Si alguna vegada heu provat de fer lliscar una caixa pesada per un terra aspre, sabeu que la fricció és l'enemic del moviment suau. A la maquinària, aquesta mateixa fricció roba energia, crea calor i desgasta les peces. Els coixinets són la solució senzilla però intel·ligent a aquest problema.
Anem a veure com ho fan realment, els diferents tipus que trobareu i què fa que un coixinet sigui més eficaç que un altre per combatre la fricció.
Primer, què fa la fricció a la vostra màquina?
En poques paraules, la fricció es produeix sempre que dues superfícies es mouen una contra l'altra. En un motor o un motor, això sol estar entre un gireixi l'habitatge que la sustenta. La fricció no controlada condueix a:
· Energia malgastada- La vostra màquina treballa més per vèncer la resistència.
· Acumulació de calor– que pot danyar els lubricants i deformar components.
· Desgast ràpid– la mòlta de metall contra metall mai acaba bé.
El truc bàsic: lliscament vs
El principi fonamental és senzill:fricció de rodamentés molt inferior africció lliscant.
Penseu a empènyer la mateixa caixa pesada. Si l'arrossegues (lliscant), és difícil. Si hi poses un joc de rodets o barres rodones a sota (enrotllant), es mou molt més fàcil.
Això és exactament el que fa un coixinet. En un típicrodament de boles, boles d'acer esmolades de precisió-roden entre anpista interior(connectat a l'eix) i anpista exterior(fixat a la carcassa). La càrrega és transportada pel moviment de rodament, no per superfícies que es molen entre si. Una pel·lícula fina delubricantaleshores evita que les boles metàl·liques toquin realment les pistes, reduint encara més la fricció i emportant la calor.
Les famílies principals: diferents eines per a diferents feines
No totes les màquines necessiten la mateixa solució. Aquí teniu una guia ràpida dels principals tipus amb els quals trobareu:
1. Coixinets d'elements rodants (tipus de boles i rodets)
Aquesta és la família més comuna. Ells fan servirelements rodants(boles o rodets) entrepans entre vies de rodadura. Són excel·lents en el maneigcàrregues radials(perpendicular a l'eix) i, segons el disseny,càrregues axials(al llarg de l'eix). Els trobareu a tot arreu, des de rodets transportadors fins a rodes de cotxes i caixes de canvis.
2. Coixinets lliscants (coixinets lliscants)
Aquests són el disseny més senzill-només una màniga (sovint anomenada acasquillo) entre l'eix i la carcassa. Ellsferdepenen del lliscament, però una pel·lícula d'oli a pressió separa les superfícies. Són increïblement resistents i poden suportar càrregues massives, per això els trobareu en motors (coixinets de biela) i maquinària pesada. El canvi-? Necessiten un subministrament d'oli constant i d'alta pressió-.
3. Coixinets fluids
Aquests porten la idea de "sense contacte" al següent nivell. Utilitzen una fina capa de gas a pressió (com l'aire) o líquid per fer levitar l'eix. No hi ha contacte físic, de manera que la fricció és increïblement baixa. Els trobareu en engranatges de-precisió molt alta o d'alta-velocitat, com ara rectificadores de precisió, discs durs d'ordinadors i alguns equips mèdics.
4. Coixinets magnètics
Aquesta és la solució d'alta-tecnologia. Els electroimants leviten l'eix giratori, de manera que literalment no hi ha contacte físic ni fricció mecànica. S'utilitzen en les aplicacions més exigents-com ara turbines d'alta-velocitat, compressors de gas natural i emmagatzematge d'energia del volant. Són complexos i requereixen sistemes de control, però per velocitat pura i sense desgast, no es poden superar.
Què separa un bon lluitador de fricció-d'un de gran?
Fins i tot dins d'un tipus de coixinet, alguns són millors per minimitzar la fricció que d'altres. Això és el que estan ajustant els enginyers:
· Materials:No es tracta només de força. Materials avançats comPTFEo polímers especials en gàbies redueixen la fricció de lliscament internament.Boles de ceràmica(en els coixinets híbrids) són més lleugers i suaus que l'acer, que redueix la fricció a altes velocitats.
· Geometria interna:La forma de les vies de rodadura, la mida i el nombre d'elements rodants, i eldisseny de gàbiatots influeixen en com interactuen els components i quanta energia es perd a causa de la fricció interna.
· Lubricació:Aquest és l'heroi no reconegut. La dretalubricant-Ja sigui oli, greix o fins i tot una pel·lícula sòlida-crea aquesta capa de separació crítica. Els enginyers estan treballant fins i tot en recobriments avançats comgrafèper aconseguir una "super-lubricitat" en el futur.
