Témata
Reklama

Kluzná ložiska z plněných termoplastů

Použití plněných termoplastů jako materiálu na kluzná ložiska není žádnou novinkou. Polyamidy plněné grafitem se k tomuto účelu používají již přes 40 let.

Novinkou je však užití špičkových inženýrských a high-tech termoplastů, jejich nových směsí a jejich zpracování na ložisková pouzdra vstřikováním.
Hromadná výroba samomazných kluzných ložisek technologií vstřikování je ve srovnání s ložisky z kluzných materiálů vyráběnými stříháním s následným skružováním a s plastovými ložisky vyráběnými obráběním velmi ekonomická. Umožňuje nasazení špičkových plastů s dobrými mechanickými a kluznými vlastnostmi při vynikající teplotní a chemické odolnosti, jichž standardní termoplasty nedosahují. Jejich inovační potenciál jako nekovového řešení je však v konstrukci strojů a přístrojů zatím málo využit. Vstřikováním lze dnes vyrobit velmi tenkostěnná pouzdra (cca 1 mm), a tak jejich velkou výhodou, zejména při použití ve větším počtu, je i úspora hmotnosti konstrukce.
Reklama
Reklama

Vstřikované high-tech plasty na ložiska

Dvě světové firmy, Glacier Industrial Bearings, výrobce kluzných ložisek ze skupiny DANA Corporation, a Busak+Shamban, výrobce těsnění a kluzných ložisek ze skupiny TI Group, mají ve svém výrobním programu několik typů kluzných ložisek z plněných termoplastů polyfenylensulfidu (PPS), polyetheretherketonu (PEEK) a polyamidimidu (PAI), zpracovaných vstřikováním. Vlastnosti vybraných typů jsou uvedeny v tabulce.
Vstřikováním PPS plněného PTFE a grafitem se vyrábí samomazná kluzná ložiska s nejvyšší chemickou odolností a trvalou teplotní použitelností do cca 200 °C. U firmy Busak+Shaban je představuje typ HiMod HM913 (blízkým materiálem je typ MF62 firmy Glacier), bez grafitu, ale s přísadou PTFE; je vyztužený skleněnými vlákny a vyznačuje se nižší samomazností při běhu na sucho.
Pokud jde o teplotní stabilitu, docilují nejvyšší použitelnosti vstřikovaná ložisková pouzdra z plněných termoplastů na bázi PEEK, které mají nejvyšší trvalou teplotní odolnost až do teploty 260 °C, krátkodobě do 290 °C, příp. 310 °C (podle výrobku) a nejnižší tepelnou roztažnost ze všech uvedených termoplastů. Ve výrobním programu firmy Glacier je to typ MF15 s kluznou přísadou grafitu a PTFE a se špičkovými vyztuženími krátkými uhlíkovými vlákny. Vyšší tepelná vodivost uhlíkových vláken zde může přispívat i k dobrému odvodu tepla s příznivým vlivem především na životnost ložisek.
Z produkce firmy Busak+Shamban pocházejí dva typy. Prvním je HiMod HM914 s vysokou hodnotou součinu dovoleného namáhání a kluzné rychlosti pV 3,85 MPa.m.s-1 při vysoké chemické odolnosti, druhým je HiMod HM924 s nejvyšší pevností v tlaku, v tahu i v ohybu ze všech materiálů typu HiMod a s chemickou odolností jen nepatrně nižší, než je u typu HM914. Společným znakem materiálů na bázi PEEK je velmi nízká tepelná roztažnost na úrovni kovových materiálů. Pouzdra z těchto materiálů se používají jako ložiska pro chemická zařízení, textilní stroje a potravinářské stroje a na zařízení, kde je vyloučeno použití maziv. Častým důvodem použití je zvukové tlumení.
Jako základ kluzných ložisek představuje z uvedených materiálů nejhodnotnější termoplast polyamidimid. Kluzná ložiska Glacier Torlon jsou vyrobena z materiálu na bázi plněného PAI s kluznou přísadou PTFE a grafitu, který je vyztužen krátkými skleněnými vlákny a má dobré kluzné vlastnosti při běhu na sucho. Vyznačuje se dobrou teplotní stabilitou až do 260 °C a v oblasti záporných teplot do -200 °C. Materiál má vysokou hodnotu součinu pV, která umožňuje provoz i při vyšších kluzných rychlostech (až 2,5 m.s-1). Používá se na ložiska v letecké a kosmické technice, na ložiska a těsnicí kroužky chemických čerpadel a armatur, ložiska textilních strojů, vstřikovaná ozubená kola a části převodovek.

Konstrukční podmínky

Uvedené hodnoty součinu dovoleného namáhání a kluzné rychlosti pV představují nejvyšší dovolené hodnoty; pro spolehlivou funkci v trvalém provozu se doporučuje užití pouzder samomazných kluzných ložisek z plněných termoplastů při poloviční hodnotě pV. Dalším předpokladem spolehlivé funkce je jakostní povrch druhé části kluzné dvojice - hřídele, zpravidla broušené na drsnost povrchu Ra 0,2 - 0,8 a tepelně zpracované na tvrdost vyšší než 200 HB, optimálně vyšší než 350 HB. Firma Busak+Shamban doporučuje tvrdost vyšší než 30 HRC a uvádí, že tvrdosti nad 45 HRC již nemají pro růst odolnosti vůči opotřebení žádný přínos. U hliníkových slitin se doporučují anodizované povrchy, podmínečně je lze požívat i bez úpravy. Pro měkké kovy jsou plastová pouzdra nevhodná. Méně vhodná jsou i pro uložení se špatným odvodem tepla, jako je např. keramika nebo plasty.
Obecně doporučované uložení předpokládá H7 pro díru a h7 až h9 pro hřídel (příklad typického uložení je na obrázku). Ukládání se provádí zpravidla zalisováním pouzdra navlečeného na trnu s vůlí v díře podle vnějšího průměru pouzdra a s vůlí pro hřídel (podle pokynů výrobce).

Vstřikované ekonomické materiály

Závěrem lze zmínit, že pro méně náročné aplikace jsou k dispozici ekonomická vstřikovaná pouzdra s novým moderním plněním z plastů na bázi polyamidů (např. pouzdra Glacier EP z polyamidu PA 6.6 plněného PTFE a grafitem a s vyztužením skleněnými vlákny) či polybutylentereftalátu (pouzdra Glacier MF 41 z PBT plněného cínovým bronzem a PTFE, příp. s vyztužením aramidovými vlákny u typu MF 31) a dále pouzdra z PTFE plněného polyacetalem (POM), jako jsou typy HiMod 911 a 912 od firmy Busak+Shamban a MF 52 od firmy Glacier. Při vědomí, jaké vlastnosti propůjčuje dražší PTFE coby kluzná přísada, lze jen litovat, že samotný PTFE není termoplast a nelze jej jako plněný zpracovávat vstřikováním, ale jen slinováním a obráběním.
Typickým použitím pouzder z high-tech plastů jsou pomaloběžné aplikace s rychlostmi kolem 1 m.s-1 při zvýšených teplotách a v korozním prostředí, jako např. u armatur, kde mohou plnit i funkci těsnění. Snáší i silné kyseliny a alkálie a čištění horkou parou. Plnění lze modifikovat i pro antiexplozivní provedení s Ex certifikací. Při vhodné úpravě vnější hrany pouzdra umožňují tato cenově výhodná ložiska, vyráběná ve velkých sériích, i automatizované vkládání a docílení nízkých nákladů na uložení s vlastnostmi, které pouzdra z kovových materiálů neřeší.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 10111
Datum: 31. 01. 2001
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Za plasty v říjnu na K 2013

Tradičně po třech letech se ve dnech 16. - 23. října 2013 koná v Düsseldorfu již 19. mezinárodní veletrh plastů a kaučuku K 2013, největší světová akce oboru od níž se očekávají nejen premiéry nových materiálů ale i ukázky nových aplikací s vyšším využitím vlastností známých materiálů s cílem snížení hmotnosti a spotřeby energie při užití obnovitelných zdrojů.

Kompozitová kapota sériového vozu Ford Focus

Na říjnovém veletrhu Composite Europe 2012 v Düsseldorfu vystavil Ford první přední kapotu sériového vozu Ford Focus z  CFRP kompozitu z uhlíkových vláken, vyrobenou vysokorychlostním procesem vhodným pro velkosériovou výrobu.

Vyztužené termoplasty v letecké konstrukci

Historie firmy Letov má svůj počátek v listopadu 1918, kdy byl založen státní letecký vojenský podnik nazvaný "Letecký arsenál". Společnost prošla několika etapami, od vývoje a výroby vlastních letounů postupně až k vývoji a výrobě letadlových celků.

Související články
O výuce plastů a kompozitů pro strojaře

Student strojního inženýrství by měl pochopit jak analogie, tak rozdíly ve struktuře a vlastnostech polymerních a kovových materiálů a jejich chování v provozních podmínkách.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Polyuretanový řemen jako náhrada lan u výtahů

Moderní pohony sjednocují dynamickou únosnost, přesnost a provozní spolehlivost s co nejvyšší hospodárností. Dlouholeté zkušenosti firmy Continental Contitech a kooperace při vývoji a prvovýrobě nabízí konstruktérům a uživatelům neustále nové technologické perspektivy.

On-line sledování forem

Zásadní otázka sledování nástrojů se dá zjednodušit na boj mezi manažery projektů a mezi výkonnými pracovníky. Zatímco řídicí pracovníci by chtěli maximum informací pokud možno v reálném čase, výkonní pracovníci jsou časově zaneprázdněni samotnou výrobou a přepisování informací do systému je nijak zvlášť neinteresuje, ba naopak zdržuje od jejich hlavní práce.

Použité pneumatiky - kam s nimi?

Na začátku byl skvělý vynález: pneumatika. Byla vynalezena v devatenáctém století, úžasně zlepšovala vlastnosti jízdních kol a její vynález byl patentován. Později našla uplatnění především v automobilovém a leteckém průmyslu a dnes tvoří každodenní součást našeho života.

Plasty v automobilovém průmyslu

Na světě je v současnosti přibližně 800 miliónů automobilů a prognózy růstu mluví o zvýšení jejich počtu na dvě miliardy do roku 2030. Tento výhled činí z automobilového průmyslu jedno z nejperspektivnějších průmyslových odvětví pro nejbližších patnáct let.

Výroba v čistém prostředí

Nejdůležitějším materiálem při výrobě zdravotnické techniky jsou dnes plasty, které zaujímají 45 % podíl, přičemž nejdražší materiály (např. pro implantáty) se používají jen minimálně.

Optimalizace ziskovosti plastového výlisku

Expertní systém CalcMaster 7.2 pracující na principu odražené vlny vnáší nové možnosti do procesu nabídky a poptávky pro formy na plasty a lehké kovy.

Biokompatibilní materiály

Na začátku každé technické aplikace směřující k vylepšení kvality života pacientů je dlouhý a náročný vývoj. Celý multidisciplinární proces spočívá v hledání vhodných hmot, konstrukčního uspořádání i lékařských postupů.

Materiály pro zdravotnictví

Nová produktová řada Medical Grade (MG), dodávaná vedoucí skupinou ve světě polotovarů z termoplastů - společností Röchling High Performance Plastics, je ideálním řešením pro náročný trh zdravotnického a farmaceutického průmyslu.

Výroba kompozitového airboxu pro formuli

V minulém roce dosáhl tým CTU CarTech v soutěži Formula student výborných výsledků postupně 7., 6. a ve španělském závodě Formula Student Spain - Montmélo dokonce 2. místem.

Výroba lékařské techniky

Když jde o bezpečnost pacienta, je nevyhnutelná spolupráce založená na důvěře a spolehlivosti mezi výrobcem plastů a výrobcem lékařské techniky.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit