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浙江BHSジャーナルベアリング株式会社 上海の奉賢区にある同社のブレット「BHS」は、専門的なサービスを提供しています。 ティルティングパッドスラストベアリングメーカー と ティルティングパッドベアリング工場...
回転機械では、インペラ、ローター、および油圧力によって生成されるアキシアル荷重を専用のコンポーネントで支える必要があります。何十年もの間、デフォルトのソリューションは、バビットフェイスのティルティングパッド、または油膜上で動作する固定セグメントでした。これらの設計はうまく機能しますが、潤滑剤の品質、始動手順、熱安定性に大きく依存します。動作条件が設計点からずれると、金属面パッドが短期間のうちに擦り傷、汚れ、または焼き付きを起こす可能性があります。
これが、多くの設計チームが現在評価を行っている理由です。 PTFE およびピークベアリング 実用的な代替案として。ポリマー表面ソリューションは、エンジニアがすでに信頼しているスチールキャリアと傾斜ジオメトリを維持しながら、従来のホワイトメタルよりもはるかに優れた境界潤滑、ドライスタート、短時間の汚染に耐える素材で滑り面を置き換えます。
この記事では、ポリマー製ティルティング パッド スラスト ベアリングの製造方法を説明し、2 つの主要なポリマー ファミリを比較し、現場で重要な性能上の利点について説明し、ポンプ、垂直モーター、ターボ機械に適切な対向材料を選択するための実践的なフレームワークを提供します。
A ティルティングパッドスラストベアリング 分割すべり軸受です。シャフトに取り付けられたカラーまたはランナーの周囲に一組のパッドが配置されます。各パッドはポイントまたはボールサポート上で自由に回転できるため、潤滑剤をくさび形のギャップに引き込むのに必要な小さな角度を採用できます。この流体力学的原理により、ベアリングは、完全に位置合わせされた剛性の表面に依存することなく、大きな軸方向荷重に耐えることができます。
ポリマーバージョンでは、各パッドは金属キャリア（通常はスチール）と、作業面上の接着または機械的に保持されたポリマー層で構成されます。キャリアは剛性とピボットの信頼性の高い取り付けポイントを提供します。ポリマー層はランナーと接触する部分であり、摩擦と摩耗の挙動のほとんどを支配します。
ピボットのジオメトリは、表面の素材と同じくらい重要です。ポイント ピボット、ボール ピボット、およびフレキシブル ピボットはそれぞれ、荷重やわずかな位置ずれに対するパッドの反応方法を変化させます。エンジニアは通常、パッド数とともにピボット タイプを指定します。パッド数は、シャフトの直径と負荷に応じて 5 ～ 12 の範囲が一般的です。
従来のバビットフェースは厚い油膜を頼りに始動時や低速時の接触を回避していました。ポリマー面は、即座に損傷を受けることなく、断続的な境界接触を受け入れることができます。これは、ベアリングが潤滑なしで動作できるという意味ではありませんが、速度が遅い場合、負荷が高い場合、またはオイル供給が一時的に中断された場合に、設計者に広い安全マージンを与えます。
どちらの材料も要求の厳しいベアリング用途で使用される高性能ポリマーですが、その動作は異なります。選択は、1 つの材料に対する一般的な好みではなく、動作範囲に基づいて行う必要があります。
PTFE は摩擦が非常に低く、幅広い化学物質に対して優れた耐性を示します。その表面は汚染物質を容易に放出し、ドライまたはドライに近いスタートでも比較的寛容です。その主な制限は機械的なものです。高い圧縮荷重が持続すると、人工高性能熱可塑性プラスチックよりもクリープが大きくなるため、中程度の荷重と温度に最適です。
PEEK は、より高い剛性、優れた耐クリープ性、および高温でのより強力な性能を備えています。多くの場合、より重い荷重、高速度、および寸法安定性が重要な用途に選択されます。乾燥条件下での摩擦は通常 PTFE よりも高いため、その周囲の潤滑設計はより重要な意味を持ちます。
| プロパティ | PTFEフェーシング | PEEKフェーシング |
|---|---|---|
| 摩擦傾向 | 非常に低い | 低から中程度 |
| 持続荷重下でのクリープ | より高い | 下位 |
| 耐薬品性 | 素晴らしい | とても良い |
| ドライスタート耐性 | 素晴らしい | 良い |
| 代表的な負荷範囲 | 中等度 | 中等度 to heavy |
| 代表的な温度範囲 | 中等度 | より高い |
実際的なルール: 頻繁なスタートと攻撃的なメディアが優勢な場合、通常は PTFE が最初の候補になります。負荷、速度、温度が重要な場合には、通常、PEEK がより安全な選択となります。
ポリマー製ティルティング パッド スラスト ベアリングの価値は、過渡現象時に最もはっきりと現れます。始動、停止、負荷変動、および短時間の潤滑中断は、金属面パッドが最も脆弱になる瞬間であり、固体ポリマー面が最大のマージンを提供する瞬間です。
低摩擦により界面での発熱が軽減されます。高速ティルティングパッドスラストベアリングでは、熱がすぐに除去されないと油膜が薄くなり、摩耗が促進される可能性があるため、これは重要です。低摩擦傾向のポリマー面は界面温度を安定に保つのに役立ち、付着に対する抵抗力により、ランナーが一時的に完全な流体力学的サポートを失った場合の焼き付きのリスクが軽減されます。
多くのポンプおよびプロセス用途には、金属表面を攻撃したり潤滑剤を劣化させる流体が含まれます。ポリマーフェーシングは幅広い媒体に耐性があるため、化学プラントのポンプや固形物が溶解した水を扱う装置に適しています。この抵抗は、腐食による磨耗に伴うかじりからもランナーを保護します。
チルトパッドの設計により、負荷がかかった状態で各パッドの角度を調整できます。この自動調整により、接触ゾーンにオイルを引き込み、安定した膜を構築する収束ギャップが生成されます。ポリマー面がこの形状と組み合わされると、ベアリングは、取り付けや熱膨張中に発生する小さな位置ずれを許容しながら、かなりの軸方向の力を伝えることができます。
ポリマー製スラストベアリングは、回転シャフトが軸方向の力を伝達するあらゆる場所に使用され、動作条件によっては金属面パッドが妥協となります。環境ごとに負荷、速度、流体化学のバランスが異なります。そのため、単一の表面材料がどこでも最適というわけではありません。
需要のピーク時に頻繁に起動して稼働する水処理ステーションの垂直ポンプを考えてみましょう。このタイプの代表的なケースでは、ドライスタートを繰り返した後、オリジナルのバビット スラスト パッドに擦り傷が見られました。 PTFE フェーシングを備えたポリマー製ティルティング パッド配置に切り替えた後、表面がカラーに材料を転写することなく短期間の境界接触を許容したため、始動時の損傷が減少しました。
ポリマー スラスト ベアリングを初めてレビューするエンジニアは、材料から始めて逆方向に作業することがよくあります。より信頼性の高いアプローチは、最初に動作エンベロープを定義し、それに基づいて直面する選択を行うことです。以下のシーケンスは、ほとんどのポンプとモーターの作業で実行可能な開始点です。
PTFE は、中程度の負荷、頻繁な始動、攻撃的な媒体、および最大剛性よりも可能な限り低い摩擦が重要となる用途に適しています。また、その表面は他の多くの代替品よりも時折の破片に耐えることができるため、汚染が考えられる場所でも強力な選択肢となります。
負荷が重い場合、速度が速い場合、または温度が大幅に上昇する場合には、PEEK が推奨されます。その耐クリープ性により、長いサービス間隔にわたってパッドの形状が安定し、傾斜設計が依存する収束ギャップを維持するのに役立ちます。
どんなに優れた表面材であっても、施工が不注意であれば性能が低下します。ランナーの平坦度、表面仕上げ、位置合わせはすべて、ポリマー製ティルティング パッド スラスト ベアリングが安定した動作に達するまでの時間に影響します。きれいな潤滑剤と制御された慣らし運転手順も同様に重要です。
制御された慣らし期間により、ポリマー表面がランナーに優しく適合します。この段階では、負荷と速度を段階的に増加させ、各段階で温度と振動を記録する必要があります。フィルムが確立される前の急激な負荷は、回避可能な早期摩耗の最も一般的な原因です。
PTFE および PEEK ベアリングは、実績のあるティルティング パッド スラスト ベアリングの形状と、金属パッドを損傷することが最も多い条件に耐えるフェーシングを組み合わせる実用的な方法を提供します。正しい選択は、負荷、速度、温度、メディア、および起動動作を明確に理解することによって決まります。これらの条件を早期に定義するエンジニアは、機械の全耐用年数にわたって確実に機能するフェーシングを選択する傾向があります。
主な利点は耐性です。ポリマー面は、金属面パッドに影響を与えることが多い即時的な擦り傷を発生させることなく、起動時、停止時、および低速動作中の短時間の境界接触を許容します。これにより、より広い動作マージンが得られ、不完全な潤滑による影響が軽減されます。
PTFE は一般に、乾燥状態または乾燥に近い状態では摩擦が低い傾向を示します。ただし、負荷、速度、温度が高い場合には、剛性と耐クリープ性によりパッドの形状が安定するため、PEEK の方が良い選択肢となります。正しい選択は、完全な動作範囲によって異なります。
垂直タービンポンプや大型遠心ポンプは一般的な例で、特に油圧推力が大きく、起動時または停止時に潤滑供給が中断される可能性があります。ベアリングは推力の大きさと圧送される流体に適合する必要があります。
多くの場合、その通りですが、キャリアの形状、ピボットのタイプ、ランナーの仕上げ、およびクリアランスを最初に確認する必要があります。改造はエンジニアリング変更として扱われ、新しいフェーシングが機械の実際の負荷、速度、温度データに対して検証される必要があります。
スラストすべり軸受は、転動体ではなく、潤滑膜に依存する滑り界面を通じてアキシアル荷重を伝えます。すべり軸受は一般に、衝撃荷重や高速度によく耐え、転がり疲労を受けませんが、潤滑と表面状態には細心の注意が必要です。
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