Mała tuleja potrafi zatrzymać dużą maszynę: wystarczy że pojawi się luz, a w węźle rośnie bicie, rozwijają się pasowania, latają sąsiednie części. W większości mechanizmów podporowe i amortyzujące tuleje wykonuje się z gumy, a ta pod obciążeniem i na mrozie szybko traci kształt. Poliuretanowa tuleja od zakładu TIMOL daje zasób 10 razy wyższy od gumy, tłumi drgania i wraca do kształtu po każdym ściśnięciu. Omówimy, dlaczego poliuretan przewyższa gumę, kaprolon i stal w liczbach, jak dobrać twardość i jak zamówić tuleję na Twój rozmiar.
Dlaczego poliuretanowa tuleja przewyższa gumową
Poliuretan jest trwalszy od gumy przede wszystkim ze względu na odporność na zużycie i sprężystość. Ścieralność wg DIN 53516 lanego poliuretanu wynosi 38-39 mm³, podczas gdy gumy SBR dochodzi do 100-200 mm³, a NBR utrzymuje się na poziomie 80-150 mm³. Przy takim samym obciążeniu poliuretanowa tuleja traci mniej materiału, dlatego luz pojawia się później.
Drugą zaletą jest elastyczność z powrotem do kształtu. Tuleję można ściskać i skręcać, a ona natychmiast odtwarza geometrię dzięki elastyczności odskoku 34-61 %. Guma przy maksymalnych obciążeniach pozostaje odkształcona i w parze rośnie szczelina. Poliuretan utrzymuje pasowanie szczelnie nawet po tysiącach cykli ściskania. Właśnie odkształcenie resztkowe gumy, a nie jej ścieranie, najczęściej jest przyczyną pojawienia się luzu w węzłach przegubowych i podporowych, i tu przewaga poliuretanu jest szczególnie wyraźna.
Trzecim czynnikiem jest odporność na środowisko. Poliuretan nie boi się produktów naftowych, olejów technicznych, słonej wody i reagentów drogowych, podczas gdy guma SBR ma słabą olejotrwałość i pęcznieje przy kontakcie z smarami. Zakres roboczy od -60 do +100 °C jest szerszy od gumy SBR (-40 do +80 °C), dlatego poliuretanowa tuleja nie twardnieje na mrozie i nie mięknie w upale.
Jest też praktyczny efekt dla sąsiednich części. Poliuretanowa tuleja, która dłużej utrzymuje dokładne pasowanie bez luzu, chroni wał i obudowę przed rozwijaniem, a łożyska przed obciążeniami udarowymi. W węzłach z drganiami właśnie tłumiąca tuleja często decyduje o zasobie całego zespołu, dlatego oszczędność na niej zazwyczaj kończy się przedwczesną naprawą droższych elementów. Zamiana gumy na poliuretan w takich miejscach działa jak profilaktyka zużycia całego węzła, a nie tylko samej tulei.
Porównanie poliuretanu z gumą, kaprolonem i stalą
Poliuretan zajmuje niszę między miękką gumą a twardym tworzywem konstrukcyjnym: jest twardszy i bardziej odporny na zużycie od gumy, lecz bardziej elastyczny i odporny na uderzenia od kaprylonu. Tabela zestawia referencyjne właściwości materiałów, z których realnie wykonuje się tuleje.
| Materiał | Ścieralność DIN 53516, mm³ | Temp. rob., °C | Twardość | Wytrzymałość na rozrywanie, MPa | Elastyczność odskoku, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 85A-95A | 39-87 | 34-61 |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 40A-90A | 10-25 | 20-45 |
| Guma SBR | 100-200 | -40…+80 | 40A-80A | 8-20 | 30-55 |
| Kaprolon PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 75D-85D | 60-85 | 5-15 |
| Stal konstrukcyjna | n/d | -40…+500 | 120-250 HB | 370-700 | n/d |
Kaprolon ma zbliżoną do poliuretanu ścieralność (30-90 mm³) i wyższą wytrzymałość na rozrywanie, lecz jego elastyczność odskoku wynosi tylko 5-15 %: pod uderzeniem pęka, a wilgoć wchłania i pęcznieje. Stalowa tuleja nie tłumi drgań wcale i wymaga smarowania pary trącej. Poliuretan o twardości bliskiej 70D daje sztywność porównywalną z tworzywem, lecz zarazem amortyzuje uderzenia i wraca do kształtu.
Jak dobrać twardość poliuretanowej tulei
Twardość poliuretanu to główny parametr wyboru, bo to ona określa balans między sztywnością podpory a miękkością biegu. Miękkie tuleje w zakresie 80-90 Shore A lepiej tłumią drgania i hałas, nadają się do silentbloków i amortyzatorów. Twardsze, bliżej skali D, utrzymują duże obciążenie statyczne i dokładne pasowanie w łożyskach ślizgowych.
Wskazówka inżyniera: nie montuj w węźle najtwardszego poliuretanu na zasadzie “im twardsze, tym lepsze”. Zbyt twarda tuleja przenosi uderzenia wprost na gniazdo i obudowę, skrzypi i rozwierca otwór. Najpierw określ, co jest ważniejsze w konkretnym węźle: tłumienie czy sztywność podpory, i dopiero wtedy dobieraj twardość. Dokładność średnicy wewnętrznej pod wał jest krytyczna: zostaw roboczy luz pod rozszerzalność temperaturową, inaczej tuleję zakleszcza.
Kolor poliuretanu nie wpływa na twardość i zasób: barwnik dodaje się do przezroczystej osnowy tylko do znakowania partii i na strukturę materiału nie oddziałuje. Dla montażu liczy się jedynie rozmiar, twardość i czystość powierzchni pasowania. Szerszy przegląd właściwości materiału pod różne węzły dostępny jest w dziale informacji technicznej.
Gdzie stosuje się poliuretanowe tuleje
Tuleje i pierścienie z poliuretanu pracują w 12 branżach przemysłu i transportu. W budowie maszyn stosuje się je jako łożyska ślizgowe, prowadnice i tłumiki w obrabiarkach i urządzeniach pracujących pod obciążeniem i w agresywnych roztworach. W technice samochodowej to tuleje stabilizatorów i wahaczów, silentbloki zwiększające precyzję prowadzenia.
Górnictwo i metalurgia stosują poliuretanowe tuleje w węzłach z obciążeniami udarowymi i ściernymi, gdzie guma wytrzymuje tygodnie. Technika rolnicza montuje je w przegubach i podporach osprzętu zawieszonego, pracującego w błocie i na mrozie. Poliuretanowe pierścienie służą też jako uszczelnienia w mechanizmach ze ślizgowymi i obrotowymi blokami. Pełny wykaz typowymiarów podany jest w katalogu wyrobów.
Osobno warto wspomnieć o łożyskach ślizgowych, gdzie poliuretanowa tuleja pracuje w parze z wałem bez metalowego łożyska. Tu ważna jest nie tylko odporność na zużycie, lecz niski współczynnik tarcia i dokładność średnicy wewnętrznej. Poliuretan utrzymuje zadaną geometrię otworu, dlatego para pracuje równo, bez zacięć i stuków. W wielu mechanizmach taka tuleja pozwala zrezygnować z smarowania pary trącej, co upraszcza obsługę w zapylonych i wilgotnych warunkach, gdzie smar szybko się zanieczyszcza i wypłukuje.
Jak zamówić tuleje na wymiar w TIMOL
Do zamówienia dostarcz rysunek lub zużyty wzorzec ze średnicami wewnętrzną i zewnętrzną, wysokością i typem pasowania. Opisz warunki pracy: charakter obciążenia (statyczne, udarowe, cykliczne), środowisko (oleje, woda, chemia), reżim temperaturowy. Na podstawie tych danych technolog dobierze twardość i recepturę poliuretanu, uwzględni roboczy luz i odtworzy część metodą odlewania swobodnego.
Wykonanie możliwe jest od jednej sztuki do seryjnych partii pod linię montażową. Szeroki dobór receptur pozwala wykonać tuleję o wymaganej sztywności, która nie skrzypi i nie rozwiera pasowania. Skargi na zbyt twarde lub skrzypiące poliuretanowe tuleje dotyczą niemal zawsze niecertyfikowanych części z niekontrolowanego surowca, gdzie twardość dobrano na oko i naruszono technologię. Gdy tuleję wykonuje się pod konkretny węzeł z dobraną twardością, te problemy znikają. Po kalkulację pod Twój rysunek i złożenie zamówienia skontaktuj się przez kontakty zakładu TIMOL. Inżynierowie pomogą dobrać materiał i zorganizują produkcję pod Twój węzeł.