Permintaan yang meningkat untuk meningkatkan kebolehpercayaan merentas industri bermakna jurutera perlu mempertimbangkan semua komponen peralatan mereka.Sistem galas adalah bahagian kritikal dalam mesin dan kegagalannya boleh membawa bencana dan akibat yang mahal.Reka bentuk galas mempunyai kesan besar terhadap kebolehpercayaan, terutamanya dalam keadaan operasi yang melampau termasuk suhu tinggi atau rendah, vakum dan atmosfera menghakis.Artikel ini menggariskan pertimbangan yang perlu diambil apabila menentukan galas untuk persekitaran yang mencabar, jadi jurutera boleh memastikan kebolehpercayaan yang tinggi dan prestasi jangka hayat yang sangat baik bagi peralatan mereka.

Sistem galas mengandungi banyak elemen termasuk bola, gelang, sangkar dan pelinciran sebagai contoh.Galas standard lazimnya tidak tahan terhadap kekakuan persekitaran yang keras dan oleh itu pertimbangan khusus untuk bahagian individu perlu diambil.Elemen yang paling penting ialah pelinciran, bahan, dan rawatan haba khas atau salutan dan dengan melihat setiap faktor bermakna galas boleh dikonfigurasikan dengan terbaik untuk aplikasi.

Beroperasi pada suhu tinggi

Aplikasi suhu tinggi, seperti yang digunakan dalam sistem penggerak dalam industri aeroangkasa boleh memberikan cabaran untuk galas standard.Tambahan pula, suhu meningkat dalam peralatan apabila unit menjadi semakin kecil dan telah meningkatkan ketumpatan kuasa, dan ini menimbulkan isu untuk galas purata.

Pelinciran

Pelinciran adalah pertimbangan penting di sini.Minyak dan gris mempunyai suhu operasi maksimum di mana ia akan mula merosot dan menyejat dengan cepat yang membawa kepada kegagalan galas.Gris standard selalunya dihadkan kepada suhu maksimum sekitar 120°C dan sesetengah gris suhu tinggi konvensional mampu menahan suhu sehingga 180°C.

Walau bagaimanapun, untuk aplikasi yang memerlukan suhu yang lebih tinggi, gris pelincir berfluorinasi khas tersedia dan suhu melebihi 250°C boleh dicapai.Apabila pelinciran cecair tidak boleh dilakukan, pelinciran pepejal adalah pilihan yang membolehkan operasi boleh dipercayai berkelajuan rendah pada suhu yang lebih tinggi.Dalam kes ini molibdenum disulfida (MOS2), tungsten disulfida (WS2), grafit atau Polytetrafluoroethylene (PTFE) disyorkan sebagai pelincir pepejal kerana ia boleh bertolak ansur dengan suhu yang sangat tinggi untuk jangka masa yang lebih lama.

Bahan

Apabila menyentuh suhu melebihi 300°C bahan gelang dan bola khas adalah perlu.AISI M50 ialah keluli suhu tinggi yang biasanya disyorkan kerana ia mempamerkan rintangan haus dan keletihan yang tinggi pada suhu tinggi.BG42 ialah satu lagi keluli suhu tinggi yang mempunyai kekerasan panas yang baik pada 300°C dan biasanya dinyatakan kerana ia mempunyai tahap rintangan kakisan yang tinggi dan juga kurang terdedah kepada keletihan dan haus pada suhu yang melampau.

Sangkar suhu tinggi juga diperlukan dan ia boleh dibekalkan dalam bahan polimer khas termasuk PTFE, Polimida, Poliamida-imida (PAI) dan Polieter-eter-keton (PEEK).Untuk sistem pelincir minyak suhu tinggi, sangkar galas juga boleh dibuat daripada keluli bersalut gangsa, loyang atau perak.

Salutan dan rawatan haba

Salutan lanjutan dan rawatan permukaan boleh digunakan pada galas untuk memerangi geseran, mencegah kakisan dan mengurangkan haus, sekali gus meningkatkan prestasi galas pada suhu tinggi.Sebagai contoh, sangkar keluli boleh disalut dengan perak untuk meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan.Dalam kes kegagalan pelincir/kebuluran, penyaduran perak bertindak seperti pelincir pepejal, membolehkan galas terus berjalan untuk jangka masa yang singkat atau dalam keadaan kecemasan.

Kebolehpercayaan pada suhu rendah

Di hujung skala yang lain, suhu rendah boleh menjadi masalah untuk galas standard.

Pelinciran

Dalam aplikasi suhu rendah, contohnya aplikasi pengepaman kriogenik dengan suhu di kawasan -190°C, pelinciran minyak menjadi berlilin mengakibatkan kegagalan galas.Pelinciran pepejal seperti MOS2 atau WS2 sesuai untuk meningkatkan kebolehpercayaan.Tambahan pula, dalam aplikasi ini, media yang dipam boleh bertindak sebagai pelincir, jadi galas perlu dikonfigurasikan khas untuk beroperasi pada suhu rendah ini menggunakan bahan yang berfungsi dengan baik dengan media.

Bahan

Satu bahan yang boleh digunakan untuk meningkatkan hayat kelesuan galas dan rintangan haus ialah SV30® – keluli tahan kakisan yang dikeraskan melalui martensitik, nitrogen tinggi dan tahan karat.Bola seramik juga disyorkan kerana ia memberikan prestasi yang unggul.Sifat mekanikal yang wujud pada bahan bermakna ia menyediakan operasi yang sangat baik dalam keadaan pelinciran yang lemah, dan ia adalah lebih sesuai untuk beroperasi dengan pasti pada suhu rendah.

Bahan sangkar juga harus dipilih sebagai kalis haus yang mungkin dan pilihan terbaik di sini termasuk PEEK, Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) dan plastik PAI.

Rawatan haba

Gelang hendaklah dirawat haba khas untuk meningkatkan kestabilan dimensi pada suhu rendah.

Reka bentuk dalaman

Pertimbangan selanjutnya untuk bekerja dalam suhu rendah ialah reka bentuk dalaman galas.Galas direka bentuk dengan tahap permainan jejari, tetapi apabila suhu berkurangan, komponen galas mengalami penguncupan haba dan oleh itu jumlah permainan jejari berkurangan.Jika tahap permainan jejari berkurangan kepada sifar semasa operasi ini akan mengakibatkan kegagalan galas.Galas yang bertujuan untuk aplikasi suhu rendah harus direka bentuk dengan permainan jejari yang lebih pada suhu bilik untuk membolehkan tahap permainan jejari operasi yang boleh diterima pada suhu rendah.

Mengendalikan tekanan vakum

Dalam persekitaran vakum ultra tinggi seperti yang terdapat dalam pembuatan elektronik, semikonduktor dan LCD, tekanan boleh lebih rendah daripada 10-7mbar.Galas vakum ultra-tinggi biasanya digunakan dalam peralatan penggerak dalam persekitaran pembuatan.Satu lagi aplikasi vakum biasa ialah pam turbomolekul (TMP) yang menjana vakum untuk persekitaran pembuatan.Dalam aplikasi terakhir ini, galas selalunya diperlukan untuk bekerja pada kelajuan tinggi.

Pelinciran

Pelinciran dalam keadaan ini adalah kunci.Pada vakum yang tinggi sedemikian, gris pelinciran standard menyejat dan juga mengeluarkan gas, dan kekurangan pelinciran yang berkesan boleh mengakibatkan kegagalan galas.Oleh itu, pelinciran khas perlu digunakan.Untuk persekitaran vakum tinggi (hingga lebih kurang 10-7 mbar) gris PFPE boleh digunakan kerana ia mempunyai rintangan yang lebih tinggi terhadap penyejatan.Untuk persekitaran vakum ultra tinggi (10-9mbar dan ke bawah) pelincir dan salutan pepejal perlu digunakan.

Untuk persekitaran vakum sederhana (sekitar 10-2mbar), dengan reka bentuk yang teliti dan pemilihan gris vakum khas, sistem galas yang memberikan masa hayat yang panjang lebih daripada 40,000 jam (kira-kira 5 tahun) penggunaan berterusan, dan beroperasi pada kelajuan tinggi, boleh dicapai.

Rintangan kakisan

Galas yang bertujuan untuk digunakan dalam persekitaran yang menghakis perlu dikonfigurasikan khas kerana ia berpotensi terdedah kepada asid, alkali dan air masin antara bahan kimia menghakis yang lain.

Bahan

Bahan adalah pertimbangan penting untuk persekitaran yang menghakis.Keluli galas standard mudah terhakis, membawa kepada kegagalan galas awal.Dalam kes ini, bahan cincin SV30 dengan bola seramik harus dipertimbangkan kerana ia sangat tahan terhadap kakisan.Malah, kajian telah menunjukkan bahawa bahan SV30 boleh bertahan berkali-kali lebih lama daripada keluli tahan kakisan lain dalam persekitaran semburan garam.Dalam ujian semburan garam terkawal keluli SV30 hanya menunjukkan sedikit tanda kakisan selepas 1,000 jam ujian semburan garam (lihat graf 1) dan rintangan kakisan tinggi SV30 jelas dilihat pada gelang ujian.Bahan bebola seramik khas seperti Zirkonia dan Silicon Carbide juga boleh digunakan untuk meningkatkan lagi ketahanan galas terhadap bahan menghakis.

Mendapat lebih banyak daripada pelinciran media

Persekitaran terakhir yang mencabar ialah aplikasi di mana media bertindak sebagai pelincir, contohnya penyejuk, air atau cecair hidraulik.Dalam semua aplikasi ini bahan adalah pertimbangan yang paling penting, dan SV30 - galas hibrid seramik sering didapati memberikan penyelesaian yang paling praktikal dan boleh dipercayai.

Kesimpulan

Persekitaran yang melampau memberikan banyak cabaran operasi kepada galas standard, sekali gus menyebabkan mereka gagal sebelum waktunya.Dalam aplikasi ini galas harus dikonfigurasikan dengan teliti supaya ia sesuai untuk tujuan dan memberikan prestasi tahan lama yang sangat baik.Untuk memastikan kebolehpercayaan galas yang tinggi, perhatian khusus harus diberikan kepada pelinciran, bahan, salutan permukaan dan rawatan haba.