Vòng bi trơn được sử dụng trên một loạt các ứng dụng hàng không vũ trụ để giúp đạt được hiệu quả nhiên liệu tốt hơn, kéo dài thời gian bảo trì và giảm lượng khí thải carbon. Những ứng dụng này bao gồm lắp đặt trong các hệ thống cánh máy bay (cánh, cánh lướt gió và thanh), điều khiển chuyến bay, điều khiển buồng lái, bộ phận phụ trợ, thiết bị hạ cánh, hệ thống cửa và nội thất máy bay (ghế, thùng, chốt và điểm bản lề). Vòng tay đơn giản của chúng tôi thậm chí có dấu chân trên sao Hỏa, ông Brett Ricci, Giám đốc tài khoản chiến lược hàng không vũ trụ GGB cho Bắc Mỹ cho biết. Sinh hoạt ở nhiệt độ từ -200 ° C đến 8080 ° C, vòng bi trơn của chúng tôi đã đóng vai trò là thành phần treo chính trong nhánh khoan robot của Curiosity Mars Rover của NASA kể từ năm 2012.
Cũng ấn tượng không kém, tất cả các ứng dụng này đều được phục vụ chỉ bằng hai loại vòng bi trơn: composite kim loại-polymer và sợi gia cường (FRC).
Vòng bi kim loại-polymer
Vòng bi kim loại-polymer bao gồm một mặt sau bằng kim loại bên ngoài với cấu trúc bên trong bằng đồng xốp được phủ một lớp nhựa polymer. Mỗi phần của cấu trúc này góp phần vào các đặc tính chung của các ổ trục này: lớp lót polymer cung cấp các đặc tính bôi trơn với độ ma sát và mài mòn thấp; cấu trúc bên trong bằng đồng cung cấp cơ chế để chứa lớp lót polymer đồng thời truyền tải và nhiệt; và lớp nền kim loại cung cấp độ bền cơ học. Vòng bi kim loại-polymer được làm trong hai loại: tự bôi trơn và bôi trơn trước.
Vòng bi tự bôi trơn có một lớp lót mịn, dựa trên PTFE được chuyển đến bề mặt giao phối trong quá trình hoạt động, tạo thành một màng bôi trơn. Điều này dẫn đến hao mòn rất tốt và hiệu suất ma sát thấp trong một phạm vi tải trọng, tốc độ và nhiệt độ rộng trong điều kiện chạy khô. Vòng bi được bôi trơn trước sử dụng các vật liệu khác nhau cho lớp lót này và bao gồm các vết lõm tròn chứa đầy dầu mỡ trước khi vận hành.
Kim Evans, một trong những kỹ sư ứng dụng hàng không vũ trụ của GGBs, Kim Evans, một trong những kỹ sư ứng dụng hàng không vũ trụ của GGBs. Tôi muốn nói rằng đó là tiêu chuẩn công nghiệp cho các thanh chống máy bay hạ cánh.
Vòng bi composite cốt sợi (FRC)
Vòng bi FRC bao gồm một lớp lót tự bôi trơn được hỗ trợ bởi sợi thủy tinh cường độ cao liên tục. Để đảm bảo chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, vòng bi FRC sử dụng hai dạng lót khác nhau: sợi và băng keo. Một lớp lót sợi cung cấp khả năng chống mài mòn cao và cải thiện khả năng xử lý các cú sốc và sai lệch. Do hàm lượng PTFE lớn hơn, một lớp lót băng cũng cung cấp khả năng tốc độ cao hơn và khả năng gia công được cải thiện. Bất kể lớp lót, tất cả các vòng bi FRC đều tự bôi trơn thông qua việc sử dụng chất bôi trơn khô. Phương pháp bôi trơn này dẫn đến hệ số ma sát thấp, tốc độ mòn thấp và khoảng thời gian bảo trì kéo dài, vì việc bôi trơn lại là không cần thiết. Ngoài ra, vòng bi FRC có thể hoạt động trong một phạm vi nhiệt độ rộng và cũng có khả năng chống axit, bazơ, dung dịch muối, dầu, nhiên liệu, rượu, dung môi và khí.
Vòng bi FRC có thể có lớp lót tự bôi trơn ở đường kính trong hoặc ngoài và có thể chứa mặt bích hoặc rãnh có hoặc không có lớp lót. Vòng đệm FRC, tấm và các hình thức tùy chỉnh khác cũng có sẵn để phục vụ các ứng dụng khác nhau. Sự linh hoạt và thông số kỹ thuật của các sản phẩm FRC này làm cho chúng trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho hầu hết các ứng dụng tải nặng, tốc độ thấp, dao động, theo ông Liz Klepach, Giám đốc sản phẩm FRC của GGB.
Sản xuất ổ trục
Vòng bi kim loại-polymer được sản xuất bằng một loạt các công nghệ kết hợp lớp lót bằng kim loại bằng thép hoặc đồng, bột đồng và lớp lót polymer. Để bắt đầu, một cuộn kim loại sao lưu được đưa qua một máy áp dụng bột đồng sang một bên thông qua việc sử dụng nhiệt nhiệt một quá trình được gọi là thiêu kết. Dải thiêu kết sau đó được làm mát và sẵn sàng để ngâm tẩm. Ngâm tẩm là ứng dụng của một lớp lót polymer lên dải thiêu kết và có thể được thực hiện với polymer ở dạng bột nhão hoặc dạng băng. Theo Evans, vòng bi tự bôi trơn của GGB, một cánh tay cơ học thả polymer vào dải thiêu kết, sau đó được lăn ra qua các máy xuôi dòng để tạo ra lớp lót tự bôi trơn trơn tru. Lớp lót vòng bi được bôi trơn trước GGB được làm bằng băng polymer được dán trực tiếp lên dải thiêu kết.
Quá trình ngâm tẩm cho cả hai dạng polymer bao gồm một loạt các hoạt động cán, gia nhiệt và làm mát để tạo ra một dải polymer-kim loại có bề mặt nhẵn. Sau khi ngâm tẩm, dải được hoàn thành và cuộn lại để tạo hình sau này thành các sản phẩm ổ trục. Như Evans giải thích, quá trình tạo hình này sử dụng quá trình tạo hình cuộn hoặc ép, tùy thuộc vào kích thước vòng bi, để tạo ra một sản phẩm mịn, hình trụ.
Vòng bi FRC được sản xuất thông qua quy trình cuộn dây sử dụng máy cuộn tự động. Đối với vòng bi có lớp lót trên đường kính bên trong, vật liệu lót trước tiên phải được áp dụng cho chiều dài của trục gá. Đối với các sản phẩm lót vết thương, điều này được thực hiện bởi một máy cuộn được liên tục cung cấp các chuỗi sợi có độ bền cao được bọc trong nhựa epoxy bôi trơn bên trong. Đối với các sản phẩm lót băng, một băng dính PTFE được áp dụng trên trục gá. Sau khi lớp lót cơ sở này được áp dụng, lớp nền bằng sợi thủy tinh được quấn quanh trục gá thông qua việc sử dụng máy cuộn tự động. Khi lớp nền này đạt đến độ dày cần thiết, trục gá được loại bỏ và sau đó được xử lý trong lò nướng. Quá trình này làm cứng cuộn dây quanh trục thành một ống rắn. Tại thời điểm này, đường kính bên trong là mịn và hoàn thành trong khi đường kính bên ngoài là thô và quá khổ. Để hoàn thành đường kính bên ngoài, nó được hạ xuống kích thước cuối cùng mong muốn của nó. Sau đó, ống được cắt để tạo ra nhiều vòng bi thành phẩm có các cạnh được gỡ ra khi cần thiết. Kích thước và đường kính của các trục được sử dụng trong quá trình này có thể khác nhau, theo Kle Klepach, để đạt được các kích thước khác nhau dựa trên nhu cầu của khách hàng.
Xu hướng hướng tới vòng bi tự bôi trơn
Như đã đề cập trước đây, nhiều mô hình ổ trục trơn được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, hầu hết chúng đều tự bôi trơn. Vòng bi tự bôi trơn sử dụng chất bôi trơn khô được áp dụng trước, thường là PTFE, thay cho chất bôi trơn lỏng truyền thống. Chất bôi trơn khô không yêu cầu sử dụng lại và do đó đòi hỏi ít bảo trì hơn so với vòng bi truyền thống. Điều này làm cho chúng cực kỳ hiệu quả trong các ứng dụng mà việc bảo trì bôi trơn lại sẽ gặp khó khăn. Chất bôi trơn khô cũng có thể hoạt động trong điều kiện mà chất bôi trơn chất lỏng không hiệu quả, chẳng hạn như môi trường dễ bị ăn mòn khí, bụi bẩn và bụi; nhiệt độ cao; nhiệt độ đông lạnh; sự bức xạ; áp lực cực độ; hoặc máy hút bụi, tất cả đều là những mối nguy hiểm được tìm thấy trong ngành hàng không vũ trụ. Do những lợi ích này, không có gì ngạc nhiên khi vòng bi tự bôi trơn đang được sử dụng so với vòng bi kim loại truyền thống cả ở đây trên Trái đất và hơn thế nữa trong các ứng dụng sau:
Trong các thanh chống máy bay hạ cánh,hoặc giảm xóc, trong đó họ loại bỏ nứt thang và thiệt hại nhiệt trên bề mặt thanh chống. Vòng bi polymer-kim loại được hỗ trợ bằng đồng DU-B của GGB đã được một trong những nhà sản xuất máy bay thương mại hàng đầu thế giới lựa chọn sử dụng trong tất cả các sản phẩm hiện tại của thanh chống hạ cánh do khả năng chịu tải cao, khả năng chống ăn mòn và tăng tuổi thọ linh kiện.
Trong hỗ trợ mặt đất máy bay,trong đó yêu cầu thiết bị đáng tin cậy để đảm bảo các chuyến bay khởi hành an toàn và đúng giờ. Theo Klepach, HSG của GGB [GAR-MAX cường độ cao®] Vòng bi FRC được tìm thấy trong các ứng dụng loại kéo cắt, xử lý tải trọng đáng kể trong các hoạt động không liên tục, thường trong khi tiếp xúc với các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Loại ổ trục này cung cấp cường độ nén tối đa lên tới 620 MPa (90.000 PSI) và ma sát phù hợp hơn so với vòng bi bằng đồng mỡ bôi trơn với lợi ích bổ sung là chống mài mòn và chống ăn mòn. Điều này giúp kéo dài thời gian bảo trì và nâng cao hiệu quả của các dịch vụ hỗ trợ mặt đất máy bay.
Trong Rover tò mò của NASA,Mars Rover lớn nhất và thành công nhất cho đến nay. Như Ricci nói, vòng bi cần thiết của mũi khoan Curiosity có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt của sao Hỏa, dao động trong khoảng từ -153 ° C đến 20 ° C và không khí. DU®vòng bi được chọn do khả năng chống mòn cao, khả năng hoạt động thoải mái trong nhiệt độ của Sao Hỏa và khả năng phục hồi đối với bụi và mảnh vụn. Hoạt động của máy khoan cầm tay này rất quan trọng đối với việc phát hiện ra rằng Sao Hỏa từng có điều kiện phù hợp với sự sống của vi sinh vật.
GGB cũng đã làm việc với Airbus, Airbus Helicopters, Boeing, Lockheed Martin, các công ty hàng không vũ trụ tư nhân, quân đội và các nhà sản xuất máy bay tư nhân khác để tạo ra các giải pháp tùy chỉnh cho nhu cầu mang đơn giản của họ.
Các giải pháp mang đồng bằng cung cấp cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ giảm trọng lượng và không gian, tăng cường hiệu quả năng lượng, cải thiện sức mạnh và an toàn và tăng nhiệt độ vận hành cho các ứng dụng trên mặt đất, trên không và ngoài vũ trụ.