oem:降低生产和维护成本

新的轴承技术在寻求降低自身生产成本和终端用户维护的制造商中找到了归宿。

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由马特·Mowry易格斯产品经理

2011年6月30日,

润滑相关轴承故障的类型。资料来源:SKF美国公司，通过igus

一件自动化机械的设计涉及一系列的技术。在大多数情况下，机器设计方面往往得到最多的关注是各种运动控制和机器人组件或软件和机器接口。工业机械最容易被忽视的一个方面是:轴承，这也是oem及其客户实现长期盈利能力的关键组成部分。

虽然不像机器人或软件那样性感，但轴承是任何运动控制系统中结缔组织的关键部分。它们的普遍性常常导致在指定机器组件时忽略它们。通过多年的实践，许多工程师倾向于依赖于他们已经成功工作多年的众所周知的轴承选项。

例如，工程师们对传统润滑轴承的信任并非一无是处。即使在过去的十年中轴承技术取得了所有的进步，当涉及到高负荷、高速、高温或精密应用时，润滑轴承仍然是首选。

在这些应用之外，经常被忽视的是许多机器使用非润滑轴承的选择。通过在可能的情况下消除对润滑的需求，原始设备制造商可以降低生产成本，同时让他们的设备更有市场，并降低终端用户的运营成本。

当工程师选择在自动化机械中使用润滑或非润滑轴承时，轴承润滑的问题不是小事。美国SKF公司(一家轴承、密封件、滚珠和滚柱螺钉及其他工业设备的制造商)最近的一项研究发现，54%的轴承故障与润滑有关(见图表)。在麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的另一项研究中，据估计，由于润滑不良而损坏的制造设备的停机和维修，每年(整个美国行业)大约损失2400亿美元。

所以对于那些选择非润滑轴承的机器，这些选择看起来像什么，它们是如何工作的?

自润滑的选择

自润滑塑料轴承由高性能聚合物制成，与滚动元件轴承不同，它们是滑动而不是滚动。这些轴承包括一个基础聚合物优化纤维增强和固体润滑剂。纤维增强增加了承载能力和耐磨性。轴承中的固体润滑剂从轴承转移到轴的微光洁度，以减少摩擦。

操作时不需要外部的油或润滑脂;自润滑轴承工作完全干燥。因此，它们更常用于需要清洁、无油操作的实验室和食品加工机械。塑料轴承也被证明在肮脏的环境中表现良好，因为它们不含吸引灰尘和污垢的油。

成本因素

虽然它们不需要润滑，高性能、自润滑塑料轴承确实有时需要更换。当这种情况发生时，可以用整个循环球轴承成本的一小部分购买替换部件(一个小的、廉价的塑料套筒)。

此外，塑料轴承不需要安装球轴承所需的加工和其他工艺。它们更便宜，不需要润滑脂配件，管线或泵。塑料轴承也可以用于较便宜的轴系，如铝或冷轧钢。

一些公司提供在线计算器预测轴承寿命，以确保选定的轴承是理想的应用;这消除了测试的需要，并节省了时间和错误的材料选择。你可以在这里找到这些计算器的例子http://www.pacamor.com/technical/lifeandload.php和http://www.ahrinternational.com/bearing_life_calculator.htm．

应用健身

很少有机器系统组件在所有环境中都是可用的，塑料轴承也不例外。塑料轴承不是一个可行的系统设计组件的一些应用包括:

•高负荷与高速度，因为这些导致过度的摩擦热积累和磨损。

•高度悬臂负载。由于自润滑塑料轴承滑动(不像滚动的球轴承)，具有较高摩擦系数的线性应用可能导致高度悬臂载荷或驱动力的不均匀运动。

•非常精确的应用程序。塑料轴承比球轴承有更高的运行间隙，有时为0.001英寸。.002-in。，因此对于需要极端精度的应用程序来说并不理想。

•极端温度。塑料轴承不推荐用于长期温度超过484华氏度的应用。

除了上面列出的这些应用之外，自润滑轴承的最终用途包括:

•恶劣、极端的环境，如农业和户外设备。

•敏感、清洁的环境，如生物技术、实验室机器和医疗设备。

清洗应用于包装和食品加工。

•对重量敏感的应用，其目标是减少燃油消耗和/或降低运动部件的惯性。

•塑料轴承领域应用

如上所述，塑料轴承已被证明是可行的工程选择，有许多应用。以下是如何在各种运动应用中使用特定塑料轴承的简要概述。

农业

农用“拾取播种机”设备的制造商最初在其拾取播种机中使用带有石墨塞的浸油青铜轴承，该设备用于创建单独的种植行，使用步行轨距轮来提供一致的种植深度。青铜轴承产生了两个独立的问题——一个在西海岸，一个在东海岸——这需要每季度更换两到三次轴承。在西海岸，由于土壤中大量火山灰造成的研磨条件，青铜轴承出现了高磨损和过早失效。在东海岸，空气中的高盐含量导致腐蚀和癫痫发作。

为了解决这个问题，制造商用igus的滑动自润滑塑料轴承替换了采摘机上的所有144个青铜轴承。据制造商称，镐臂的使用寿命增加了500%到600%。作为OEM的另一个好处，滑动轴承成本比青铜轴承低70%至80%。

包装

一家专业从事垂直、成型、填充和密封包装设备的制造商制造的机器能够达到每分钟160次循环，承受高达15磅的负载，同时以750英尺/分钟的速度运行。这家制造商在使用这些轴承的一些机器上经历了划痕轴和泄漏油脂后，从使用金属线性球轴承。自从用igus的自润滑DryLin R线性滑动轴承取代这些线性球轴承以来，线性轴套已经超过了1000万循环标记在一些公司的包装机器上很少或没有明显的磨损。

医疗

来自马萨诸塞州伍斯特理工学院的一组研究人员开发了一种专用的磁共振成像兼容的压电驱动机器人。

为了方便不同类型的运动，机器人使用了DryLin线性导轨系统和滑动塑料自润滑滑动轴承。所述直线导轨便于定位模块的平移运动，从而为机器人的导针器提供大体定位。针驱动器是该系统的重要组成部分，因为它可以使针套管(一种插入患者Äôs体腔的柔性管，用于mri引导的诊断和治疗)进行旋转和平移运动。

该导针器具有导针套、夹头锁定机构和无源光学跟踪基准架。在驱动器的前后使用两个塑料滑动轴承来约束滚针导轨。该轴承使机器人的电机利用夹头机构通过同步带旋转针。这种旋转针旨在减少组织损伤，同时提高瞄准精度。另外10个滑动轴承被用来创建一个旋转关节，也称为销关节或铰链关节，以提供单轴旋转。

所选的直线导轨由硬阳极化铝导轨、车厢和高性能塑料滑动元件组成，不会干扰MRI程序。线性滑块操作时没有混乱的润滑，这在无菌医疗环境中是很重要的。对于存在安装空间问题的应用程序，它们也具有较低的特点。

使用的特定塑料滑动轴承由符合fda规定的聚合物组成，专门设计用于接触食品或药物的应用。