C, хімічних речовин, вібрацій, до ударів та навантаженнь на краї, стиснення, здатний витримувати навантаження до 150 МПа, вага 0,23 унції (або 6,5 грам), в той час як втулка аналогічного розміру, покрита ПТФЕ, становить 1,2 унції (більше 34 грам).

4. Постійний коефіцієнт тертя

Завдяки дуже низьких значень, коефіцієнт тертя політетрафторетіленового підшипника зазвичай дуже низький (на початок терміну служби підшипника). Проте, дуже тонкий шар ПТФЕ згодом зношується і коефіцієнт тертя при контакті металу з металом збільшується.

З іншого боку, матеріал підшипника ковзання iglidur® має гомогенну суміш базових полімерів, зміцнюючих волокон і твердих мастильних матеріалів. З частковим мастилом уздовж усього підшипника ковзання, відбувається короткочасна фаза запуску, після чого втулки сполучаються з поверхнею вала, і коефіцієнт тертя залишається постійний протягом всього терміну служби підшипника.

Табл. Порівняння полімерних підшипників iglidur® з ПТФЕ підшипниками. Дослідження змін коефіцієнта тертя двох видів підшипників під час довгострокових обертань.

Також, внутрішні випробування проводилися для вивчення того, як тертя між втулками ковзання і їх валами змінюється з терміном служби підшипника. Коефіцієнти тертя полімерних підшипників iglidur® і металевих ПТФЕ втулок, досліджувалися спочатку з новим матеріалом, а потім після 100 годин обертання. Цей тест проводили при 0,33 фут/с (0,1 м/с) при навантаженні 145 фунтів на квадратний дюйм (1 МПа). Результати показали, що обидва підшипника мають той же коефіцієнт тертя (як нові деталі, так і ті, що зносилися). Коефіцієнт тертя політетрафторетіленових підшипників значно збільшувався, у той час як коефіцієнт тертя втулок ковзання iglidur® практично не змінювався.

5. Відповідність RoHS

Починаючи з 2006 року, RoHS (директива, що обмежує вміст шкідливих речовин, прийнята Європейським союзом в 2003 році) неухильно посилює заходи, спрямовані на обмеження промислово необхідних, але потенційно небезпечних речовин, включаючи свинець, шестивалентний хром, ртуть, полібромовані біфеніли, полібромовані дифенілові ефіри і кадмій у виробництві електроніки і електроустаткування. З новими стандартами RoHS II, для більшості цих речовин допускається тільки 0,1% від загальної ваги продукту, при цьому виняток становить кадмій, який обмежений на 0,01%. Ці стандарти аналогічні до нормативних актів, які діють також в таких країнах як Німеччина, Японія і Китай, тому задоволення цих норм набуває глобального значення для виробників. Незважаючи на широкий спектр застосувань, металеві ПТФЕ підшипники містять сплави, які не сумісні з цими новими стандартами.

Клієнти, яким необхідно відповідність RoHS, можуть використовувати полімерні підшипники iglidur® замість металевих сплавів. Всі речовини, які охоплюються стандартами RoHS, відсутні в матеріалі iglidur®..

Висновки

Таким чином, відповідні RoHs - директиві, полімерні підшипники ковзання Iglidur більш удосконалені, ніж ПТФЕ підшипники. Завдяки більш товстій поверхні, пластикові підшипники Iglidur піддаються зносу в два рази менше, а вбудовані частинки мастильного матеріалу по всьому підшипника дозволяють знизити коефіцієнт тертя. За допомогою цих частинок, полімери не потребують постійного мастила та додаткового технічного обслуговування. Крім того, пластикові підшипники більш стійкі до хімічних речовин, агресивного середовища та вологості, ніж політетрафторетиленові втулки, отже, здатні працювати більш тривалий час, не піддаючись іржі і корозії, а більш низька вага пластика знижує витрату енергії техніки. З огляду на переваги підшипників ковзання Iglidur, стабільність роботи обладнання збільшується, поломки мінімізуються, а простій техніки скорочується в 7 разів.

Залишилися питання?

Отримайте технічну консультацію

за телефоном 067 200 38 75,

або напишіть на пошту: mklt@hennlich.ua

Кирило Лебідь

керівник відділу