บทบาทของแบริ่งหล่อลื่นตนเองในอุปกรณ์เครื่องจักรคืออะไร? -"ระบบร่วมและกระดูกอ่อน"

หากอุปกรณ์เครื่องจักรเปรียบเสมือน "ร่างกายมนุษย์" ในการเคลื่อนไหว แบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเอง เล่นบทบาทร่วมกันของข้อต่อและระบบกระดูกอ่อนในร่างกายมนุษย์ - พวกเขาเป็นทั้งศูนย์กลางสำคัญที่สนับสนุนการเคลื่อนไหวและ "ผู้พิทักษ์หล่อลื่น" ลดแรงเสียดทานและแรงกระแทก บทบาทนี้เป็นตัวเป็นตนในสามด้านต่อไปนี้:

ข้อต่อ: เดือยสำหรับการรับน้ำหนักและการเคลื่อนไหว
ข้อต่อของมนุษย์เชื่อมต่อกระดูกหมีโหลดและกองกำลังส่ง ในทำนองเดียวกันแบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองจะอยู่ที่โหนดสำคัญของการส่งสัญญาณเชิงกล (เช่นเพลาหมุนและแท่งเชื่อมต่อ) ซึ่งดำเนินการฟังก์ชั่นของการส่งสัญญาณโหลดและคำแนะนำการเคลื่อนไหว

l ความสามารถในการรับน้ำหนักสูง: เช่นเดียวกับข้อต่อเข่ารองรับน้ำหนักของร่างกายแบริ่งทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงด้วยแรงดันสูงสุด 30-50 MPa สามารถทนต่อแรงกดดันอย่างมากในเครื่องจักรการขุด

l ความยืดหยุ่นในการเคลื่อนไหว: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ (0.08-0.12) ของตลับลูกปืนทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างยืดหยุ่นเท่ากับข้อต่อของมนุษย์หลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงานเนื่องจาก "การพูดติดอ่าง"

กระดูกอ่อนและของเหลวไขข้อ: การทำงานร่วมกันของการหล่อลื่นด้วยตนเองและความต้านทานการสึกหรอ
กระดูกอ่อนของมนุษย์หลั่งของเหลวไขข้อเพื่อลดแรงเสียดทานในขณะที่วัสดุเมทริกซ์ (เช่นทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูง) และน้ำมันหล่อลื่นของแข็งที่ฝังตัว (กราไฟท์, โมลิบดีนัมซัลไฟด์) ของแบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเองจำลอง "กลไกการหล่อลื่นแบบไดนามิก"

l บทบาทของกระดูกอ่อน: ความแข็งสูง (HB 180-220) และความต้านทานการสึกหรอ (อัตราการสึกหรอ 0.5 ×10⁻⁴mm³/(n · m)) ของทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงมีลักษณะคล้ายกับความต้านทานแรงอัดและแรงเฉือนของกระดูกอ่อนปกป้องเมทริกซ์จากการสึกหรอโดยตรง

l บทบาทของเหลวไขข้อ: น้ำมันหล่อลื่นที่ฝังตัวจะถูกปล่อยออกมาอย่างสม่ำเสมอภายใต้การให้ความร้อนแบบเสียดสีก่อตัวเป็นฟิล์มถ่ายโอนความหนาของนาโนเมตร (ประมาณ 1-5 μm) คล้ายกับชั้นป้องกันที่เกิดจากของเหลวไขข้อระหว่างพื้นผิวข้อต่อ

ระบบภูมิคุ้มกัน: การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมและศักยภาพในการซ่อมแซมตนเอง
ข้อต่อของมนุษย์สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและต้านทานการกัดเซาะการอักเสบในขณะที่ตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเองจะรับมือกับสภาพการทำงานที่ซับซ้อนผ่านการออกแบบวัสดุ:

l ความต้านทานการกัดกร่อน: องค์ประกอบอลูมิเนียมและแมงกานีสในทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงก่อตัวเป็นฟิล์มพาสซีฟ, กรดต่อต้านอัลคาไลและการกัดกร่อนของน้ำทะเล

l ความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า: ตลับลูกปืนยังคงมีเสถียรภาพภายใต้การเริ่มต้นหรือแรงกระแทก (ความแข็งแรงของความเมื่อยล้า≥200 MPa) คล้ายกับข้อต่อของมนุษย์ซ่อมแซมความเสียหายขนาดเล็กผ่านการฟื้นฟูกระดูกอ่อน

การเปรียบเทียบกรณี: ตลับลูกปืนที่ล้มเหลวกับโรคข้ออักเสบ

ตลับลูกปืนหล่อลื่นด้วยตนเองเช่น "ระบบร่วมสมาร์ท" สำหรับเครื่องจักรใช้ประโยชน์จากทองเหลืองที่มีความแข็งแรงสูงเช่น "กระดูก" และน้ำมันหล่อลื่นที่เป็นของแข็งเป็น "ของเหลวไขข้อ" เพื่อให้ได้การดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพและยาวนานโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงภายนอก การออกแบบนี้ไม่เพียง แต่เลียนแบบการทำงานร่วมกันที่ยอดเยี่ยมของระบบชีวภาพ แต่ยังเกินขีด จำกัด ทางสรีรวิทยาในการปฏิบัติงาน (เช่นมีอุณหภูมิสูงถึง 300 ° C และแรงกดดันสูงถึง 50 MPa) ขับอุปกรณ์อุตสาหกรรมไปสู่วิวัฒนาการที่เชื่อถือได้และเป็นอิสระมากขึ้น