Pamiętasz trójramienne ręczne fidget spinnery, obracające się za pomocą zaledwie pstryknięcia nadgarstka i wirujące bez końca między palcami, które stały się topowym terapeutycznym gadżetem low-tech 2017 roku?
Jak to się stało, że obracał się tak szybko bez zatrzymania? Jaka fizyka za tym stała?
Fidget Spinner- Jedno z najpopularniejszych urządzeń w ostatnich latach
Jednym (może dwoma) słowami - łożyska kulkowe.
Kiedy dwa obiekty przesuwają się względem siebie, tarcie uniemożliwia im płynny ruch. Ale kiedy toczymy obiekt o inną powierzchnię, tarcie toczne okazuje się być znacznie słabsze niż tarcie ślizgowe, ponieważ punkt styku pomiędzy dwoma powierzchniami jest bardzo nieznaczny.
Łożyska kulkowe charakteryzują się wyjątkowo niskim tarciem. Pomyśl o mechanizmach zegarków, wałach silników odrzutowych i kołach deskorolek; wszystkie one posiadają łożyska kulkowe o różnych klasach i współczynnikach tarcia.
Nawet fidget spinnery mają te łożyska kulkowe w samym środku zabawki, pomiędzy "wewnętrznym biegiem" i "zewnętrznym biegiem" zabawki. Tak więc, zastępując tarcie ślizgowe tarciem tocznym, małe kulki łożyskowe są używane do zmniejszania tarcia ruchomych części maszyny lub urządzenia.
Innymi słowy, łożyska są używane do zapewnienia lepszego ruchu liniowego lub obrotowego wokół stałej osi.
Jednakże, wysokiej jakości łożyska kulkowe to kwestia precyzji. Te łożyska kulkowe są drobno szlifowane i obrabiane z zachowaniem wysokich tolerancji dla polerowanego wykończenia. Dlatego szukając zaufanych dostawców łożysk kulkowych w Singapurze ma kluczowe znaczenie dla długotrwałego, beztarciowego ruchu maszyn.
Jak łożyska kulkowe są w stanie zmniejszyć tarcie?
Pierścienie i łożyska kulkowe są precyzyjnie obrabiane do wysokich tolerancji i okrągłości. Te łożyska kulkowe i szyny kulkowe (bieżnie) są nadmiernie polerowane, aby zapewnić płynny obrót. Zmniejsza to moment tarcia, lub można powiedzieć opór toczenia.
Chociaż łożyska niesmarowane mają najmniejszy opór toczenia lub tarcia, ale wysokiej jakości stalowe łożyska kulkowe wymagają smarowania, dopóki prędkości toczenia nie staną się bardzo niskie.
Używając oleju o niskim momencie obrotowym, te łożyska kulkowe są smarowane w oparciu o czas pracy i prędkość maszyny i mogą wymagać ciągłego smarowania smarem lub środkami smarnymi. W rzeczywistości, łożyska bez odpowiedniego smarowania może spowodować przedwczesną awarię.
Alternatywą dla niego jest łożysko osłonięte, wstępnie nasmarowane łożysko kulkowe ze smarem o niskim momencie obrotowym (tarcie), aby zapewnić stały film olejowy między bieżniami i kulkami, jednocześnie wypromieniowując ciepło w punktach styku.
Bez łożysk kulkowych, byłoby nadmierne wytwarzanie energii cieplnej i hałasu. Weźmy na przykład koło pojazdu zamontowane na nieruchomym wale bez łożyska kulkowego, wewnętrzne koło ocierałoby się o wał powodując tarcie, a tym samym zatrzymanie ruchu. Co więcej, stały kontakt metalu z metalem prowadzi do zużycia i generowania energii cieplnej (a także hałasu).
Na szczęście, mamy wystarczająco dużo technologii niskiego tarcia, aby ruchy gładkie i bez tarcia w czasie.
Gdzie są używane łożyska kulkowe?
Znalezione w szerokiej gamie zastosowań, łożysko kulkowe jest opłacalne dla człowieka branż i produktów. Ten typ łożyska jest zwykle używany w aplikacjach, które mają dużą prędkość i niskie obciążenie. Łożyska kulkowe zostały zawarte w produkcji wszystkiego, od przedmiotów codziennego użytku, takich jak miksery do deskorolek do dysków twardych dla maksymalnej wydajności i funkcjonalności.
Do zastosowań przemysłowych, łożyska kulkowe są głównie używane w następujących branżach:
Motoryzacja
Zastosowanie łożysk można znaleźć w krytycznych częściach samochodów, takich jak silnik, wał napędowy, kolumna kierownicy, koła i układ napędowy. Łożyska te pomagają poprawić osiągi pojazdów, zmniejszyć tarcie, zmniejszyć emisję dwutlenku węgla i zwiększyć wydajność paliwa, jak również pozwalają pojazdom na ponowne ustawienie się podczas jazdy po nierównym terenie, tłumią wstrząsy i wibracje spowodowane nagłym hamowaniem. W pojazdach silnikowych stosuje się kilka rodzajów łożysk kulkowych, takich jak łożyska kulkowe poprzeczne i łożyska stożkowe oraz łożyska kulkowe wzdłużne.
Energia elektryczna
Większość dzisiejszych metod wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje indukcję elektromagnetyczną, która wymaga poruszania przewodnika względem pola magnetycznego w celu wytworzenia energii elektrycznej. Łożyska kulkowe są często używane do umożliwienia ruchów obrotowych, które wytwarzają energię elektryczną w turbinach. Łożyska te można również znaleźć w innych urządzeniach, takich jak pompy, sprężarki i silniki elektryczne w elektrowniach węglowych, wiatrowych i wodnych. Jeśli chodzi o zastosowania w energetyce wiatrowej, łożyska kulkowe są używane w podzespołach takich jak wały wirnika, przekładnie i generatory.
Żywność i napoje
Łożyska kulkowe są często stosowane na wielu etapach procesów produkcyjnych w przemyśle spożywczym i napojów. Na przykład, łożyska kulkowe są używane do przenoszenia różnych produktów z jednej części zakładu do drugiej, często przy dużych prędkościach i z dużą dokładnością. Łożyska mają również decydujące znaczenie dla poprawy ogólnej efektywności kosztowej i odgrywają kluczową rolę w automatyzacji procesów. Przenośniki żywności i napojów, krajalnice oraz maszyny do formowania/wypełniania wymagają łożysk kulkowych do wykonywania swoich funkcji.
Zwijanie:
Podsumowując, łożyska kulkowe skutecznie zmniejszają tarcie pomiędzy ruchomymi częściami maszyny dzięki wykorzystaniu prostej fizyki: zastępując tarcie ślizgowe tarciem tocznym. Poprawiają one zarówno ruch liniowy, jak i obrotowy wokół stałej osi.
Wysokiej jakości łożyska kulkowe i łożyska wałeczkowe można znaleźć w Singapurze. Przełożone przez wysoki stopień nacisku i tolerancji z precyzyjnym polerowaniem, łożyska kulkowe są idealne do stosowania w maszynach. Czy to ceramiczne łożyska kulkowe, stalowe łożyska kulkowe lub plastikowe łożyska kulkowe, ważne jest, aby wykorzystać odpowiedni typ i jakość łożysk kulkowych w różnych typach maszyn.
