"Теплосток Пластик " теплорассеивающие (теплопроводящие ) пластмассы

УЗЛЫ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

Узел трения скольжения - древнейшее изобретение человечества ( намного опередившее колесо ) было и по прежнему является одним из наиболее востребованных и тиражируемых механических устройств

В сравнении с технически более совершенными узлами трения качения ( шариковые, роликовые подшипники ) узлы трения скольжения имеют свои преимущества :

- надежность ( только две детали )
,
- способность работы в экстремальных условиях ( химически агрессивные и абразив содержащие среды , вакуум
)
- низкая себестоимость .

Важнейшим вопросом при конструировании узлов скольжения является подбор материалов для трущихся пар
. Как правило , подбираются материалы с разными параметрами твердости . При этом происходит " прирабатывание" более мягкого материала к микронеровностям твердого ( классическое сочетание: сталь- бронза), минимизируется сопротивление передвижению одного тела по поверхности другого ,уменьшается выделение тепловой энергии в зоне контакта .
Уменьшению потерь на трение способствует введение в узлы скольжения третьего тела - смазки . Однако ,организация постоянного подвода смазок требует либо усложнения конструкции либо увеличения затрат на периодическую сборку-разборку для замены этих смазок .

Чтобы избежать этого применяют пару "металл - пластмасса"

Такое сочетание позволяет значительно снизить коэффициент трения ,снизить шумы и вибрацию , работать в химически агрессивных и абразив содержащих средах ,вакууме , исключить "задиры", а главное избежать применения смазок.

Однако есть два фактора , которые ограничивают широкое применение пластмасс в узлах трения:

- низкая теплопроводность ( не позволяет отвести из зоны контакта неизбежно выделяющиеся тепло трения , излишки которого нагревают полимер до температуры плавления - разрушения поверхности трения и соответственно выхода из строя всего узла трения )





- большой -100X 10exp-6 m\m K ( по сравнению с металлами12-22X 10exp-6 m\m K ) коэффициент термического расширения ,из за этого невозможно иметь постоянный зазор между деталями, обеспечить стабильность работы в широком диапазоне температур , предотвратить подтекание рабочих жидкостей.

ТЕПЛОРАССИВАЮЩИЕ ПЛАСТМАССЫ лишены этих недостатков и ,поэтому являются идеальным выбором в парах трения " металл-пластмасса" .

Выделяющееся в зоне " трения - контакта " тепло эффективно (за счет многократно увеличенной теплопроводности ) отводится на периферию и не приводит к разрушению подшипника.

Это позволяет резко повысить либо линейные скорости скольжения либо нагрузки.

В этом видеофрагменте (Coolpolymers) визуализированы температурные поля возникающие про работе двух одинаковых по геометрии пар трения на основе обычных пластмасс ( слева ) и теплорассеивающих ( справа )


Отчетливо видна разница в тепловом поведении- у теплорассеивающих пластмасс фактически отсутствуют зоны перегрева ( они окрашены в оранжевых цвет )

Интегральным показателем характеристик трения пары "металл-теплорассеивающая пластмасса" является т.н PV фактор ( соотношение нагрузки и скорости скольжения )

Для обычных пластмасс тпичные значения фактора PV ( например для полиамидов )
находятся в интервале 0,1-0,3, МПа х м/с

Применение теплорассеивающих пластмасс с дополнительно введенными "смазывающими" компонентами
позволяет существенно ( в 50 раз ! ) увеличить PV фактор до значений 5-10, МПа х м/с

Характерный для теплорассеивающих пластмасс низкий коэффициент линейного термического расширения 10 X 10exp-6 m\m K ( меньше чем у бронзы ,алюминия и нержавеющей стали ) позволяет реализовать в подшипниказ минимальный зазор между трущимися деталями (это важное преимущество при работе в жидких средах,усторойствах с перепадом давления) позволяет свести к минимуму нежелательные протечки.




При использовании полимерных матриц на основе современных суперконструкционных полимеров , рабочие температуры этих узлов трения достигают значений 200-250 град С, обладая при этом выдающейся химстойкостью ( не растворяются ни в одном из известных растворителей )

В отличие от известных и хорошо себя зарекомендовавших тонких полимерметаллических подшипниковых лент ( они требуют усложнения конструкции , приклеивания их к рабочей поверхности ) конструкции подшипникав на основе теплорассивающих пластмасс предельна просты, технологичны и надежны .

Напримерв в качестве подшипниковых гнезд может быть использован сам корпус изделия отлитый из теплорассеивающих пластмасс.
Такой подход позволяет создавать малогабаритные, легкие надежные редукторы , работающие в агрессивных средах.

Итог
теплорассеивающие пластмассы позволяют создавать исключительно надежные высоконагруженные самосмазывающиеся узлы трения
работающие в условиях вакумма , абразивосодержащих и агресивных средах .