Արդյունաբերության մեջ հուսալիությունը բարելավելու պահանջարկի ավելացումը նշանակում է, որ ինժեներները պետք է հաշվի առնեն իրենց սարքավորումների բոլոր բաղադրիչները:Կրող համակարգերը մեքենայի կարևոր մասերն են, և դրանց ձախողումը կարող է աղետալի և ծախսատար հետևանքներ ունենալ:Առանցքակալների դիզայնը մեծ ազդեցություն ունի հուսալիության վրա, հատկապես ծայրահեղ աշխատանքային պայմաններում, ներառյալ բարձր կամ ցածր ջերմաստիճանները, վակուումը և քայքայիչ մթնոլորտը:Այս հոդվածը նախանշում է այն նկատառումները, որոնք պետք է հաշվի առնել դժվարին միջավայրի համար առանցքակալներ նշելիս, որպեսզի ինժեներները կարողանան ապահովել իրենց սարքավորումների բարձր հուսալիությունը և երկարաժամկետ աշխատանքի գերազանց կատարումը:

Կրող համակարգը ներառում է բազմաթիվ տարրեր, այդ թվում՝ գնդիկներ, օղակներ, վանդակներ և քսում:Ստանդարտ առանցքակալները սովորաբար չեն դիմանում կոշտ միջավայրի խստությանը, ուստի անհրաժեշտ է հատուկ ուշադրություն դարձնել առանձին մասերին:Ամենակարևոր տարրերն են քսումը, նյութերը և հատուկ ջերմային մշակումը կամ ծածկույթները, և յուրաքանչյուր գործոն դիտարկելով՝ առանցքակալները կարող են լավագույնս կարգավորվել կիրառման համար:

Գործում է բարձր ջերմաստիճանում

Բարձր ջերմաստիճանի կիրառությունները, ինչպիսիք են օդատիեզերական արդյունաբերության մեջ գործարկվող համակարգերում օգտագործվողները, կարող են մարտահրավերներ ներկայացնել ստանդարտ առանցքակալների համար:Ավելին, սարքավորումներում ջերմաստիճանը բարձրանում է, քանի որ միավորներն ավելի ու ավելի փոքր են դառնում և մեծանում է հզորության խտությունը, և դա խնդիր է ստեղծում միջին կրողների համար:

Քսայուղում

Այստեղ յուղումը կարևոր նկատառում է:Յուղերը և քսուքներն ունեն առավելագույն աշխատանքային ջերմաստիճան, որի ժամանակ նրանք կսկսեն քայքայվել և արագ գոլորշիանալ՝ հանգեցնելով առանցքակալների խափանումների:Ստանդարտ քսուքները հաճախ սահմանափակվում են մինչև 120°C առավելագույն ջերմաստիճանով, իսկ որոշ սովորական բարձր ջերմաստիճանի քսուքներ կարող են դիմակայել մինչև 180°C ջերմաստիճանի:

Այնուամենայնիվ, այն կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճաններ, հասանելի են հատուկ ֆտորացված քսանյութեր և 250°C-ից բարձր ջերմաստիճաններ:Այնտեղ, որտեղ հեղուկ քսումը հնարավոր չէ, պինդ քսումը տարբերակ է, որը թույլ է տալիս ցածր արագությամբ հուսալի շահագործել նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում:Այս դեպքում մոլիբդենի դիսուլֆիդը (MOS2), վոլֆրամի դիսուլֆիդը (WS2), գրաֆիտը կամ պոլիտետրաֆտորէթիլենը (PTFE) առաջարկվում են որպես պինդ քսանյութեր, քանի որ դրանք կարող են հանդուրժել շատ բարձր ջերմաստիճանը երկար ժամանակ:

Նյութեր

Երբ խոսքը վերաբերում է 300°C-ից բարձր ջերմաստիճաններին, անհրաժեշտ են հատուկ օղակաձև և գնդակային նյութեր:AISI M50-ը բարձր ջերմաստիճանի պողպատ է, որը սովորաբար խորհուրդ է տրվում, քանի որ բարձր ջերմաստիճանում այն ​​ցուցադրում է բարձր մաշվածության և հոգնածության դիմադրություն:BG42-ը բարձր ջերմաստիճանի ևս մեկ պողպատ է, որն ունի լավ տաք կարծրություն 300°C-ում և սովորաբար նշվում է, քանի որ այն ունի կոռոզիոն դիմադրության բարձր մակարդակ և նաև ավելի քիչ ենթակա է հոգնածության և մաշվածության ծայրահեղ ջերմաստիճաններում:

Բարձր ջերմաստիճանի վանդակները նույնպես պահանջվում են, և դրանք կարող են մատակարարվել հատուկ պոլիմերային նյութերով, ներառյալ PTFE, պոլիիմիդ, պոլիամիդ-իմիդ (PAI) և պոլիեթեր-եթեր-կետոն (PEEK):Բարձր ջերմաստիճանի յուղով քսվող համակարգերի համար կրող վանդակները կարող են արտադրվել նաև բրոնզից, արույրից կամ արծաթապատ պողպատից:

Ծածկույթներ և ջերմային բուժում

Առաջադեմ ծածկույթները և մակերեսային մշակումները կարող են կիրառվել առանցքակալների վրա՝ շփման դեմ պայքարելու, կոռոզիայից կանխելու և մաշվածությունը նվազեցնելու համար՝ դրանով իսկ բարելավելով առանցքակալների աշխատանքը բարձր ջերմաստիճաններում:Օրինակ, պողպատե վանդակները կարող են պատված լինել արծաթով, որպեսզի բարելավեն աշխատանքը և հուսալիությունը:Քսայուղի խափանման/սովի դեպքում արծաթապատումը գործում է որպես ամուր քսանյութ՝ թույլ տալով, որ առանցքակալը շարունակի աշխատել կարճ ժամանակով կամ արտակարգ իրավիճակներում:

Հուսալիություն ցածր ջերմաստիճանում

Սանդղակի մյուս ծայրում ցածր ջերմաստիճանը կարող է խնդրահարույց լինել ստանդարտ առանցքակալների համար:

Քսայուղում

Ցածր ջերմաստիճանի կիրառություններում, օրինակ՝ կրիոգեն պոմպային կիրառություններում -190°C ջերմաստիճանի դեպքում, նավթի քսումը դառնում է մոմ, ինչի հետևանքով առաջանում է առանցքակալների խափանում:Պինդ քսումը, ինչպիսիք են MOS2-ը կամ WS2-ը, իդեալական են հուսալիությունը բարելավելու համար:Ավելին, այս ծրագրերում պոմպային կրիչը կարող է հանդես գալ որպես քսանյութ, ուստի առանցքակալները պետք է հատուկ կազմաձևվեն այս ցածր ջերմաստիճաններում աշխատելու համար՝ օգտագործելով նյութեր, որոնք լավ են աշխատում կրիչների հետ:

Նյութեր

Նյութից մեկը, որը կարող է օգտագործվել առանցքակալների հոգնածության կյանքը և մաշվածության դիմադրությունը բարելավելու համար SV30®-ն է՝ մարտենզիտային կարծրացած, բարձր ազոտով, կոռոզիոն դիմացկուն պողպատ:Կերամիկական գնդիկները նույնպես խորհուրդ են տրվում, քանի որ դրանք բարձր արդյունավետություն են հաղորդում:Նյութի բնորոշ մեխանիկական հատկությունները նշանակում են, որ դրանք ապահովում են գերազանց շահագործում վատ յուղման պայմաններում, և այն շատ ավելի հարմար է ցածր ջերմաստիճաններում հուսալիորեն աշխատելու համար:

Վանդակի նյութը նույնպես պետք է ընտրվի այնպես, որ հնարավորինս մաշվածության դիմացկուն լինի, և այստեղ լավ տարբերակները ներառում են PEEK, պոլիքլորտրիֆտորէթիլեն (PCTFE) և PAI պլաստմասսա:

Ջերմային բուժում

Օղակները պետք է հատուկ ջերմային մշակման ենթարկվեն՝ ցածր ջերմաստիճանի դեպքում չափերի կայունությունը բարելավելու համար:

Ներքին դիզայն

Ցածր ջերմաստիճանում աշխատելու համար լրացուցիչ ուշադրություն է դարձվում առանցքակալի ներքին դիզայնին:Առանցքակալները նախագծված են շառավղային խաղի մակարդակով, բայց երբ ջերմաստիճանը նվազում է, առանցքակալների բաղադրիչները ենթարկվում են ջերմային կծկման, և հետևաբար, ճառագայթային խաղի քանակը նվազում է:Եթե ​​շառավղային խաղի մակարդակը շահագործման ընթացքում նվազի մինչև զրոյի, դա կհանգեցնի առանցքակալի խափանման:Առանցքակալները, որոնք նախատեսված են ցածր ջերմաստիճանի կիրառման համար, պետք է նախագծված լինեն սենյակային ջերմաստիճանում ավելի շառավղային խաղով, որպեսզի թույլ տան ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ճառագայթային խաղի ընդունելի մակարդակ:

Կառավարել վակուումի ճնշումը

Գերբարձր վակուումային միջավայրերում, ինչպիսիք են էլեկտրոնիկայի, կիսահաղորդիչների և LCD-ների արտադրության մեջ, ճնշումը կարող է լինել 10-7 մբ-ից ցածր:Գերբարձր վակուումային առանցքակալները սովորաբար օգտագործվում են արտադրական միջավայրում գործող սարքավորումների մեջ:Մեկ այլ բնորոշ վակուումային կիրառություն տուրբոմոլեկուլային պոմպերն են (TMP), որոնք արտադրական միջավայրերի համար վակուում են առաջացնում:Այս վերջին կիրառման դեպքում առանցքակալներից հաճախ պահանջվում է աշխատել բարձր արագությամբ:

Քսայուղում

Այս պայմաններում յուղումը առանցքային է:Նման բարձր վակուումներում ստանդարտ քսայուղերը գոլորշիանում են, ինչպես նաև արտահոսում են գազ, իսկ արդյունավետ քսման բացակայությունը կարող է հանգեցնել առանցքակալների խափանումների:Հետևաբար, անհրաժեշտ է օգտագործել հատուկ քսում:Բարձր վակուումային միջավայրերի համար (մինչև 10-7 մբար) PFPE քսուքները կարող են օգտագործվել, քանի որ դրանք գոլորշիացման նկատմամբ շատ ավելի բարձր դիմադրություն ունեն:Գերբարձր վակուումային միջավայրերի համար (10-9 մբար և ցածր) անհրաժեշտ է օգտագործել պինդ քսանյութեր և ծածկույթներ:

Միջին վակուումային միջավայրերի համար (մոտ 10-2 մբ), զգույշ դիզայնով և հատուկ վակուումային քսուքի ընտրությամբ, կրող համակարգերը, որոնք երկար կյանք են ապահովում ավելի քան 40000 ժամ (մոտ 5 տարի) շարունակական օգտագործման և բարձր արագություններով, կարող են լինել: հասել է.

Կոռոզիայից դիմադրություն

Առանցքակալները, որոնք նախատեսված են քայքայիչ միջավայրում օգտագործելու համար, պետք է հատուկ կազմաձևվեն, քանի որ դրանք կարող են ենթարկվել թթուների, ալկալիների և աղի ջրի, ի թիվս այլ քայքայիչ քիմիական նյութերի:

Նյութեր

Նյութերը կենսական նշանակություն ունեն քայքայիչ միջավայրի համար:Ստանդարտ կրող պողպատները հեշտությամբ կոռոզիայի են ենթարկվում, ինչը հանգեցնում է առանցքակալների վաղ ձախողման:Այս դեպքում պետք է հաշվի առնել SV30 օղակի նյութը կերամիկական գնդիկներով, քանի որ դրանք բարձր դիմացկուն են կոռոզիայից:Իրականում, ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ SV30 նյութը կարող է մի քանի անգամ ավելի երկար ծառայել, քան կոռոզիոն դիմացկուն այլ պողպատը աղի ցողման միջավայրում:Հսկվող աղ-ցողակի փորձարկումներում SV30 պողպատը ցույց է տալիս միայն կոռոզիայի փոքր նշաններ աղի ցողման փորձարկումից հետո 1000 ժամ հետո (տես գծապատկեր 1) և SV30-ի բարձր կոռոզիոն դիմադրությունը հստակ երևում է փորձարկման օղակների վրա:Հատուկ կերամիկական գնդիկավոր նյութեր, ինչպիսիք են ցիրկոնիան և սիլիցիումի կարբիդը, կարող են օգտագործվել նաև առանցքակալների դիմադրությունը քայքայիչ նյութերի նկատմամբ ավելի մեծացնելու համար:

Ավելի շատ բան ստանալ մեդիա քսումից

Վերջին դժվարին միջավայրը այն ծրագրերն են, որտեղ լրատվամիջոցները գործում են որպես քսանյութ, օրինակ՝ սառնագենտներ, ջուր կամ հիդրավլիկ հեղուկներ:Այս բոլոր կիրառություններում նյութը ամենակարևորն է, և SV30 – կերամիկական հիբրիդային առանցքակալները հաճախ գտնվել են, որ տալիս են առավել գործնական և հուսալի լուծում:

Եզրակացություն

Ծայրահեղ միջավայրերը բազմաթիվ գործառնական մարտահրավերներ են ներկայացնում ստանդարտ առանցքակալների համար, այդպիսով պատճառելով նրանց վաղաժամ ձախողումը:Այս հավելվածներում առանցքակալները պետք է զգույշ կարգավորվեն այնպես, որ դրանք համապատասխանեն նպատակին և ապահովեն գերազանց երկարատև աշխատանք:Առանցքակալների բարձր հուսալիությունն ապահովելու համար հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել քսմանը, նյութերին, մակերեսային ծածկույթներին և ջերմային մշակմանը: