使用耐磨涂层避免重建成本2023-09-23
涡轮机主轴和齿轮箱中的滚子轴承过早失效,需要进行重大重建,每个轴承的成本高达 30 万美元,或者在涡轮机的使用寿命内估计需要 120 万美元。
大约在同一时间,铁姆肯公司的一个研发 (R&D) 团队自 90 年代末以来一直在研究的滚子轴承等离子涂层工艺已进入生产阶段。
“当我们第一次开始研究涂层如何影响滚动轴承的摩擦学性能时,我们是开拓者,”瑞恩·埃文斯 (Ryan Evans) 说,他是一名化学工程本科生,参与该项目,目前担任轴承研发总监。
“你永远不希望轴承中的钢表面接触,”他说。这似乎是一个艰巨的要求,因为当您观察滚子轴承时,您会看到滚子在狭小的空间中移动。但这就是润滑的原因——因此滚子和内滚道圈之间总是有一层薄膜。
不幸的是,润滑油膜很难持续保持。例如,早期的风力涡轮机设计通常包括两排主轴调心滚子轴承 (SRB),该轴承必须仅支撑顺风排滚子上的径向反作用力和风推力载荷。当轴承因不均匀的压力而磨损时,它将不断增加的轴向偏转载荷传递到齿轮驱动轴承。风能公司发现在这些复杂的负载条件下保持轴承足够良好的润滑以避免损坏具有挑战性。
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解决钢对钢问题
许多重工业都面临着轴承内钢与钢接触的问题。为了解决这个问题,铁姆肯公司团队采用了一种新颖的方法:使轴承滚子不像套圈那样“像钢”。“我们在它们上面铺了一层超薄(只有人类头发丝那么厚)的复合材料层,”埃文斯说。“它是陶瓷和聚合物的工程组合。换句话说,这是一层充满微小陶瓷颗粒的塑料状层。”
铁姆肯公司开发的涂层(称为 ES302)像钻头一样坚硬耐磨,但又像您最喜欢的煎锅一样光滑且不粘。该公司找到了一个健康的售后市场策略,用滚子上带有 ES302 涂层的耐磨 SRB 替换风力涡轮机轴承。
农业是另一个早期市场,将耐磨轴承应用于昂贵的农具,例如拖拉机和联合收割机。航空航天客户以及造纸厂、石油和天然气公司、采矿公司等也找到了应用。
如今,铁姆肯公司提供涂层作为优质产品选择。“一般来说,您可以将它们添加到任何铁姆肯公司轴承中,”Evans 说。“如果您购买了一个轴承并且喜欢它,但希望它在润滑条件较差的情况下使用寿命更长,我们可以添加涂层,而无需重新设计整个轴承。”