Aké sú zmeny výkonu plastových ložísk potiahnutých v prostredí s nízkou teplotou

Ložiská potiahnuté plastom (PCB), kompozitné ložiská tvorené potiahnutím tradičných kovových ložísk s vysokovýkonnými plastmi, sa široko používajú v odvetviach, ako je výroba strojov, spracovanie potravín, letecký a kryogénny sklad a preprava. Nízke teploty výrazne ovplyvňujú výkonnosť ložiska, najmä v PCB. Plastová vrstva prechádza fyzikálnymi a chemickými zmenami, ktoré sa líšia od zmeny kovu pri extrémnych nízkych teplotách, čo priamo ovplyvňuje životnosť a prevádzkovú stabilitu ložiska.

Zmeny vo fyzikálnych vlastnostiach plastových materiálov pri nízkych teplotách

Hlavná výhoda PCB spočíva v redukcii trenia a odolnosti proti korózii poskytovanej plastovou vrstvou. Pri nízkych teplotách sa však molekulárny pohyb plastového materiálu spomaľuje, čo vedie k zvýšenej tuhosti a zníženej nárazovej húževnatosti. Tento jav sa prejavuje ako väčšia náchylnosť na mikrokraky alebo praskanie povlaku počas spustenia alebo pri vystavení nárazu zaťaženia. Niektoré polymérne materiály, najmä bežné inžinierske plasty, ako je polyoxymetylén (POM) a polyamid (PA), môžu pri nízkych teplotách podstúpiť krehký prechod. Použitie pod ich krehkou teplotou významne zvyšuje riziko prasknutia.

Zmeny koeficientu trenia a výkonu mazania

Koeficient trenia PCB sa zvyčajne zvyšuje pri nízkych teplotách. Zvýšená tvrdosť plastového povrchu zvyšuje mikroskopický odpor trenia medzi kontaktným povrchom a kovovým hriadeľom alebo vnútorným krúžkom. Zvýšenie viskozity maziva a plynulosť sa pri nízkych teplotách znižuje, čo sťažuje mazací film na vytvorenie úplného pokrytia, čím sa ďalej zhoršuje trenie a opotrebenie. Pre plastové ložiská používané v suchých alebo mierne namazaných podmienkach môže toto zvýšené trenie viesť k zvýšenému počiatočnému krútiacim momentom a ďalšiemu zaťaženiu motora alebo pohonu.

Dimenzionálna stabilita a správanie tepelnej expanzie
Pri nízkych teplotách plastické materiály zažívajú významnú tepelnú kontrakciu, čo vedie k miernemu rozmerovému zmršťovaniu. Zatiaľ čo zmršťovanie tela kovového ložiska je relatívne malý, rozdiel v koeficientoch tepelnej expanzie medzi plastovým povlakom a kovovým substrátom môže viesť k zvýšenému medzifázovému napätiu. V extrémnych podmienkach môže plastový povlak pociťovať mierne delamináciu, deformáciu alebo lokalizované praskanie. Táto dimenzionálna zmena je obzvlášť kritická pre ložiská v presných strojových zariadeniach alebo pre nástroje s vysokou presnosťou, čo potenciálne ovplyvňuje presnosť rotácie a výbavu ložiska.

Vplyv nárazových zaťažení a únavovej životnosti
Ložiská potiahnuté plastom vystavené nárazovým zaťažením pri nízkych teplotách často zažívajú zníženú únavovú životnosť. Zvýšená krehkosť a akumulácia medzifázových napätí urýchľuje iniciáciu a šírenie mikrotrhov, čo vedie k predčasnému opotrebeniu alebo vylučovaniu povlaku. Mechanické vybavenie, ktoré zažívajú časté štarty a zastávky alebo prevádzku s vysokým dopadom, vyžaduje výber plastových materiálov s vysokou nízkou teplotou húževnatosť alebo zahrnutie ochrany pred mazaním počas návrhu, aby sa zabezpečilo dlhodobú a spoľahlivú prevádzku ložiska.

Zmeny v charakteristikách hluku a vibrácií

Pri nízkych teplotách môže zvýšená tvrdosť povrchu a koeficient trenia plastov viesť k miernemu zvýšeniu prevádzkového hluku ložiska. V dôsledku zníženej účinnosti mazania môže nerovnomerné trenie spôsobiť mierne vibrácie, najmä viditeľné pri vysokých rýchlostiach. V prípade zariadení vyžadujúcich nízky hluk, ako sú farmaceutické obalové stroje, presné nástroje alebo prepravné systémy studeného reťazca, sa táto charakteristika musí plne zvážiť pri plánoch výberu a údržby.

Odporúčania aplikácií pre prostredia s nízkou teplotou

Pri použití plastových ložiskových ložísk v extrémne nízkoteplotnom prostredí je výhodné vybrať inžinierske plasty s vysokou nízkou teplotou húževnatosť a nízku krehkú teplotu prechodu a používať ich v spojení s nízkoteplotným mazivom. Tolerancie ložiska inštalácie by mali zodpovedať za zmršťovanie plastov, aby sa predišlo nadmernému náživu (zvýšenie trenia) alebo nadmerného výmeny (vyvolanie hry). Pravidelná kontrola stavu povrchu ložiska a mazania je rozhodujúca pre rozšírenie služobnej životnosti v podmienkach s nízkou teplotou.