Ключевые факторы при выборе воды

Подшипники с водяной смазкой используются во многих отраслях промышленности, включая гидроэнергетику, судоходство, морскую промышленность, насосы, глубокие скважины большого диаметра и нефтехимическую промышленность (где обязательна безискровая работа), очистку воды и канализацию.

В любых условиях со временем у всех подшипников возникают проблемы. Подшипники с водяной смазкой создают особые проблемы для подшипников, а абразивная вода создает проблемы другого уровня.

Назначение любого материала подшипника — выступать в качестве временного интерфейса между неподвижным узлом и вращающимся валом. Материал подшипника не должен обладать слишком большим сцеплением (статическим трением, которое необходимо преодолеть, чтобы обеспечить относительное движение неподвижных объектов, находящихся в контакте), и быть достаточно жестким, чтобы выдерживать нагрузки, но не настолько жестким, чтобы повредить вращающийся вал. Выбор подшипника имеет решающее значение при рассмотрении этих свойств.

Независимо от того, изготовлены ли подшипники из металла, полимера/пластика или натурального материала, они должны работать бесперебойно и избегать технического обслуживания между плановыми простоями. Вот ключевые моменты, которые следует учитывать при выборе типа подшипника.

Зная, что конечной целью является снижение трения, идеальным вариантом будет найти материал, который имеет самосмазывающуюся глазурь, которая разрушает трение и затем легко переходит в гидродинамическое состояние. Лучше найти материалы, которые позволяют использовать только бегун и сам подшипник без внутренних шарикоподшипников, роликов или других движущихся частей.

Металлические подшипники, такие как бронза, латунь и баббит, имеют самый высокий коэффициент трения (COF) при запуске и обычно не используются под водой. Работа металлов, в том числе роликоподшипников из твердой стали, зависит исключительно от жидкой пленки масла или смазки, что затрудняет их правильное уплотнение в водной среде. Конфигурация смазанного подшипника имеет два основных риска: во-первых, разлив масла в воду, а затем, во-вторых, выход из строя при проникновении хотя бы 2 процентов воды.

Химия пластмасс и полимеров — это постоянный эксперимент с более чем 20 формулами. Пластиковые/полимерные материалы обычно имеют низкий коэффициент трения, но могут иметь длительную «ползучесть и разбухание», что может привести к тому, что валы будут с трудом преодолевать увеличивающееся рабочее трение или полностью заклинивать. Кроме того, абразивы в типичной речной воде могут привести к чрезмерному износу и выходу из строя этих материалов. В большинстве пластмасс и полимеров используются большие зазоры, которые приводят к преждевременному износу и образованию яйцеобразной формы износа на нижней части подшипника.

Натуральные материалы lignum vitae и каучук были представлены в качестве подходящего материала для подшипников в середине 1800-х годов и используются с тех пор. Lignum vitae имеет низкий коэффициент трения, а каучук - высокий, но оба преодолевают сцепление в присутствии воды. Одним из свойств lignum vitae является его гваяковая смола, которая создает глазурь, позволяющую ему самосмазываться при подаче воды в подшипник. Именно эта характеристика позволяет lignum vitae работать в глубоких колодцах, поскольку вода поднимается снизу и покрывает подшипник.

Материал подшипника должен иметь высокую прочность на сжатие, чтобы предотвратить выдавливание материала и выдерживать краевую нагрузку. Низкая прочность на сжатие может привести к деформации и чрезмерному зазору.

Желательна высокая усталостная прочность или ударная вязкость, чтобы избежать поверхностных трещин в металле и гидролиза пластмасс, когда вода разрушает химические связи. Гидролиз приводит к порче пластика и внесению загрязнений. Ключевой особенностью натуральных материалов, каучука и lignum vitae, является высокая эластичность и прочность, что позволяет примесям мигрировать и смывать их в канале охлаждающей воды. Молекулярная структура и высокая плотность lignum vitae, связанных в клеточную структуру, окруженную гваяковой смолой, придают ему особую прочность. Благодаря своей твердости, близкой к алюминию, lignum vitae может без фильтрации справляться с абразивами в коричневой воде.

Это гарантирует, что размеры подшипника останутся постоянными в периоды изменения температуры.

Материал подшипника должен быть достаточно эластичным, чтобы позволить подшипнику вернуться в исходную форму после снятия напряжения, которое может вызвать временную деформацию, перекос и перегрузку. Многие валы не идеальны. Это придает валу кулачковый эффект, который может вызвать удары по подшипнику, что делает память важной характеристикой.