Hibrid csapágyak tűrőképességének vizsgálata
Az SKF új kutatása költséghatékonyabbá és megbízhatóbbá teheti a hibrid csapágyakat, utat nyitva ezzel az alkalmazások szélesebb körében történő felhasználásukhoz.

 

Az edzett acél csapágygyűrűket és a nagy teljesítményű kerámiaanyagokból készült gördülőelemeket ötvöző hibrid csapágyak egyre népszerűbb megoldást jelentenek a nagy igénybevételnek kitett alkalmazások esetében. Az ilyen típusú csapágyak magas fordulatszám, magas hőmérséklet vagy elégtelen kenési körülmények között a hagyományos kiviteleknél jobb teljesítményt biztosítanak. Ennek köszönhető a sugárhajtóművekben és más fontos repülőgép-berendezésekben való használatuk. A hibrid csapágyak jellemzői közé tartozik a kimagasló elektromos ellenállás is, ezért beépítésük hasznos lehet azokba az alkalmazásokba – például a villanymotorokba és a generátorokba –, ahol az elektromos kóboráramok károsíthatják az acél csapágyfelületeket.

A kerámiaanyagok számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyeknek köszönhetően ideálisan használhatók a csapágyalkalmazásokban. A modern kerámiák – például a szilícium-nitrid – kemény, könnyű és rendkívül sima felületű anyagok. Azonban vannak hátrányaik is. A szilárdságuk javítására irányuló folyamatos erőfeszítések ellenére ezeknél az anyagoknál problémák jelentkezhetnek a felületi károsodással szembeni tűrőképesség tekintetében, mivel érzékenyek a már meglévő felületi vagy anyaghibákra, amelyek potenciálisan veszélyeztethetik a hibrid csapágyakban használt kerámia gördülőelemek sérülésmentességét.

 

Az ilyen problémák üzem közbeni előfordulásának csökkentése érdekében a kerámia csapágyalkatrészeket rendkívül szigorú minőség-ellenőrzés mellett állítják elő, a gyártási és összeszerelési műveletek során gondosan kezelik, és a forgalomba hozatal előtt szigorú ellenőrzésnek vetik alá. Ennek a hozzáállásnak köszönhetően az előállított termékek működés közben nagyon jó teljesítményt nyújtanak. Azonban ez a megközelítés növeli a költségeket is, korlátozva ezzel a hibridcsapágy-technológia szélesebb körben történő alkalmazását.

A gyártók számára különösen nagy kihívást jelent, hogy a kerámiacsapágyak esetében a felületi hibákból fakadó károsodásokkal szembeni tűrőképesség meghatározására még nem állnak rendelkezésre a tapasztalatok alapján kidolgozott megfelelő modellek. Egyes felületi hibák annyira kis méretűek, hogy nem befolyásolják a csapágy teljesítményét vagy élettartamát, azonban az elfogadható határértékek ismerete nélkül a gyártóknak az óvatos megközelítést kell alkalmazniuk, kiselejtezve azokat az alkatrészeket is, amelyek esetleg tökéletesen működnének.

Minél szélesebb körű felhasználás a cél

Az SKF kutatási és technológiai osztályának csapata Hollandiában most azon dolgozik, hogy segítséget nyújtson a kerámiából előállított termékek minőség-ellenőrzéséhez alkalmazott módszer meghatározásához. A csoport kifejlesztett egy új prediktív modellt a hibrid csapágyakban használt kerámia gördülőelemek felületi károsodással szembeni tűrőképességének meghatározására, lehetővé téve ezzel a gyártók számára annak a pontos küszöbértéknek a megállapítását, amelynél a mikroszkopikus méretű felületi hibák már gondot jelenthetnek.

A csapat a kutatások során számos vizsgálatot végzett olyan hibrid csapágyakon vagy alkatrészeken, amelyeknél a gördülőelemek felületén mesterségesen állítottak elő felületi hibákat. A projekt során számos, általánosan előforduló felületi hibát vizsgáltak. Idetartoztak az érintkezés miatt kialakuló károsodások, például a polírozóműveletek során keletkező felületi karcok, az ütés hatására az alkatrészeken jelentkező gyűrű vagy C alakú repedések, valamint a kerámiaanyagok inhomogenitása miatt előforduló felületi mélyedések.

 

Junbiao Lai:

 

"Az új modell pontosan

 

tükrözi a hibrid

 

csapágyak valós

 

üzemi körülmények

 

között tanúsított

 

viselkedését."

 

A felületi hibák mesterséges létrehozására különböző módszereket alkalmaztak, például a repedéseket a kerámia gömbfelület szabályozott módon történő ütésével, a mélyedéseket pedig lézeres megmunkálással hozták létre a pontos méret és alak kialakítása érdekében. Ezt követően a csapágyakat vagy kerámia alkatrészeket számos különböző terhelési és kenési feltétel mellett meghibásodásig vagy meghatározott ideig tesztelték a gördülő érintkezés során fellépő anyagkifáradást vizsgáló berendezéssel. A csapat a vizsgálatokat többször is elvégezte különböző típusú és méretű felületi hibákkal.

Néhány csapágyat egészen a meghibásodásig üzemeltettek, a többi esetében pedig még a meghibásodás előtt megszakították a vizsgálatot, és a csapat mikroszkóp segítségével tanulmányozta a repedések kialakulását és terjedését az anyagon. Az SKF csapata az eredményeket felhasználta a kerámia gördülőelemek felületi károsodásokkal szembeni tűrőképességének előrejelzésére szolgáló, a törésmechanikai vizsgálatokon alapuló új modell kidolgozására.

„A munkánk során alapvetően a törésmechanikai vizsgálatokra támaszkodtunk, azonban kiegészítettük néhány olyan lényeges elemmel, amelyek figyelembe veszik a kerámiaanyagok egyedi tulajdonságait és hibamechanizmusait a hibrid csapágyak alkalmazási területein fennálló üzemi körülmények között – magyarázta Junbiao Lai, az SKF vezető kutatója. – Az új modellünk például számításba veszi a csapágy anyaga és a kenőanyag közötti kölcsönhatásokat is. A csapágyakban lévő repedésbe vagy mélyedésbe jutó kenőanyag a csapágy terhelésekor nyomás alá kerül.

Ez olyan húzófeszültséget eredményezhet, amelyet általában nemkívánatosnak tartanak az anyagok anyagkifáradással szembeni ellenállásának csökkentése szempontjából.” Junbiao Lai és csapata bízik abban, hogy az új modell pontosan tükrözi a hibrid csapágyak valós üzemi körülmények között tanúsított viselkedését, és most közösen dolgoznak az SKF gyártástechnológiai mérnökeivel a vizsgálat eredményeinek alkalmazásán.

„A modell lehetővé teszi számunkra annak előrejelzését, hogy egy felületi hiba mikor marad stabil, és mikor okoz olyan repedést, amely továbbterjedhet. Ez a tudás segítséget nyújthat a gyártás területén dolgozó kollégáinknak a gyártás során használt tűrések optimalizálásához, a selejt csökkentéséhez, valamint elősegítheti a gyártási, szerelési és kezelési eljárások finomítását – mondta Junbiao Lai. – Végső soron a munkánk célja az, hogy költséghatékonyabbá tegye a nagy teljesítményű hibrid csapágyakat, és ezáltal több alkalmazás részesülhessen az ilyen típusú csapágyak egyedülálló és hasznos tulajdonságai által nyújtott előnyökből.”

Energiagazdálkodás digitális megoldásokkal
Lüdenscheidi telephelyén mutatta meg az ABB, hogyan lehet a fenntartható energiafelhasználásra való átállást digitális energiagazdálkodással sikerre vinni.
Nagyot alkottak a titkok magyar szakértői
Az i4p egyedülálló megoldása többszereplős kriptográfiai technológiát is alkalmaz, amellyel megvalósítható az üzleti életben szükséges legmagasabb szintű adatvédelem.
Évente fél deci olajat is belélegezhet egy CNC gépkezelő
A hazai gyárak levegőjének olajköd-tartalmára vonatkozó magyar szabályozási határérték 16-szorosan meghaladja az egészségkárosítás szintjét, és többszöröse a más európai országokban érvényes normáknak - hívja fel a figyelmet a Gold Communications közleménye.
Mindennapi technológiai eszközök és ami mögöttük van
Szinte már természetesnek vesszük, hogy a technológiai eszközök körül vesznek minket, de sok esetben bele sem gondolunk, hogyan működnek.
A pneumatikus robotika találkozik a mesterséges intelligenciával
A robotika bionikai megközelítése mindig is szorosan kapcsolódott a Festo kutatás-fejlesztési projektjeihez. Ezek legfontosabb célja olyan új technológiai platformok létrehozása, melyek még hatékonyabb automatizálást tesznek lehetővé számos iparágban.