У мене пластикова панель розміром 5 "х 4" х 3/8 "(товщина стінки 1/8", ребриста). Мені потрібно просунути панель по 12-дюймовій пластиковій доріжці, яка має П-подібну форму (як скат на скейтборді). Цей рух можна повторити 2 мільйони + рази.

Панель є жорсткою і підтримує 2 контактні кромки при обході вигнутих поверхонь.

Моє запитання: Чи повинен я турбуватися про зношення пластикових компонентів у такому масштабі? Які існують варіанти захисту цього механізму?

Я розглядаю:

• звичайний пластик на пластикових рейках / доріжках / розсувних кілочках
• міні-кулькові підшипники

Будь-які думки щодо використання дешевих підшипників для цього?

Не знаючи додаткових подробиць, моя спроба відповісти на лову:

Підсумок: намагання мінімізувати знос. Мільйони циклів - це багато навіть для контактних поверхонь з низьким навантаженням. Використовуйте компоненти з високою твердістю і гладкими матеріалами. PTFE або UHMWPE підкріплені металом для повноконтактних підшипників, а AISI 52100 або AISI 440C для кулькових підшипників. Може виникнути проблема із контактними кутами на кривих.

Теорія

Основна проблема, що стосується мільйонів циклів широко підтримуваних контактних поверхонь, майже напевно буде вирішена. Просту модель зносу дає рівняння Архарда ( Wiki ), яке дотримується цього

де - об'єм зносу, - безрозмірна константа, нормальне навантаження, відстань ковзання і твердість найм'якшого контактуючого матеріалу. Wiki-посилання відокремлює твердість від$Q$$K$$W$$L$$H$$H$$k$. Ідея цієї моделі полягає в тому, що поверхні, що контактують, не зустрічаються рівномірно, а натомість при випадково розподілених мікроскопічних перепадах висоти називаються нерівностями. В результаті фактична площа контакту набагато менша, ніж видима макроскопічна контактна площа, і, отже, контактні навантаження на порядок більше, ніж уявне макроскопічне навантаження. Таким чином, величина, розподіл, пластичність та твердість нерівностей грають роль, як і змащування, середня різниця висоти (тобто гладкість) та наявність зовнішнього детриту. Постійна$k$залежить від усіх цих параметрів і, як правило, зазвичай визначається емпірично. Однак знання співвідношень пропорційності корисно робити при першому проході при виборі матеріалу. Зокрема: підвищення твердості знижує швидкість формування асперсності, зменшує знос; і зменшення шорсткості поверхні зменшує кількість нерівностей, зменшуючи знос.

Тому для мінімізації зносу слід використовувати гладкий твердий матеріал з відповідною мастильною речовиною. Також було б корисно мінімізувати зовнішні детрити (наприклад, бруд, пил), що потрапляють у систему. Ви, можливо, можете піти будь-яким маршрутом, описаним у запитанні, залежно від особливостей налаштування. Я припускаю, що вам потрібен рух по певній трасі з мінімальним відхиленням, як поїзд на рейках.

Вибір матеріалу першого проходу

Для пластику на пластику без кульок, можливо, допоможе використовувати деталі, сформовані з твердого металу або кераміки, покриті або поліфторуглеродами (ПТФЕ, наприклад тефлон), або поліетиленом надвисокої молекулярної ваги (UHMWPE). Трюк у тому, що ваша установка вимагає плавного зміни напрямку. Отримати на замовлення нелінійні полімерні рейки та підшипники можуть бути дорожче, ніж лінійні альтернативи. Крім того, існує проблема зміни кутів контакту: підшипники повинні мати форму внутрішньої поверхні тороїда, або як сідло. Якщо використовувати більш типовий циліндричний підшипник, коли підшипник зустрічається з кривою, тільки контактні передні та кінцеві краї будуть стикатися, що спричинить пошкодження.

Для шарикопідшипників повинен бути спеціальний трек, який вирішує питання контакту переднього / заднього краю. Кулькові підшипники можуть бути виготовлені з металу або кераміки, хоча кераміка, як нітрид кремнію ( ), може бути надмірною для низькотемпературного застосування, оскільки вони дорожчі, ніж їх металеві аналоги. Зазвичай хромована сталь (як правило, поблизу AISI 52100) або нержавіюча сталь (як правило, поблизу AISI 440C) застосовуються, оскільки вони легко утворюють мартенсит (тверда метастабільна сталева фаза) під час обробки і, таким чином, можуть бути досить твердими і зносостійкими.$\textrm{Si}_{3} \textrm{N}_{4}$

Якщо вага справді такий низький, додавання підшипників взагалі різко збільшить вагу. Чи можна замість підшипників сформувати панель, щоб вона вмістилася в канавку відповідної ширини, вкопану в поверхню доріжки? Потім зробіть обидва з тефлону або UHMWPE, а спинку доріжки за допомогою латуні або сталі. Тонкий шар щільної мастила може навіть змусити панель злегка плавати, що зменшить знос практично до нуля.

Якщо краї контактують, як зазначено в коментарях, то доріжка все ще може працювати, але потрібні будуть округлі краї контактної панелі. «Поплавковий трюк» мастила був би безладним і, ймовірно, не спричиняв би флотацію при закругленні кутів.