เทคโนโลยีตลับลูกปืนมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร?

ในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา การออกแบบตลับลูกปืนได้ก้าวหน้าไปอย่างมาก โดยนำการใช้วัสดุใหม่ๆ เทคนิคการหล่อลื่นขั้นสูง และการวิเคราะห์คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนมาใช้.

ตลับลูกปืนถูกใช้ในเครื่องจักรหมุนแทบทุกประเภท ตั้งแต่อุปกรณ์ป้องกันและการบินและอวกาศไปจนถึงสายการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม ความต้องการส่วนประกอบเหล่านี้เพิ่มขึ้น วิศวกรออกแบบมีความต้องการโซลูชันที่มีขนาดเล็กกว่า เบากว่า และทนทานมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อตอบสนองแม้กระทั่งการทดสอบในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่

 

วัสดุศาสตร์

การลดแรงเสียดทานเป็นประเด็นสำคัญของการวิจัยสำหรับผู้ผลิต มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อแรงเสียดทาน เช่น ความคลาดเคลื่อนของมิติ ผิวสำเร็จ อุณหภูมิ โหลดในการทำงาน และความเร็ว มีความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านเหล็กแบริ่งตลอดหลายปีที่ผ่านมา เหล็กตลับลูกปืนสมัยใหม่ที่สะอาดเป็นพิเศษมีอนุภาคอโลหะน้อยลงเรื่อยๆ ทำให้ตลับลูกปืนมีความต้านทานต่อความเมื่อยล้าจากการสัมผัสได้ดียิ่งขึ้น

 

เทคนิคการผลิตเหล็กและการกำจัดแก๊สสมัยใหม่จะผลิตเหล็กที่มีออกไซด์ ซัลไฟด์ และก๊าซละลายอื่นๆ ในระดับที่ต่ำกว่า ในขณะที่เทคนิคการชุบแข็งที่ดีกว่าจะทำให้เหล็กมีความแข็งและทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น ความก้าวหน้าในเครื่องจักรการผลิตช่วยให้ผู้ผลิตตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำสามารถรักษาพิกัดความเผื่อในส่วนประกอบของตลับลูกปืนได้มากขึ้น และสร้างพื้นผิวสัมผัสที่มีการขัดเงาสูงมากขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยลดแรงเสียดทานและปรับปรุงอายุขัย

 

สแตนเลสเกรด 400 ใหม่ (X65Cr13) ได้รับการพัฒนาเพื่อปรับปรุงระดับเสียงรบกวนของแบริ่ง เช่นเดียวกับเหล็กที่มีไนโตรเจนสูงเพื่อความต้านทานการกัดกร่อนที่ดียิ่งขึ้น สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูงหรืออุณหภูมิสุดขั้ว ลูกค้าสามารถเลือกได้จากตลับลูกปืนสแตนเลสเกรด 316 ตลับลูกปืนเซรามิกแบบเต็ม หรือตลับลูกปืนพลาสติกที่ทำจากเรซินอะซีตัล, PEEK, PVDF หรือ PTFE เนื่องจากการพิมพ์ 3D มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น และคุ้มค่ามากขึ้น เราจึงมองเห็นความเป็นไปได้ที่เพิ่มขึ้นสำหรับการผลิตรีเทนเนอร์ตลับลูกปืนที่ไม่ได้มาตรฐานในปริมาณน้อย ซึ่งจะเป็นประโยชน์สำหรับความต้องการตลับลูกปืนเฉพาะทางในปริมาณน้อย

 

การหล่อลื่น

 

การหล่อลื่นอาจได้รับความสนใจมากที่สุด เนื่องจาก 13% ของความล้มเหลวของตลับลูกปืนมีสาเหตุมาจากปัจจัยการหล่อลื่น การหล่อลื่นตลับลูกปืนจึงเป็นงานวิจัยที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยได้รับการสนับสนุนจากนักวิชาการและอุตสาหกรรม ขณะนี้มีน้ำมันหล่อลื่นเฉพาะทางอีกมากมายเนื่องจากปัจจัยหลายประการ ได้แก่ น้ำมันสังเคราะห์คุณภาพสูงที่หลากหลายขึ้น สารเพิ่มความข้นที่ใช้ในการผลิตจาระบีให้เลือกมากมาย และสารเติมแต่งน้ำมันหล่อลื่นที่หลากหลายมากขึ้น เช่น ความสามารถในการรับภาระที่สูงขึ้น หรือต้านทานการกัดกร่อนได้มากขึ้น ลูกค้าสามารถระบุจาระบีกรองสูงเสียงต่ำ จาระบีความเร็วสูง สารหล่อลื่นสำหรับอุณหภูมิสุดขั้ว สารหล่อลื่นกันน้ำและทนต่อสารเคมี สารหล่อลื่นสุญญากาศสูงและสารหล่อลื่นในห้องคลีนรูม

 

การวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์

 

อีกด้านที่อุตสาหกรรมตลับลูกปืนมีความก้าวหน้าอย่างมากคือการใช้ซอฟต์แวร์จำลองตลับลูกปืน ขณะนี้ ประสิทธิภาพของตลับลูกปืน อายุการใช้งาน และความน่าเชื่อถือสามารถขยายออกไปได้มากกว่าที่ทำได้เมื่อทศวรรษที่แล้ว โดยไม่ต้องดำเนินการทดสอบในห้องปฏิบัติการหรือภาคสนามที่ใช้เวลานานและมีราคาแพง การวิเคราะห์แบบบูรณาการขั้นสูงของตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่ไม่มีใครเทียบได้เกี่ยวกับประสิทธิภาพของตลับลูกปืน ช่วยให้สามารถเลือกตลับลูกปืนได้อย่างเหมาะสมที่สุด และหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของตลับลูกปืนก่อนเวลาอันควร

 

วิธีการยืดอายุความล้าขั้นสูงช่วยให้คาดการณ์องค์ประกอบและแรงเค้นของร่องน้ำ การสัมผัสของซี่โครง ความเค้นที่ขอบ และการตัดทอนของการสัมผัสได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถโก่งตัวทั้งระบบ การวิเคราะห์โหลด และการวิเคราะห์แนวที่ไม่ตรงของตลับลูกปืน ข้อมูลนี้จะให้ข้อมูลแก่วิศวกรในการปรับเปลี่ยนการออกแบบตลับลูกปืนให้สามารถรองรับความเค้นที่เกิดจากการใช้งานเฉพาะได้ดียิ่งขึ้น

 

ข้อดีที่ชัดเจนอีกประการหนึ่งคือซอฟต์แวร์จำลองสามารถลดระยะเวลาและทรัพยากรที่ใช้ในขั้นตอนการทดสอบได้ สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเร่งกระบวนการพัฒนาเท่านั้น แต่ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายในกระบวนการอีกด้วย

 

เห็นได้ชัดว่าการพัฒนาด้านวัสดุศาสตร์ใหม่ๆ พร้อมด้วยเครื่องมือจำลองตลับลูกปืนขั้นสูงจะช่วยให้วิศวกรได้รับข้อมูลเชิงลึกที่จำเป็นในการออกแบบและเลือกตลับลูกปืนเพื่อประสิทธิภาพและความทนทานสูงสุด โดยเป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองระบบทั้งหมด การวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องในสาขาเหล่านี้จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้ตลับลูกปืนยังคงก้าวข้ามขีดจำกัดในปีต่อๆ ไป