Industria de rodamientos

Los rodamientos se utilizan ampliamente en los principales campos de equipos, como maquinaria de minería, máquinas herramientas de precisión, equipos metalúrgicos, equipos pesados y automóviles de alta gama, e industrias emergentes como la energía eólica, el ferrocarril de alta velocidad y la industria aeroespacial. Los rodamientos producidos en China son principalmente rodamientos de gama media y baja y rodamientos de tamaño pequeño y mediano, que se caracterizan por un excedente de gama baja y una carencia de gama alta. En comparación con los países extranjeros, existe una gran brecha entre los rodamientos de alta gama y los rodamientos grandes. Los rodamientos especiales para juegos de ruedas para vagones de pasajeros de trenes de alta velocidad de China deben importarse del extranjero. En los rodamientos clave utilizados en la industria aeroespacial, ferroviaria de alta velocidad, automóviles de alta gama y otros campos industriales, existe una gran brecha entre los rodamientos de China en términos de vida útil, confiabilidad, valor Dn y capacidad de carga. Por ejemplo, la vida útil de los cojinetes de las cajas de cambios de los automóviles extranjeros es de al menos 500.000 kilómetros, mientras que la vida útil de los cojinetes domésticos similares es de unos 100.000 kilómetros, y la fiabilidad y la estabilidad son deficientes. Aspecto de la aviación Como componente clave del motor aeronáutico, la segunda generación de cojinetes de motor aeroespacial con una relación de empuje de 15-20 se está desarrollando en el extranjero y está lista para ensamblarse en el avión de quinta generación en 2020. En los últimos 10 años, el Estados Unidos ha desarrollado la segunda generación de acero para rodamientos para motores aeroespaciales. Los grados de acero representativos son el acero para cojinetes de alta resistencia resistente a la corrosión CSS-42L resistente a 500 ° C y el cojinete de acero inoxidable con alto contenido de nitrógeno X30 (Cronidur30) resistente a 350 ° C. El desarrollo de rodamientos para la segunda generación de motores aeroespaciales está en marcha. Aspecto del coche Para los rodamientos de rueda de automóviles, la primera y la segunda generación de rodamientos de cubo (rodamientos de bolas) se utilizan ampliamente en China, y la tercera generación de rodamientos de cubo se ha utilizado ampliamente en Europa. Las principales ventajas de la 3ª generación de cojinetes de cubo son la fiabilidad, el espacio reducido de la carga útil, la instalación sencilla, la ausencia de ajustes y la estructura compacta. En la actualidad, la mayoría de los modelos importados en China utilizan este cojinete de rueda estructural ligero e integrado. Vehículo ferroviario En la actualidad, los cojinetes de trenes de servicio pesado de los ferrocarriles de China están hechos de acero cementado G20CrNi2MoA de electroescoria nacional, mientras que el acero para cojinetes de alta pureza (acero EP) extranjero, tecnología de fundición de desgasificación al vacío, tecnología de homogeneización de inclusión (acero IQ) Tecnología de acero de larga vida ), la tecnología de tratamiento térmico fino, la tecnología de tratamiento de súper endurecimiento de la superficie y la tecnología avanzada de lubricación de sellado se aplican a la producción y fabricación de rodamientos, lo que mejora en gran medida la vida útil y la confiabilidad de los rodamientos. El acero para cojinetes de electroescoria de China no solo es de baja calidad, sino que también cuesta entre 2000 y 3000 yuanes por tonelada más que el acero desgasificado al vacío. En el futuro, China necesita desarrollar acero para cojinetes de desgasificación al vacío de calidad ultra alta, de grano fino, homogeneizado y estable para reemplazar el acero para cojinetes de electroescoria que se utiliza actualmente. Energía eólica Para los rodamientos de energía eólica, China actualmente no puede producir rodamientos de husillo y rodamientos de aumento de velocidad con alto contenido técnico, básicamente dependiendo de las importaciones, y no se ha resuelto la localización de rodamientos para turbinas eólicas por encima de 3MW. Para mejorar la resistencia, tenacidad y vida útil de los cojinetes de energía eólica, se adoptó un nuevo acero especial tratado térmicamente SHX (40CrSiMo). Para los cojinetes de guiñada y cabeceo, la dureza de la superficie, la dureza de la superficie, el ancho de la banda blanda y el ancho de la capa endurecida se controlaron mediante un tratamiento térmico de endurecimiento por inducción de la superficie. Grieta superficial; carbonitruración para los cojinetes de la caja de cambios y los cojinetes del husillo, lo que da como resultado una fracción de volumen de austenita residual más estable (30% -35%) y una gran cantidad de carburos finos y carbonitruros en la superficie de la pieza, mejorando la vida útil del cojinete en condiciones de lubricación contaminada. Para mejorar la vida útil y la precisión de funcionamiento de los rodamientos del tren de laminación, es necesario llevar a cabo investigación y desarrollo de la desgasificación al vacío de ultra alta pureza y la fundición de aceros para rodamientos como GCr15SiMn y G20Cr2Ni4 para trenes de laminación y grandes volúmenes de austenita. controlar el tratamiento térmico de las superficies de los cojinetes. NSK y NTN Bearing Company de Japón han desarrollado tecnología de refuerzo de austenita de superficie, que ha desarrollado rodamientos TF y rodamientos WTF al aumentar el contenido de austenita de la superficie, aumentando así la vida útil del rodamiento entre 6 y 10 veces. En el futuro, la dirección de investigación y desarrollo del acero para rodamientos de China se refleja principalmente en cuatro aspectos: Primero, la limpieza económica: bajo la premisa de considerar la economía, mejorar aún más la limpieza del acero, reducir el contenido de oxígeno y titanio en el acero y lograr que la fracción de masa de oxígeno y titanio en el acero del rodamiento sea inferior a 6 × 10- 6 y 15 respectivamente. El nivel de × 10-6 reduce el contenido y el tamaño de las inclusiones en el acero y mejora la uniformidad de distribución. En segundo lugar, el refinamiento organizativo y la homogeneización: mediante la aplicación de un diseño de aleación y un proceso de laminado controlado y enfriamiento controlado, mejorar aún más la uniformidad de las inclusiones y carburos, reducir y eliminar los carburos de red y cinta, reducir el tamaño medio y el tamaño máximo de partícula. Dimensiones, alcanzando el objetivo de un tamaño medio de carburo de menos de 1 μm; aumentando aún más el tamaño de grano de la estructura de la matriz para refinar aún más el tamaño de grano del acero para cojinetes. El tercero es reducir los defectos del tejido de pliegue bajo: reducir aún más la holgura central en el acero del cojinete, el orificio de contracción central y la segregación del componente central, y mejorar la uniformidad de la estructura de pliegue bajo. El cuarto es la alta tenacidad del acero para rodamientos: a través de la nueva aleación, la optimización del proceso de laminado en caliente y la investigación del proceso de tratamiento térmico, se mejora la tenacidad del acero para rodamientos.

La vida útil del rodamiento se ve afectada por muchos parámetros que no están controlados por los fabricantes de rodamientos. Por ejemplo, el montaje de los rodamientos, la temperatura, la exposición al entorno externo, la limpieza del lubricante y las corrientes eléctricas a través de los rodamientos, etc. Los inversores PWM de alta frecuencia pueden inducir corrientes en un rodamiento, que pueden suprimirse mediante el uso de reactancias de ferrita. La temperatura y el terreno de la micro-superficie determinarán la cantidad de fricción al tocar las partes sólidas. Ciertos elementos y campos reducen la fricción y aumentan la velocidad. La fuerza y la movilidad ayudan a determinar la cantidad de carga que puede soportar el tipo de rodamiento. Los factores de alineación pueden jugar un papel perjudicial en el desgaste, pero superados por la señalización asistida por computadora y los tipos de rodamientos que no rozan, como la levitación magnética o la presión del campo de aire.

L10 vida Los rodamientos a menudo se especifican para dar una vida útil "L10" (fuera de los EE. UU., Puede denominarse vida "B10"). Esta es la vida útil a la que se puede esperar que el diez por ciento de los rodamientos en esa aplicación hayan fallado debido a falla por fatiga clásica (y no cualquier otro modo de falla como falta de lubricación, montaje incorrecto, etc.) o, alternativamente, la vida en la que el noventa por ciento seguirá funcionando. La vida L10 del rodamiento es la vida teórica y puede no representar servicio vida del rodamiento. Los rodamientos también se clasifican utilizando el valor C0 (carga estática). Esta es la capacidad de carga básica como referencia y no un valor de carga real. Cojinetes lisos Para los cojinetes lisos, algunos materiales ofrecen una vida útil mucho más larga que otros. Algunos de los relojes de John Harrison todavía funcionan después de cientos de años debido a la madera de lignum vitae empleada en su construcción, mientras que sus relojes de metal rara vez funcionan debido al desgaste potencial. Cojinetes de flexión Los cojinetes de flexión se basan en las propiedades elásticas del material. Los cojinetes de flexión doblan una pieza de material repetidamente. Algunos materiales fallan después de doblarse repetidamente, incluso con cargas bajas, pero la selección cuidadosa del material y el diseño del rodamiento pueden hacer que la vida del rodamiento de flexión sea indefinida. Cojinetes de corta duración Aunque a menudo es deseable una vida útil prolongada de los rodamientos, a veces no es necesaria. Tedric A. Harris describe un cojinete para una bomba de oxígeno con motor de cohete que dio varias horas de vida, muy por encima de las varias decenas de minutos de vida necesarios. Cojinetes compuestos Dependiendo de las especificaciones personalizadas (material de respaldo y compuestos de PTFE), los rodamientos compuestos pueden funcionar hasta 30 años sin mantenimiento. Cojinetes oscilantes Para los rodamientos que se utilizan en aplicaciones oscilantes, se utilizan enfoques personalizados para calcular L10.

Cojinete liso que consta de un eje que gira en un agujero. Hay varios estilos específicos: buje, cojinete de muñón, cojinete de manguito, cojinete de rifle, cojinete compuesto. Rodamiento de elementos rodantes en el que los elementos rodantes colocados entre las pistas giratorias y estacionarias evitan la fricción por deslizamiento. Hay dos tipos principales Rodamiento de bolas en el que los elementos rodantes son bolas esféricas Rodamiento de rodillos en el que los elementos rodantes son cilindros, cónicos y esféricos Cojinete de joya un cojinete liso en el que una de las superficies del cojinete está hecha de un material de joya vítrea ultraduro como el zafiro para reducir la fricción y el desgaste Cojinete de fluido un rodamiento sin contacto en el que la carga es soportada por un gas o líquido Cojinete magnético en el que la carga es soportada por un campo magnético Cojinete de flexión en el que el movimiento es apoyado por un elemento de carga que se dobla.

Un rodamiento es un elemento de la máquina que restringe el movimiento relativo solo al movimiento deseado y reduce la fricción entre las partes móviles. El diseño del cojinete puede, por ejemplo, proporcionar un movimiento lineal libre de la parte móvil o una rotación libre alrededor de un eje fijo; o puede prevenir un movimiento controlando los vectores de fuerzas normales que se apoyan en las partes móviles. La mayoría de los rodamientos facilitan el movimiento deseado minimizando la fricción. Los cojinetes se clasifican ampliamente según el tipo de operación, los movimientos permitidos o las direcciones de las cargas (fuerzas) aplicadas a las piezas. Los cojinetes giratorios sostienen componentes giratorios como ejes o ejes dentro de sistemas mecánicos y transfieren cargas axiales y radiales desde la fuente de carga a la estructura que la soporta. La forma más simple de cojinete, el cojinete liso, consiste en un eje que gira en un orificio. La lubricación se usa a menudo para reducir la fricción. En el rodamiento de bolas y el rodamiento de rodillos, para evitar la fricción por deslizamiento, los elementos rodantes como rodillos o bolas con una sección transversal circular se ubican entre las pistas o muñones del conjunto del rodamiento. Existe una amplia variedad de diseños de rodamientos para permitir que las demandas de la aplicación se cumplan correctamente para lograr la máxima eficiencia, confiabilidad, durabilidad y rendimiento.