Podesivi ležajevi koriste se u širokom rasponu zrakoplovnih aplikacija kako bi se postigla bolja ekonomičnost goriva, produžili intervali održavanja i smanjili emisije ugljika. Te aplikacije uključuju ugradnju u sustave krila zrakoplova (zakrilci, spojleri i letvice), kontrole leta, kontrole kokpita, pomoćne jedinice za napajanje, priručnik za slijetanje, vrata i interijere zrakoplova (sjedala, kante, zasun i šarke). "Naši obični ležajevi imaju čak i otisak na Marsu", rekao je Brett Ricci, upravitelj strateškog računa GGB Aerospace za Sjevernu Ameriku. "Radeći na temperaturama između -200 ° C i 28080 ° C, naši obični ležajevi služili su kao primarne komponente ovjesa u robotskoj ruci za bušenje NASA-ovog Curiosity Mars Rovera od 2012. godine."
Kao što je impresivno, sve ove aplikacije koriste samo dvije vrste običnih ležajeva: metal-polimer i kompozit ojačan vlaknima (FRC).
Metalno-polimerni ravni ležajevi
Metalno-polimerni ležajevi sastoje se od vanjske metalne podloge s unutarnjom strukturom od porozne bronce koja je obložena oblogom od polimerne smole. Svaki dio ove konstrukcije doprinosi ukupnim karakteristikama ovih ležajeva: polimerna obloga pruža mazivna svojstva s malim trenjem i habanjem; brončana unutarnja struktura osigurava mehanizam da sadrži polimernu oblogu, a istovremeno prenosi opterećenje i toplinu; a metalna podloga pruža mehaničku čvrstoću. Metalno-polimerni ležajevi izrađeni su u dvije vrste: samopodmazujuće i prethodno podmazujuće.
Ležajevi za podmazivanje imaju glatku podlogu temeljenu na PTFE koja se tijekom rada prenosi na površinu za spajanje, tvoreći podmazujući film. To rezultira vrlo dobrim trošenjem i niskim performansama trenja pri širokom rasponu opterećenja, brzina i temperatura u uvjetima suhog rada. Podmazani ležajevi koriste različite materijale za ovu podlogu i uključuju kružne udubine koje su prije rada punjene mastima.
"Samopodmazujući metalni polimerni ležajevi su najpopularniji proizvodi GGB-a u svemirskoj industriji - posebno DU-B", kaže Kim Evans, jedan od inženjera za zrakoplovnu primjenu GGB-a. "Rekao bih da je to standard za zračne ograde za pristajanje."
Vlaknasto ojačani kompozitni ležajevi (FRC) ležajevi
FRC ležajevi sastoje se od samopodmazujuće obloge potpomognute kontinuirano namotanim stakloplastičnim vlaknima visoke čvrstoće. Da bi se osiguralo prilagođavanje različitih primjena, FRC ležajevi koriste dva različita oblika obloge: vlakna i trake. Obloga od vlakana nudi visoku otpornost na abraziju i poboljšanu sposobnost podnošenja udaraca i neusklađivanja. Zbog većeg sadržaja PTFE-a, omotač trake dodatno nudi veću brzinu i poboljšanu obradivost. Bez obzira na oblogu, svi FRC ležajevi se samo podmazuju korištenjem suhih maziva. Ova metoda podmazivanja rezultira niskim koeficijentom trenja, niskim stopama habanja i produženim intervalima održavanja, jer ponovno podmazivanje nije potrebno. Pored toga, FRC ležajevi mogu raditi u širokom rasponu temperatura, a otporni su i na kiseline, baze, otopine soli, ulja, goriva, alkohole, otapala i plinove.
FRC ležajevi mogu imati samopodmazujuću oblogu na unutarnjem ili vanjskom promjeru, a mogu sadržavati i prirubnice ili utore sa ili bez košuljice. FRC perilice, tanjuri i drugi prilagođeni obrasci također su dostupni za posluživanje različitih primjena. "Svestranost i specifikacije ovih FRC proizvoda čine ih odličnim izborom za najteža opterećenja, male brzine, oscilirajuće aplikacije", kaže Yuri Klepach, GGB-ov FRC-ov voditelj proizvoda.
Proizvodnja običnih ležajeva
Metalno-polimerni ležajevi proizvode se nizom tehnologija koje kombiniraju čeličnu ili brončanu metalnu podlogu, brončani prah i polimernu oblogu. Za početak, zavojnica metala sa podlogom se puni kroz stroj koji primjenjuje brončani prah na jednu stranu pomoću topline - proces poznat kao "sinteriranje". Sinterirana traka se tada hladi i spremna je za impregnaciju. Impregnacija je nanošenje polimernog sloja na sinterirani trak, a polimer se može obaviti bilo u obliku kaše ili trake. Prema Evansu, „za GGB-ove podmazane ležajeve mehanička ruka spušta polimer na sinteriranu traku, koja se zatim izvadi kroz strojeve nizvodno kako bi stvorio glatku podlogu za podmazivanje. GGB podmazane obloge ležaja izrađene su polimernom trakom koja se nanosi izravno na sinteriranu traku. "
Postupak impregnacije za oba oblika polimera uključuje niz operacija kotrljanja, grijanja i hlađenja kako bi se stvorila metalno-polimerna traka sa glatkom površinom. Nakon impregnacije traka je gotova i namotana je radi kasnijeg oblikovanja u ležajne proizvode. Kao što Evans objašnjava, "Ovaj postupak oblikovanja koristi prešanje ili prešanje, ovisno o veličini ležaja, kako bi se stvorio glatki, cilindrični oblik proizvoda."
FRC ležajevi se proizvode postupkom namotavanja koji koristi automatizirane strojeve za navijanje. Kod ležajeva s košuljicom na unutarnjem promjeru, materijal košuljice se prvo mora nanijeti na duljinu rebra. Kod proizvoda za obloge za rane to se izvodi strojem za namatanje, koji se kontinuirano napaja žicama vlakana visoke čvrstoće, kapsuliranim u epoksidnu smolu s unutarnjim podmazivanjem. Za proizvode s košuljicama na traci nanosi se PTFE traka. Nakon nanošenja ove osnovne obloge, podloga od stakloplastike namotana je oko rebra pomoću automatiziranih strojeva za namatanje. Nakon što ova podloga postigne potrebnu debljinu, maramica se ukloni i kasnije očvrsne u pećnici. Ovaj postupak očvršćuje navijanje oko rebra u čvrstu cijev. U ovom je trenutku unutarnji promjer gladak i gotov, dok je vanjski promjer hrapav i prevelik. Da bi se završio vanjski promjer, tlo se smiri do željene konačne veličine. Zatim se cijev reže kako bi se proizveli više gotovih ležajeva čiji se rubovi po potrebi uklanjaju. "Duljina i promjer rebra koji se koriste u ovom procesu mogu varirati", kaže Klepach, "kako bi se postigle različite dimenzije na temelju potreba kupca."
Trend prema samopodmazujućim ležajevima
Kao što smo već spomenuli, mnogi se modeli ravnog ležaja koriste u zrakoplovnim primjenama - većina ih je podmazujuća. Ležajevi za podmazivanje koriste se prethodno nanesenim suhim mazivom, obično PTFE, umjesto tradicionalnih tekućih maziva. Suha maziva ne zahtijevaju ponovnu primjenu te tako zahtijevaju manje održavanja nego tradicionalni ležajevi. To ih čini izuzetno učinkovitim u aplikacijama u kojima bi se održavanje podmazivanja pokazalo teškim. Suha maziva također mogu djelovati u uvjetima gdje su tekuća maziva neučinkovita, poput okruženja osjetljivih na korozivne plinove, prljavštine i prašine; visoke temperature; kriogene temperature; radijacija; ekstremni pritisci; ili vakuumi - sve su to opasnosti u zrakoplovnoj industriji. Zbog ovih prednosti, nije iznenađujuće da se samopodmazujući ležajevi koriste u odnosu na tradicionalne metalne ležajeve, kako ovdje na Zemlji, tako i šire, u sljedećim primjenama:
U letvicama za slijetanje zrakoplova,ili amortizere, gdje uklanjaju pucanje ljestvi i oštećenja topline na površini šipke potpornja. GGB-ove DU-B brončane metalne-polimerne ležajeve izabrao je jedan od vodećih svjetskih proizvođača komercijalnih zrakoplova koji će se koristiti u svim trenutnim proizvodima njihovih podmetača zbog svojih visokih mogućnosti opterećenja, otpornosti na koroziju i produženog vijeka trajanja komponenata.
U zrakoplovnoj podršci na zemljiza koji je potrebna pouzdana oprema koja osigurava sigurni i pravodobni let. Prema Klepachu, „GGB-ov HSG [GLA-MAX visoke čvrstoće®] FRC ležajevi nalaze se u aplikacijama tipa makazica, koje podnose značajna opterećenja tijekom povremenih operacija, često dok su izloženi teškim uvjetima okoliša. " Ova vrsta ležaja nudi vrhunsku tlačnu čvrstoću do 620 MPa (90.000 PSI) i više ujednačeno trenje od podmazanih ležajeva od bronce - uz dodatnu korist od otpornosti na habanje i koroziju. To pomaže produžiti intervale održavanja i poboljšati učinkovitost službi za podršku zrakoplova na tlu.
U NASA-inom Curiosity Roverunajveći i najuspješniji Mars Rover do danas. Kako kaže Ricci, "Curiosity-ovom bušilicom potrebni su ležajevi koji mogu podnijeti oštre marsovske temperature - u rasponu između -153 ° C i 20 ° C i atmosfere. DU®ležajevi su odabrani zbog njihove visoke otpornosti na habanje, sposobnosti udobnog rada na Marsovim temperaturama i otpornosti na prašinu i nečistoće. " Rad ove bušilice bio je presudan za otkriće da je Mars jednom imao uvjete pogodne za život mikroba.
GGB je također surađivao s Airbusom, Airbus-ovim helikopterima, Boeingom, Lockheed Martinom, privatnim kompanijama za svemirske letove, vojskom i drugim privatnim proizvođačima zrakoplova u stvaranju prilagođenih rješenja za njihove potrebe ležaja.
Obična rješenja pružaju zrakoplovnoj industriji smanjenje težine i prostora, poboljšanu energetsku učinkovitost, poboljšanu čvrstoću i sigurnost, te povećanu radnu temperaturu za primjenu u zemlji, zraku i vanjskom prostoru.