Faktor apa yang biasanya membatasi kecepatan maksimum bantalan bola dalam alur PU

Faktor Pembatas Profesional dari Kecepatan Pembatas Bantalan Bola Alur Dalam PU

Bantalan bola dalam alur PU (poliuretan) banyak digunakan dalam aplikasi spesifik karena sifat pengurangan getaran dan kebisingannya yang sangat baik serta ketahanan aus. Namun, dibandingkan dengan bantalan baja tradisional, kecepatan pembatasnya biasanya tunduk pada pembatasan yang lebih ketat karena sifat lapisan luar PU. Analisis profesional menunjukkan bahwa batas kecepatan bantalan bola dalam alur PU terutama diatur oleh empat faktor berikut.

Keterbatasan Termodinamika Bahan PU

Faktor pembatas inti bantalan bola dalam alur PU terletak pada sensitivitas bahan poliuretan terhadap panas dan suhu.

1. Pembangkitan Panas Gesekan dan Akumulasi Suhu

Ketika bantalan beroperasi pada kecepatan tinggi, panas dihasilkan oleh gesekan antara elemen gelinding dan jalur balap, serta oleh deformasi elastis dan pemulihan lapisan luar PU. Pada bantalan bola dalam alur PU, lapisan luar PU merupakan konduktor panas yang buruk, dan efisiensi pembuangan panasnya jauh lebih rendah dibandingkan dengan cincin luar logam.

Efek Akumulasi Panas: Panas yang dihasilkan sulit dihilangkan dengan cepat, menyebabkan suhu pengoperasian bantalan secara keseluruhan meningkat tajam.

Pelunakan Suhu: Sifat mekanik bahan PU (terutama poliuretan termoplastik (TPU)) sangat sensitif terhadap suhu. Setelah suhu transisi kaca atau suhu defleksi panas spesifik (biasanya jauh lebih rendah daripada baja) terlampaui, kekerasan, modulus elastisitas, dan kapasitas menahan beban lapisan luar PU akan menurun dengan cepat.

Deformasi Permanen: Temperatur tinggi juga mempercepat penuaan termal dan deformasi permanen pada material PU, menyebabkan berkurangnya keakuratan profil cincin luar, semakin memperburuk getaran dan gesekan, menciptakan lingkaran setan yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan bantalan dan membatasi pengoperasian kecepatan tinggi.

2. Perekat Tahan Panas

Kekuatan ikatan antara lapisan luar PU dan cincin bantalan baja bagian dalam juga sensitif terhadap suhu. Suhu tinggi dapat menyebabkan kegagalan perekat, debonding, atau terkelupasnya PU. Setelah lapisan luar PU terpisah dari cincin baja, bantalan akan kehilangan kemampuan pengoperasiannya sepenuhnya. Oleh karena itu, suhu pengoperasian maksimum perekat menjadi salah satu hambatan yang membatasi kecepatan maksimum bantalan.

Stres Dinamis dan Sifat Elastis

Meskipun sifat elastis bahan PU menawarkan manfaat peredam getaran, bahan PU menjadi pembatas kecepatan utama di bawah tekanan dinamis tinggi.

1. Histeresis Elastis dan Kehilangan Energi

Lapisan luar PU mengalami deformasi elastis karena beban. Selama penggulungan terus menerus berkecepatan tinggi, deformasi dan pemulihan elastis ini terjadi pada frekuensi tinggi. Poliuretan menunjukkan efek histeresis yang signifikan, artinya energi hilang selama proses deformasi dan pemulihan, yang semuanya diubah menjadi panas.

Perkalian Panas: Dengan meningkatnya kecepatan, frekuensi deformasi meningkat, menyebabkan peningkatan kehilangan energi dan pembangkitan panas nonlinier. Ini adalah sumber utama akumulasi panas internal, yang secara langsung membatasi batas kecepatan atas.

2. Gaya Sentrifugal dan Deformasi

Untuk bantalan bola dalam alur PU sedang dan besar, gaya sentrifugal pada lapisan luar PU meningkat secara signifikan pada kecepatan sangat tinggi. Meskipun kepadatan bahan PU lebih rendah dibandingkan baja, gaya sentrifugal yang tinggi dapat menyebabkan ekspansi radial atau mulur pada cincin luar.

Masalah Stabilitas Dimensi: Deformasi ini dapat mengganggu kesesuaian antara bantalan dan lubang pemasangan, mengakibatkan pengoperasian bantalan tidak stabil, peningkatan getaran, dan bahkan kemungkinan pelepasan bantalan dari dudukan pemasangan, sehingga membatasi kecepatan aman dari perspektif desain mekanis.

Desain dan Pelumasan Bantalan Baja Internal

Kecepatan maksimum bantalan bola dalam alur PU juga dibatasi oleh desain dan pemeliharaan bantalan baja internalnya.

1. Jarak Internal dan Sangkar

Bantalan bola dalam alur PU biasanya didasarkan pada desain bantalan bola dalam alur standar. Jarak bebas radial internal dan tipe sangkar secara langsung mempengaruhi kecepatan maksimum.

Pemilihan Jarak Bebas: Selama pengoperasian kecepatan tinggi, suhu bantalan meningkat, menyebabkan cincin bagian dalam baja dan elemen gelinding mengembang, sehingga mengurangi jarak bebas. Jarak bebas yang tidak tepat (misalnya jarak bebas C2 yang terlalu kecil) dapat menyebabkan kemacetan pada suhu tinggi. Oleh karena itu, tingkat jarak bebas yang sesuai untuk kecepatan tinggi harus dipilih.

Bahan Sangkar: Kecepatan maksimum sangkar baja dan plastik (seperti nilon) berbeda. Sangkar nilon cenderung melunak dan berubah bentuk pada suhu tinggi, sehingga membatasi kecepatan maksimum bantalan.

2. Metode Pelumas dan Pelumasan

Kecepatan maksimum bantalan bola dalam alur PU juga dibatasi oleh kondisi pelumasannya.

Umur Gemuk: Gemuk pada bantalan yang telah dilumasi sebelumnya teroksidasi dan terurai dengan cepat pada suhu tinggi, memperpendek masa pakai gemuk, menyebabkan kegagalan pelumasan dan peningkatan gesekan yang tajam. Oleh karena itu, kecepatan harus dikontrol secara ketat dalam kisaran suhu pengoperasian maksimum gemuk.

Beban Eksternal dan Kondisi Pengoperasian

Kondisi eksternal mempunyai dampak komprehensif terhadap kecepatan maksimum bantalan PU.

1. Beban Radial dan Aksial

Beban dinamis ekivalen yang ditanggung oleh bantalan merupakan faktor kunci dalam menentukan kecepatan yang diijinkan.

Batas Beban Tinggi: Beban yang lebih tinggi meningkatkan tegangan kontak antara elemen gelinding dan jalur balap, meningkatkan deformasi elastis lapisan luar PU dan menghasilkan lebih banyak panas. Untuk mencegah cepat lelah atau kerusakan pada lapisan luar PU akibat tekanan yang berlebihan, kecepatan maksimum harus dikurangi.

2. Lingkungan Pembuangan Panas

Suhu sekitar dan kondisi pembuangan panas suatu bantalan secara langsung mempengaruhi rentang pengoperasian stabilnya. Dalam kondisi suhu lingkungan yang tinggi, margin kenaikan suhu bantalan berkurang, dan kecepatan harus dikurangi untuk mencegah panas berlebih dan kegagalan. Desain pembuangan panas yang baik (seperti struktur logam di sekitarnya atau pendinginan udara paksa) dapat meningkatkan kecepatan yang diijinkan sampai batas tertentu.