Τα απλά ρουλεμάν χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών αεροδιαστημικής για την επίτευξη καλύτερης απόδοσης καυσίμου, την επέκταση των διαστημάτων συντήρησης και τη μείωση των εκπομπών άνθρακα. Αυτές οι εφαρμογές περιλαμβάνουν εγκατάσταση σε συστήματα πτέρυγας αεροσκαφών (πτερύγια, σπόιλερ και slats), χειριστήρια πτήσης, χειριστήρια πιλοτηρίου, βοηθητικές μονάδες ισχύος, γρανάζια προσγείωσης, συστήματα θυρών και εσωτερικούς χώρους αεροσκαφών (καθίσματα, κάδοι, μάνδαλα και σημεία άρθρωσης). «Τα απλά ρουλεμάν μας έχουν ακόμη ένα αποτύπωμα στον Άρη», δήλωσε ο Brett Ricci, υπεύθυνος στρατηγικής λογαριασμού GGB Aerospace για τη Βόρεια Αμερική. «Λειτουργώντας σε θερμοκρασίες μεταξύ -200 ° C και -280 ° C, τα απλά ρουλεμάν μας έχουν χρησιμεύσει ως τα κύρια εξαρτήματα ανάρτησης στο ρομποτικό βραχίονα διάτρησης του Curiosity Mars Rover της NASA από το 2012.»
Εξίσου εντυπωσιακά, όλες αυτές οι εφαρμογές εξυπηρετούνται από δύο μόνο τύπους απλών ρουλεμάν: μεταλλικό πολυμερές και ενισχυμένο με ίνες σύνθετο υλικό (FRC).
Μεταλλικά-Πολυμερή Απλά Ρουλεμάν
Τα έδρανα από μέταλλο-πολυμερές αποτελούνται από μια εξωτερική μεταλλική επένδυση με μια πορώδη εσωτερική χάλκινη δομή που είναι επικαλυμμένη με επένδυση πολυμερούς-ρητίνης. Κάθε μέρος αυτής της δομής συμβάλλει στα συνολικά χαρακτηριστικά αυτών των εδράνων: η επένδυση πολυμερούς παρέχει λιπαντικές ιδιότητες με χαμηλή τριβή και φθορά. η μπρούτζινο εσωτερική δομή παρέχει τον μηχανισμό για να περιέχει το πολυμερές χιτώνιο, ενώ ταυτόχρονα μεταφέρει φορτίο και θερμότητα. και η μεταλλική υποστήριξη παρέχει μηχανική αντοχή. Τα έδρανα μετάλλου-πολυμερούς κατασκευάζονται σε δύο ποικιλίες: αυτο-λιπαντικά και προ-λιπαντικά.
Τα αυτολιπαινόμενα ρουλεμάν έχουν μια λεία επένδυση με βάση PTFE που μεταφέρεται στην επιφάνεια ζευγαρώματος κατά τη λειτουργία, σχηματίζοντας ένα λιπαντικό φιλμ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πολύ καλή φθορά και χαμηλή απόδοση τριβής σε ένα ευρύ φάσμα φορτίων, ταχυτήτων και θερμοκρασιών σε συνθήκες ξηρής λειτουργίας. Τα προ-λιπανμένα ρουλεμάν χρησιμοποιούν διαφορετικά υλικά για αυτήν την επένδυση και περιλαμβάνουν κυκλικές εσοχές που είναι γεμάτες με γράσο πριν από τη λειτουργία.
"Τα αυτολιπαινόμενα μεταλλικά ρουλεμάν πολυμερούς είναι τα πιο δημοφιλή προϊόντα της GGB με την αεροδιαστημική βιομηχανία - ιδιαίτερα το DU-B", λέει ο Kim Evans, ένας από τους μηχανικούς εφαρμογών αεροδιαστημικής GGB. «Θα έλεγα ότι είναι το βιομηχανικό πρότυπο για τα στηρίγματα γραναζιών προσγείωσης αεροσκαφών.»
Ρουλεμάν ενισχυμένα με ίνες (FRC)
Τα ρουλεμάν FRC αποτελούνται από μια αυτολιπαινόμενη επένδυση που υποστηρίζεται από υαλοβάμβακα υψηλής αντοχής. Για να διασφαλιστεί ότι ταιριάζουν σε μια ποικιλία εφαρμογών, τα ρουλεμάν FRC χρησιμοποιούν δύο διαφορετικές μορφές επενδύσεων: ίνες και ταινίες. Η επένδυση από ίνες προσφέρει υψηλή αντοχή στην τριβή και βελτιωμένη ικανότητα αντιμετώπισης κραδασμών και εσφαλμένης ευθυγράμμισης. Λόγω μεγαλύτερης περιεκτικότητας σε PTFE, μια ταινία επένδυσης προσφέρει επιπλέον υψηλότερη ταχύτητα και βελτιωμένη κατεργασία. Ανεξάρτητα από την επένδυση, όλα τα ρουλεμάν FRC αυτολιπαίνονται μέσω της χρήσης ξηρών λιπαντικών. Αυτή η μέθοδος λίπανσης έχει ως αποτέλεσμα χαμηλό συντελεστή τριβής, χαμηλούς ρυθμούς φθοράς και εκτεταμένα διαστήματα συντήρησης, καθώς η εκ νέου λίπανση δεν είναι απαραίτητη. Επιπλέον, τα έδρανα FRC είναι σε θέση να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και είναι επίσης ανθεκτικά σε οξέα, βάσεις, διαλύματα αλατιού, έλαια, καύσιμα, αλκοόλες, διαλύτες και αέρια.
Τα έδρανα FRC μπορούν να έχουν την αυτολιπαινόμενη επένδυση στην εσωτερική ή εξωτερική διάμετρο και μπορούν να περιέχουν φλάντζες ή αυλακώσεις με ή χωρίς επένδυση επίσης. FRC πλυντήρια, πλάκες και άλλες προσαρμοσμένες φόρμες είναι επίσης διαθέσιμες για την εξυπηρέτηση διαφορετικών εφαρμογών. «Η ευελιξία και οι προδιαγραφές αυτών των προϊόντων FRC τα καθιστούν μια εξαιρετική επιλογή για τις περισσότερες εφαρμογές βαρύ φορτίου, χαμηλής ταχύτητας, ταλαντώσεων», λέει ο Yuri Klepach, υπεύθυνος προϊόντων FRC της GGB.
Κατασκευή απλών ρουλεμάν
Τα έδρανα μετάλλου-πολυμερούς παράγονται χρησιμοποιώντας μια σειρά τεχνολογιών που συνδυάζουν τη μεταλλική επένδυση από χάλυβα ή μπρούντζο, τη χάλκινη σκόνη και την επένδυση πολυμερούς. Αρχικά, τροφοδοτείται ένα πηνίο μεταλλικού υποστηρίγματος μέσω ενός μηχανήματος που εφαρμόζει χάλκινη σκόνη στη μία πλευρά μέσω της χρήσης θερμότητας - μια διαδικασία γνωστή ως «πυροσυσσωμάτωση». Η πυροσυσσωματωμένη ταινία στη συνέχεια ψύχεται και είναι έτοιμη για εμποτισμό. Ο εμποτισμός είναι η εφαρμογή μιας επένδυσης πολυμερούς επί της συντηγμένης λωρίδας και μπορεί να γίνει με το πολυμερές είτε σε μορφή κασσίτερου είτε ταινίας. Σύμφωνα με τον Evans, «Για τα αυτολιπαινόμενα ρουλεμάν της GGB, ένας μηχανικός βραχίονας ρίχνει το πολυμερές πάνω στη λυγισμένη ταινία, η οποία στη συνέχεια ξεδιπλώνεται μέσω μηχανών κατάντη για να δημιουργήσει μια ομαλή αυτολιπαινόμενη επένδυση. Τα προ-λιπασμένα επένδυση ρουλεμάν GGB είναι κατασκευασμένα με ταινία πολυμερούς που εφαρμόζεται απευθείας στη λωρίδα.
Η διαδικασία εμποτισμού και για τις δύο μορφές πολυμερούς περιλαμβάνει μια σειρά εργασιών έλασης, θέρμανσης και ψύξης με μύλο, προκειμένου να δημιουργηθεί λωρίδα μετάλλου-πολυμερούς με λεία επιφάνεια. Μετά τον εμποτισμό, η ταινία τελειώνει και τυλίγεται για μετέπειτα διαμόρφωση σε προϊόντα ρουλεμάν. Όπως εξηγεί ο Evans, "Αυτή η διαδικασία διαμόρφωσης χρησιμοποιεί ρολό ή συμπίεση, ανάλογα με το μέγεθος του ρουλεμάν, για να δημιουργήσει ένα ομαλό, κυλινδρικό σχήμα προϊόντος."
Τα ρουλεμάν FRC κατασκευάζονται μέσω μιας διαδικασίας περιέλιξης που χρησιμοποιεί αυτόματες μηχανές περιέλιξης. Για ρουλεμάν με την επένδυση στην εσωτερική διάμετρο, το υλικό της επένδυσης πρέπει πρώτα να εφαρμοστεί στο μήκος ενός μαντρελιού. Για προϊόντα επένδυσης πληγών, αυτό γίνεται από μια μηχανή περιέλιξης που τροφοδοτείται συνεχώς με χορδές από ίνες υψηλής αντοχής εγκλωβισμένες σε μια εσωτερική λιπανμένη εποξειδική ρητίνη. Για προϊόντα επένδυσης ταινιών, μια ταινία PTFE εφαρμόζεται σε έναν άξονα. Μετά την εφαρμογή αυτής της βάσης, η επένδυση από υαλοβάμβακα τυλίγεται γύρω από τον άξονα μέσω της χρήσης αυτόματων μηχανών περιέλιξης. Μόλις αυτή η υποστήριξη φτάσει στο απαιτούμενο πάχος, ο άξονας αφαιρείται και αργότερα σκληρύνεται σε φούρνο. Αυτή η διαδικασία σκληραίνει την περιέλιξη γύρω από τον άξονα σε έναν συμπαγή σωλήνα. Σε αυτό το σημείο, η εσωτερική διάμετρος είναι ομαλή και τελειωμένη ενώ η εξωτερική διάμετρος είναι τραχιά και υπερμεγέθη. Για να τελειώσει η εξωτερική διάμετρος, αλέθεται στο επιθυμητό τελικό μέγεθος. Στη συνέχεια, ο σωλήνας κόβεται για να παράγει πολλαπλά τελειωμένα ρουλεμάν των οποίων οι άκρες αμβλύνονται ανάλογα με τις ανάγκες. «Το μήκος και η διάμετρος των μαντρελών που χρησιμοποιούνται σε αυτήν τη διαδικασία μπορεί να ποικίλλει», λέει ο Klepach, «για την επίτευξη διαφορετικών διαστάσεων με βάση τις ανάγκες των πελατών».
Η τάση προς τα αυτολιπαινόμενα ρουλεμάν
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, πολλά μοντέλα απλού ρουλεμάν χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αεροδιαστημικής - τα περισσότερα από αυτά είναι αυτολιπαινόμενα. Τα αυτολιπαινόμενα ρουλεμάν χρησιμοποιούν ένα προ-εφαρμοσμένο ξηρό λιπαντικό, συνήθως PTFE, στη θέση των παραδοσιακών υγρών λιπαντικών. Τα ξηρά λιπαντικά δεν απαιτούν εκ νέου εφαρμογή και συνεπώς συνεπάγονται λιγότερη συντήρηση από τα παραδοσιακά ρουλεμάν. Αυτό τα καθιστά εξαιρετικά αποτελεσματικά σε εφαρμογές όπου η συντήρηση εκ νέου λίπανσης θα αποδειχθεί δύσκολη. Τα ξηρά λιπαντικά μπορούν επίσης να λειτουργούν σε συνθήκες όπου τα ρευστά λιπαντικά είναι αναποτελεσματικά, όπως περιβάλλοντα ευαίσθητα σε διαβρωτικά αέρια, βρωμιά και σκόνη. υψηλές θερμοκρασίες κρυογονικές θερμοκρασίες; ακτινοβολία; ακραίες πιέσεις ή κενού - που είναι όλοι κίνδυνοι που εντοπίζονται στην αεροδιαστημική βιομηχανία. Λόγω αυτών των πλεονεκτημάτων, δεν αποτελεί έκπληξη ότι τα αυτολιπαινόμενα ρουλεμάν χρησιμοποιούνται σε παραδοσιακά μεταλλικά ρουλεμάν τόσο εδώ στη Γη όσο και πέρα από τις ακόλουθες εφαρμογές:
Στα στηρίγματα γραναζιών προσγείωσης αεροσκαφών,ή αμορτισέρ, όπου εξαλείφουν τη ρωγμή της σκάλας και τη θερμική ζημιά στην επιφάνεια του γόνατου. Τα ρουλεμάν μετάλλου-πολυμερούς με υποστήριξη χαλκού DU-B της GGB επιλέχθηκαν από έναν από τους κορυφαίους κατασκευαστές εμπορικών αεροσκαφών στον κόσμο για χρήση σε όλη την τρέχουσα παραγωγή των στηρίξεων προσγείωσης λόγω των υψηλών δυνατοτήτων φόρτωσης, της αντοχής στη διάβρωση και της αυξημένης διάρκειας ζωής των εξαρτημάτων.
Στην υποστήριξη εδάφους αεροσκαφών,που απαιτεί αξιόπιστο εξοπλισμό για να διασφαλίσει ότι οι πτήσεις αναχωρούν με ασφάλεια και έγκαιρα. Σύμφωνα με τον Klepach, «HSG της GGB [Υψηλής αντοχής GAR-MAX®] Τα ρουλεμάν FRC βρίσκονται σε εφαρμογές τύπου ψαλιδιού-ανελκυστήρα, οι οποίες χειρίζονται σημαντικά φορτία κατά τη διάρκεια διαλείπων εργασιών, συχνά ενώ εκτίθενται σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες. " Αυτός ο τύπος ρουλεμάν προσφέρει απόλυτη αντοχή σε θλίψη έως 620 MPa (90.000 PSI) και πιο συνεπή τριβή από τα λιπαντικά μπρούντζινες ρουλεμάν - με το πρόσθετο πλεονέκτημα να είναι ανθεκτικά στην τριβή και στη διάβρωση. Αυτό βοηθά στην επέκταση των διαστημάτων συντήρησης και στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των υπηρεσιών υποστήριξης εδάφους αεροσκαφών.
Στο Curiosity Rover της NASA,το μεγαλύτερο και πιο επιτυχημένο Mars Rover μέχρι σήμερα. Όπως λέει ο Ricci, «το τρυπάνι του Curiosity απαιτούσε ρουλεμάν που θα μπορούσαν να αντέξουν στις σκληρές θερμοκρασίες του Άρη – κυμαινόμενοι μεταξύ -153 ° C και 20 ° C– και της ατμόσφαιρας. ΔΟΥ®Τα ρουλεμάν επιλέχθηκαν λόγω της υψηλής αντοχής τους στη φθορά, της ικανότητάς τους να λειτουργούν άνετα στις θερμοκρασίες του Άρη και της ανθεκτικότητάς τους στη σκόνη και τα συντρίμμια. " Η λειτουργία αυτού του τρυπανιού ήταν κρίσιμη για την ανακάλυψη ότι ο Άρης κάποτε είχε συνθήκες κατάλληλες για μικροβιακή ζωή.
Η GGB συνεργάστηκε επίσης με τις Airbus, Airbus Helicopters, Boeing, Lockheed Martin, ιδιωτικές εταιρείες διαστημικών πτήσεων, στρατιωτικούς και άλλους ιδιωτικούς κατασκευαστές αεροσκαφών για τη δημιουργία προσαρμοσμένων λύσεων για τις απλές ανάγκες τους.
Οι λύσεις απλού ρουλεμάν παρέχουν στην αεροδιαστημική βιομηχανία μείωση βάρους και χώρου, βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση, βελτιωμένη αντοχή και ασφάλεια και αυξημένες θερμοκρασίες λειτουργίας για τις εφαρμογές εδάφους, αέρα και εξωτερικού χώρου.