Karakteristike, status razvoja i napredak triboloških istraživanja ležajeva podmazanih vodom
Sažetak: Navođenjem značajki ležaja za podmazivanje vodom i karakteristika materijala koji se koriste u ležaju za podmazivanje vodom kao što su metal, plastika, keramika i guma, analizirana je tendencija ležaja za podmazivanje vodom i napredak istraživanja trenja. Također daje uvod u tehnologiju o tome kako koristiti vodu, umjesto ulja, kao medij za podmazivanje i kako koristiti nemetal kao materijal tarnog protuvratila u ležaju za podmazivanje vodom.
Ključne riječi: ležaj za podmazivanje vodom ; tarna protuosovina ; sredstvo za podmazivanje
0 Predgovor
Posljednjih godina ljudi postupno shvaćaju da su zaštita okoliša i ušteda energije od velike važnosti za održivi razvoj čovječanstva. Stoga je glas razvoja novih proizvoda koji štede energiju i koji ne zagađuju okoliš sve jači. Ležajevi podmazani vodom imaju veliki razvojni potencijal u ovom području. Ležaj koji se podmazuje vodom koristi vodu kao medij za podmazivanje i rad, što smanjuje zagađenje okoliša uzrokovano tradicionalnim ležajem koji koristi ulje kao medij za podmazivanje i može uštedjeti puno ulja; Štoviše, voda ima prednosti odsustva onečišćenja, širokih izvora, sigurnosti i otpornosti na plamen. Može se koristiti za zamjenu ulja u mnogim prilikama. To je vrsta podmazivanja sa širokim izgledima za razvoj. Stoga su ležajevi podmazani vodom postali predmetom pažnje u svijetu.
1 Ckarakteristike ležaja podmazanog vodom
Prema tradicionalnom stajalištu, stanje podmazivanja dijeli se na hidrodinamičko podmazivanje, hidrostatičko podmazivanje, elastično hidrodinamičko podmazivanje, granično podmazivanje i suho trenje. Budući da je viskoznost vode vrlo niska, ona iznosi samo 1 Π 100~1 Π 20. Maziva niske viskoznosti imaju prednosti niske otpornosti na trenje i niskog koeficijenta trenja, ali nosivost vodenog filma mnogo je niža od nosivosti uljnog filma , i teško je formirati hidrodinamičko podmazivanje. Općenito se vjeruje da se tekuće podmazivanje može formirati samo pod odgovarajućim uvjetima velike brzine i malog opterećenja. Međutim, kada se brzina pokretanja i zaustavljanja mijenja, ležaj je često u stanju graničnog podmazivanja i suhog trenja. Stoga se od materijala podmazanog vodom zahtijeva da može sigurno raditi u uvjetima graničnog podmazivanja i suhog trenja i da ima nizak koeficijent trenja.
Prednosti ležajeva podmazanih vodom: ① niski troškovi nabave i korištenja. Na Zemlji postoje bogati izvori vode. Korištenje vode umjesto ulja kao medija za podmazivanje ne samo da štedi energiju, već također štedi troškove i probleme potrebne za kupnju, transport i skladištenje ulja. ② Ekološki prihvatljiv. Onečišćenje okoliša mineralnim uljima kao sredstvom za podmazivanje ozbiljan je svima poznat problem. Iscurelo ulje čini zrak punim mirisa, a radno okruženje i okolina postaju loši. Iskorištena otpadna tekućina mora se reciklirati i obraditi; Voda se koristi kao medij za podmazivanje tarnog para, a radno mjesto je čisto bez štete za okoliš. Budući da je specifična toplina vode velika, učinak hlađenja za zagrijavanje trenjem bolji je od učinka ulja. ③ Jednostavan za održavanje. Održavanje sustava tarnih parova s vodom kao medijem vrlo je prikladno, a troškovi čišćenja i održavanja manji su nego kod sustava s uljnim medijem.
Nedostaci ležajeva podmazanih vodom: ① zbog niske točke vrenja vode, ležajevi podmazani vodom ne mogu se koristiti u okruženju visoke temperature. ② Voda, posebno morska voda, ima snažan učinak korozije. Vodljivost čiste vode je stotine milijuna ili čak desetke milijardi puta veća od one običnog ulja za podmazivanje. Može uzrokovati elektrokemijsku koroziju većine metalnih materijala i kemijsko starenje polimernih kemijskih materijala. ③ Tlak isparavanja vode je visok i lako se javlja kavitacija u sustavu za podmazivanje vodom, tako da dolazi do erodiranja materijala.
2 Material vodom podmazanog ležaja
Najčešće korišteni materijali za ležajeve podmazane vodom uključuju metal, plastiku, gumu, keramiku i tako dalje. Glavne značajke:
(1) Prema karakteristikama metalnih materijala, koeficijent elastičnosti i tvrdoća metalnih materijala su visoki, tako da je svojstvo puferiranja pri opterećenju loše i teško je formirati vodeni film, koji nije prikladan za uvjete podmazivanja tekućinom. Međutim, ova vrsta ležaja naširoko se koristi u graničnim uvjetima podmazivanja velikog opterećenja i male brzine. Zbog svoje dobre otpornosti na habanje, naširoko se koristi u prilikama gdje se miješaju razne stvari.
Tijekom reakcije između metala i vode stvaraju se oksidi, ali ti oksidi ne samo da ne utječu na podmazivanje, već imaju i negativne učinke. Stoga se ne može očekivati da učinak podmazivanja stvara voda. Da bi se izvršilo samopodmazivanje, osim vode moraju se koristiti i čvrsta maziva, a svrhu je teško postići samo korištenjem pojedinačnih metala.
Zbog korozije metala, metali koji se koriste kao podvodni klizni ležaji uglavnom su bronca, mjed visoke čvrstoće i aluminijska bronca. Budući da dolazi do korozije i na osovini, moraju se koristiti nehrđajući čelik i kromirani materijali za osovinu. Osim toga, elektrokemijska korozija uzrokovana kontaktom različitih metala u elektrolitu vode mora se u potpunosti uzeti u obzir.
(2) Plastični materijali: ležajevi od fenolne smole i ležajevi od fluorirane etilenske smole najčešći su plastični materijali u vodenim kliznim ležajevima. Postoje mnoge vrste plastičnih ležajeva osim ove dvije vrste. Međutim, zbog različitih materijala, učinak podmazivanja vode također je različit. U uvjetima vode, mnogi materijali sprječavaju stvaranje pokretnog filma u rotirajućoj osovini i utječu na učinak podmazivanja zbog djelovanja vode. Stoga su trenje i trošenje veći od onih u atmosferi. Ako plastika ili njezino punilo ima dobar afinitet s vodom, pokazuje izvrsnu mazivost.
S druge strane, zbog svoje sposobnosti podmazivanja, plastični materijali se mogu koristiti ne samo u uvjetima podmazivanja tekućinom, već iu uvjetima graničnog podmazivanja. Što se tiče veličine, zbog upijanja vode fenolne smole, pozornost se mora obratiti na problem veličine uzrokovan bubrenjem vode.
(3) Keramički materijali Keramički materijali imaju izvrsne karakteristike kao što su otpornost na visoke temperature, otpornost na habanje, otpornost na kemijsku koroziju, visoka čvrstoća, visoka tvrdoća, otpornost na oksidaciju i nizak koeficijent toplinske ekspanzije. Ova izvrsna svojstva materijala nisu dostupna u uobičajenim metalnim materijalima, polimerima i njihovim kompozitima. Mogu se koristiti u posebnim prilikama kao što su visoka temperatura, velika brzina, jako magnetsko polje i korozivno okruženje, a također mogu raditi u posebnim medijima kao što je morska voda. Međutim, keramički materijali također imaju svoju fatalnu slabost krtost, koja ograničava njihovu primjenu u strukturi.
(4) Gumeni ležaj s gumenom ležajnom čahurom uglavnom se koristi u vodenim turbinama, vodenim pumpama, brodskom propelerskom vratilu i turbobušilici. Gumeni ležaj može izdržati učinak abrazije čvrstih čestica koje plutaju u vodi. Ako te čestice padnu između metalne osovine i gumenog ležaja, osovina će ih pritisnuti u elastični gumeni materijal ležaja, a zatim ih otkotrljati do najbližeg spremnika za vodu u smjeru vrtnje i isprati ih voda. Zbog dobrog prianjanja gume na strane tvari, trošenje gumenih ležajeva je znatno smanjeno u lošim uvjetima gdje postoje abrazivne čestice ili nečistoće. Vodom podmazani gumeni tarni parovi imaju mnoge prednosti, poput dugog vijeka trajanja, niske cijene, bez zagađenja, visokog prigušivanja vibracija i otpornosti na udarce. Međutim, kao materijal tarnog para, guma također ima svoje nedostatke, uglavnom loše performanse pri radu na suhom, lako se troši i zagori pri maloj brzini i čestom pokretanju; U isto vrijeme, zbog velike deformacije gumenih materijala, točnost rada nije visoka. Afinitet između gumenog materijala i vode, nosivost i samopodmazujuća svojstva gumenog materijala mogu se poboljšati dodavanjem odgovarajućih aditiva.
3 Dstatus razvoja i napredak triboloških istraživanja ležajeva podmazanih vodom
Od kraja 1940-ih, bivši Sovjetski Savez je proveo dubinska istraživanja karakteristika i materijala hidrostatičkih ležajeva i hidrodinamičkih ležajeva koji koriste vodu kao tekućinu za podmazivanje. Britanija, Njemačka, Japan i mnoge druge zemlje također su obavile mnogo rada u istraživanju ležajeva podmazanih vodom. Među njima, japanska tehnologija hidrauličkog prijenosa morske vode vrlo je napredna, a napravljen je kompletan set hidrauličkih sustava ispod 12 km duboke vode; Tehničko sveučilište u Hamburgu u Njemačkoj proučavalo je keramičke tarne parove. Klizne papuče, blok cilindra i potporna ploča aksijalno klipne pumpe izrađeni su od keramičkih materijala, a medij za podmazivanje i radni medij od vode.
Od sredine-1950}ih godina, ležajevi podmazani vodom upotrebljavaju se u pomorskim centrifugalnim pumpama i pumpama s aksijalnim protokom u Kini. Početkom šezdesetih godina 20. stoljeća provode se teorijska i eksperimentalna istraživanja na ovom području. Trenutačno je vodeno podmazanih ležajeva koji se koriste u Kini još uvijek relativno malo. Na primjer, većina gumenih ležajeva podmazanih vodom koji se koriste u pumpama proizvedena je uvođenjem tehnologije iz Njemačke i zbrajanjem iskustvenih parametara kroz testove modela, usporedbe i testove procjene. Malo je domaćih proizvođača, a konzorcij koji su osnovali Institut za istraživanje kliznih ležajeva Shenyang i Teorija podmazivanja Sveučilišta Xi'an Jiaotong i Institut za istraživanje ležajeva napravio je neka korisna istraživanja u tom pogledu. Profesor Wang Jiaxu i profesor Qin Datong iz Državnog ključnog laboratorija za mehanički prijenos Sveučilišta Chongqing proveli su detaljna istraživanja o gumenim ležajevima podmazanim vodom i plastičnim ležajevima. Proveli su velik broj ispitivanja performansi trenja gume i plastike na stroju za ispitivanje trenja i trošenja, dobili tribološke karakteristike pod različitom kvalitetom vode i različitim radnim uvjetima, te odredili učinke opterećenja, brzine vrtnje, vremena rada i razmaka na koeficijent trenja i količina trošenja. Profesor Wang Youqiang i profesor Yang Chengren s Instituta za arhitekturu i inženjerstvo Qingdao proveli su eksperimentalna istraživanja te teorijska i numerička izračunavanja gumenog ležaja s osam uzdužnih žljebova podmazanog vodom proizvedenog u tvornici vodenih pumpi Shenyang, dobili su krivulju koeficijenta trenja koja varira s opterećenjem, brzinom , temperature i zazora, sustavno je analizirao svoj mehanizam podmazivanja i unutarnje zakone, te iznio neke mjere poboljšanja za smanjenje gubitka trenja i kontrolu procesa trenja. Određeni su optimalni parametri dizajna i raspon primjene ležaja. Dr. Duan Fangli sa Sveučilišta Chongqing proučavao je mehanizam podmazivanja gumenih ležajeva podmazanih vodom i izvršio proračun podmazivanja tekućinom.
Ima još mnogo problema koje treba proučavati kod ležajeva podmazanih vodom: u teoriji, teoriju graničnog podmazivanja i podmazivanja tekućinom kliznih ležajeva treba dodatno poboljšati; Otkriven je tribološki mehanizam vodom podmazanih tarnih parova različitih materijala pod graničnim podmazivanjem i suhim trenjem te metoda smanjenja trenja; Poboljšanje nosivosti tarnih parova podmazanih vodom. Što se tiče primjene, ležajevi podmazani vodom promijenit će neke mehaničke mehanizme koji rade u teškim okruženjima, kao što su pumpe i ventilatori, što će pojednostaviti dizajn, proizvodnju, ugradnju i održavanje tih mehaničkih struktura, poboljšati životni vijek i učinkovitost proizvodnje te uštedjeti plemeniti obojeni metali. Njegove su ekonomske i društvene koristi vrlo značajne. Vjeruje se da će u bliskoj budućnosti istraživanje i primjena ležajeva podmazanih vodom dobiti značajan razvoj.
Više o Marginalni sebe - Ležajevi za podmazivanje:
Kao specijalizirani proizvođač samopodmazujućih ležajeva i čahura, Marginal Bearing je posvećen istraživanju i proizvodnji novih samopodmazujućih materijala za ležajeve.
Samopodmazujući ležajevi, kao što ime sugerira, osiguravaju vlastito podmazivanje tijekom rada bez potrebe za nanošenjem masti ili ulja za podmazivanje. Zbog toga se samopodmazujući ležajevi nazivaju i ležajevi bez održavanja ili bez podmazivanja jer ne zahtijevaju ponovno podmazivanje ili mazanje.
Važna razlika koju treba napraviti je da samopodmazujući ležajevi nisu ležajevi na koje je prethodno nanesena mast ili ulje za podmazivanje– ti se ležajevi umjesto toga nazivaju predmazanim ležajevima. Prethodno podmazani ležajevi zahtijevat će ponovno podmazivanje u nekom trenutku svog vijeka trajanja.
Samopodmazujući ležajevi rade tako što imaju mazivo impregniranu unutar kliznog sloja ležaja. Ovo mazivo može biti tekuće (ulje) ili kruto (grafit, MoS2, olovo) ovisno o zahtjevima primjene (kao što je radna temperatura). Dok ležaj radi, mazivo se oslobađa kroz pore u kliznom sloju, podmazujući površinu ležaja. Mazivo je ravnomjerno raspoređeno po kliznom sloju i stoga nema smanjenja performansi ležaja s niskim trenjem, čak i ako se klizni sloj istroši. A"uhodavanje" površina je također obično uključena na vrhu kliznog sloja kako bi se osigurale performanse ležaja s niskim trenjem pri pokretanju prije nego što impregnirano mazivo dosegne površinu ležaja.
