Navadni ležaji se uporabljajo v številnih vesoljskih aplikacijah, da bi dosegli boljšo učinkovitost porabe goriva, podaljšali intervale vzdrževanja in zmanjšali emisije ogljika. Te aplikacije vključujejo namestitev v sisteme kril zrakoplova (lopute, spojlerji in letvice), krmiljenje leta, krmilje v pilotski kabini, pomožne napajalne enote, pristajalne naprave, vratne sisteme in notranjost zrakoplova (sedeži, smetnjaki, zapahi in tečaji). "Naši navadni ležaji imajo celo odtis na Marsu," je dejal Brett Ricci, vodja strateškega računa GGB Aerospace za Severno Ameriko. „Naši navadni ležaji delujejo pri temperaturah med –200 ° C in –280 ° C kot glavni sestavni deli vzmetenja v robotski vrtalni roki Nasinega Curiosity Mars Roverja od leta 2012.»
Prav tako impresivno je, da vse te aplikacije uporabljata samo dve vrsti navadnih ležajev: kompozit ojačan s kovino-polimeri in vlakni (FRC).
Kovinsko-polimerni navadni ležaji
Kovinsko-polimerni ležaji so sestavljeni iz zunanje kovinske podlage s porozno bronasto notranjo strukturo, prevlečeno s podlogo iz polimerne smole. Vsak del te strukture prispeva k splošnim značilnostim teh ležajev: polimerna obloga zagotavlja mazalne lastnosti z nizkim trenjem in obrabo; bronasta notranja struktura zagotavlja mehanizem za zadrževanje polimerne obloge, hkrati pa prenaša obremenitev in toploto; kovinska podloga pa zagotavlja mehansko trdnost. Kovinsko-polimerni ležaji so narejeni v dveh sortah: samomazalni in predhodno mazani.
Samovlečni ležaji imajo gladko podlago na osnovi PTFE, ki se med delovanjem prenese na parilno površino in tvori mazalni film. To ima za posledico zelo dobro obrabo in nizko trenje pri različnih obremenitvah, hitrostih in temperaturah v suhih obratovalnih pogojih. Predhodno mazani ležaji za to podlago uporabljajo različne materiale in vključujejo krožne vdolbine, ki so pred uporabo napolnjene z maščobo.
"Samovlečni kovinski polimerni ležaji so najbolj priljubljeni izdelki GGB v vesoljski industriji - zlasti pri DU-B," pravi Kim Evans, eden od inženirjev vesoljske aplikacije GGBs. "Rekel bi, da je to industrijski standard za oporne letve za pristajalno letalo."
Vlakninsko ojačani sestavljeni ležaji (FRC)
Ležaji FRC so sestavljeni iz samo mazljive podloge, ki je podprta z neprekinjeno navitimi visoko trdnimi steklenimi vlakni. Da bi zagotovili, da ustrezajo najrazličnejši uporabi, ležaji FRC uporabljajo dve različni obliki oblog: vlakna in trak. Vlaknasta obloga nudi visoko odpornost proti odrgnjenju in izboljšano obvladovanje udarcev in neskladnosti. Zaradi večje vsebnosti PTFE trak obloga dodatno nudi večjo hitrost in večjo obdelovalnost. Ne glede na oblogo, se vsi ležaji FRC samo mažejo s pomočjo suhih maziv. Ta metoda mazanja povzroči nizek koeficient trenja, nizke stopnje obrabe in podaljšane intervale vzdrževanja, saj ponovno mazanje ni potrebno. Poleg tega so ležaji FRC sposobni delovati v različnih temperaturah, odporni pa so tudi na kisline, baze, solne raztopine, olja, goriva, alkohole, topila in pline.
Ležaji FRC imajo lahko samopodmazujočo podlogo na notranjem ali zunanjem premeru in lahko vsebujejo tudi prirobnice ali utore s podlogo ali brez. FRC podložke, plošče in druge oblike po meri so na voljo tudi za uporabo v različnih aplikacijah. "Vsestranskost in specifikacije teh izdelkov FRC so odlična izbira za večino velike obremenitve, nizke hitrosti in nihajoče aplikacije," pravi Yuri Klepach, vodja produkta FRC za GGB.
Plain Bearing Manufacturing
Kovinsko-polimerni ležaji so izdelani po vrsti tehnologij, ki združujejo jekleno ali bronasto kovinsko podlago, bronast prah in polimerno oblogo. Za začetek se tuljava hrbtne kovine dovaja skozi stroj, ki z uporabo toplote na eno stran nanese bronasti prah - postopek znan kot "sintranje." Sintrani trak se nato ohladi in je pripravljen za impregnacijo. Impregnacija je nanašanje polimerne obloge na sintrani trak in se lahko s polimerom izvede v obliki gobe ali traku. Evans pravi, da "pri GGB samopodmazajočih ležajih mehanska roka spusti polimer na sintrani trak, ki ga nato razvaljamo skozi stroje navzdol in tako ustvarimo gladko samomazalno oblogo. Predna mazane ležaje GGB so izdelane s polimernim trakom, ki se nanese neposredno na sintrani trak. "
Postopek impregnacije za obe obliki polimera vključuje vrsto postopkov valjanja, gretja in hlajenja, da se ustvari kovinski-polimerni trak z gladko površino. Po impregnaciji je trak končan in zavit za poznejše oblikovanje v ležajne izdelke. Kot pojasnjuje Evans, "Ta postopek oblikovanja uporablja oblikovanje valjev ali stiskanje, odvisno od velikosti ležaja, za ustvarjanje gladkega izdelka v obliki valjaste oblike."
FRC ležaji so izdelani po postopku navijanja, ki uporablja avtomatizirane stroje za navijanje. Pri ležajih z oblogo na notranjem premeru je treba material obloge najprej nanesti na dolžino vretena. Pri izdelkih, ki se nanašajo na rane, to stori stroj za navijanje, ki se neprekinjeno napaja z vrvicami iz močnih vlaken, zapečatenih v notranje mazano epoksi smolo. Pri izdelkih iz oblog s trakovi se na trnek nanese PTFE trak. Po nanašanju te osnovne podlage se podloga iz steklenih vlaken navije okrog trna z uporabo avtomatskih strojev za navijanje. Ko ta podloga doseže potrebno debelino, se vretenec odstrani in pozneje strdi v peči. Ta postopek strdi navijanje okoli vretena v trdno cev. Na tem mestu je notranji premer gladek in končan, zunanji premer pa je hrapav in velik. Za dokončanje zunanjega premera je brušen do želene končne velikosti. Nato se cev razreže, tako da nastane več končnih ležajev, katerih robovi se po potrebi odstranijo. "Dolžina in premer vretena, ki se uporabljata v tem postopku, se lahko razlikujeta," pravi Klepach, "za doseganje različnih dimenzij glede na potrebe kupca."
Trend proti samomazalnim ležajem
Kot smo že omenili, se v vesoljskih aplikacijah uporabljajo številni modeli navadnih ležajev - večina je samomazalna. Samovlečni ležaji namesto tradicionalnih tekočih maziv uporabljajo predhodno naneseno suho mazivo, običajno PTFE. Suha maziva ne potrebujejo ponovnega nanašanja in zato pomenijo manj vzdrževanja kot tradicionalni ležaji. Zaradi tega so izredno učinkovite pri aplikacijah, pri katerih bi bilo vzdrževanje mazanja težko. Suha maziva lahko delujejo tudi v razmerah, ko so tekoča maziva neučinkovita, na primer v okolju, ki je dovzetno za korozivne pline, umazanijo in prah; visoke temperature; kriogene temperature; sevanje; ekstremni pritiski; ali vakuumi - vse to so nevarnosti v vesoljski industriji. Zaradi teh prednosti ne preseneča, da se v tradicionalnih kovinskih ležajih tako na Zemlji kot zunaj uporabljajo naslednji mazalni ležaji:
V opornicah za pristajalno letalo letalaali amortizerji, kjer odpravljajo pokanje lestev in toplotno poškodbo na površini droga opornika. GGB-jevi kovinsko-polimerni ležaji DU-B z bronastimi nosilci so izbrali enega vodilnih svetovnih proizvajalcev komercialnih zrakoplovov, ki jih bodo uporabili pri celotni proizvodnji svojih pristajalnih opornic zaradi svojih velikih obremenitev, odpornosti proti koroziji in podaljšane življenjske dobe komponent.
Pri podpori zrakoplovov na letalihki zahteva zanesljivo opremo za varno in pravočasno odhod. Kot je povedal Klepach, je "GGB-jev HSG [visoko trdnost GAR-MAX®] Ležaji FRC najdemo v aplikacijah s škarjastim dvigalom, ki med občasnimi postopki prenašajo znatne obremenitve, pogosto pa so izpostavljene težkim okoljskim pogojem. " Ta vrsta ležajev nudi vrhunsko tlačno trdnost do 620 MPa (90.000 PSI) in bolj enakomerno trenje kot namazani ležaji iz brona - z dodatno prednostjo pa so tudi odpornost proti abraziji in koroziji. To pomaga podaljšati intervale vzdrževanja in izboljšati učinkovitost služb za podporo zrakoplova na zemlji.
V Nasinem Curiosity Roverjunajvečji in najuspešnejši Mars Rover do zdaj. Kot pravi Ricci, je "Curiosity-jev vrtalnik za roko zahteval ležaje, ki so lahko zdržali ostre marsovske temperature - od -153 ° C do 20 ° C in atmosfero. DU®ležaji so bili izbrani zaradi visoke odpornosti proti obrabi, sposobnosti udobnega delovanja v Marsovih temperaturah in odpornosti proti prahu in naplavin. " Delovanje tega svedra je bilo ključno za odkritje, da je imel Mars nekoč pogoje, primerne za življenje mikrobov.
GGB je sodeloval tudi z Airbusom, Airbusom Helicopters, Boeingom, Lockheed Martinom, zasebnimi podjetji za vesoljske polete, vojaško in drugimi zasebnimi proizvajalci letal, da bi ustvarili rešitve po meri za svoje potrebe po ležajih.
Rešitve z navadnimi nosilci zagotavljajo vesoljski industriji zmanjšanje teže in prostora, povečano energijsko učinkovitost, večjo trdnost in varnost ter povišano obratovalno temperaturo za uporabo v tleh, zraku in vesolju.