¿Qué pasaría con el equipo industrial si no hubiera rodamientos de lubricación?

Imagine que si el eje de un automóvil no tuviera lubricante, fumaría y se descomponería después de conducir por unos pocos kilómetros; O si las bisagras de una puerta en casa estaban oxidadas y chirriadas cada vez que se abrió y cerró, esta es la "artritis" del mundo de las máquinas. En las fábricas, miles de rodamientos de equipos son como las "juntas" de las máquinas. Una vez que no se lubrican correctamente, la eficiencia se reducirá en el mejor de los casos, e incluso los accidentes de detención de producción ocurrirán en el peor.

En la última década, la industria se ha basado en lubricantes tradicionales para mantener estas "articulaciones", pero los problemas han surgido uno tras otro: el mantenimiento del llenado de aceite causa ineficaz de equipos frecuentes, la contaminación de fugas de aceite hace que el piso del taller sea como una botella de aceite volcada, y los lubricantes se volverán ineficaces bajo alta temperatura y alta presión. Lo que es más problemático es que en entornos extremos como el espacio y el mar profundo, los lubricantes no sirven en absoluto.

La aparición de rodamientos de lubricantes es equivalente a instalar "juntas lubricadas permanentemente" en máquinas. Incorpora lubricantes sólidos en metales como "cápsulas de energía" para liberar el equipo de la dependencia de la lubricación externa. Este artículo utilizará casos reales para revelar qué tipo de situación se incluiría la fábrica sin esta tecnología, desde quemar decenas de miles de millones de yuanes en lubricantes cada año hasta el "envejecimiento" prematuro y el desguace de equipos, e incluso causando que el país pierda la oportunidad de desarrollo de la fabricación de alta gama.

1. Surge en la operación y costos de mantenimiento: reacción en cadena causada por la falla de lubricación

La frecuencia de mantenimiento manual se duplicó

l Caso: una determinada línea de estampado de automóviles utiliza cojinetes de manga de cobre tradicionales, que deben detenerse para engrasar dos veces por turno (8 horas), cada vez que toma 35 minutos, lo que resulta en una pérdida de capacidad de producción diaria del 18%. Si se usan cojinetes autoculicantes, puede funcionar continuamente durante 72 horas sin mantenimiento.

l Datos: las estadísticas de la Asociación Internacional de Mantenimiento muestran que el costo de mantenimiento de los rodamientos tradicionales representa el 23% del costo total del equipo, que es 4.7 veces mayor que la de la solución de lubricación.

El consumo de lubricante está fuera de control

l Consumo: un solo equipo minero pesado consume 3.5 toneladas de aceite lubricante por año (con un valor de $ 12,000), mientras que los rodamientos de lubricantes pueden reducir la cantidad en un 90%.

l Costos asociados: el costo de tratar la contaminación del terreno causado por la fuga de lubricantes es tan alto como $ 85/m² (datos de la Agencia Europea de Protección Ambiental).

2. Colapso de confiabilidad del equipo: modo de falla del cambio cuantitativo al cambio cualitativo

La tolerancia a las condiciones de trabajo extremas cae bruscamente

l Falla de alta temperatura: cuando el cojinete de la biela de un motor de combustión interna es de 200 ° C, la viscosidad del aceite lubricante tradicional cae en un 80%, y la tasa de desgaste aumenta a 7 veces mayor que la de la solución de lubricación.

l Trabajo de baja temperatura: cuando el equipo de investigación científica polar está a -50 ° C, la solidificación de la grasa tradicional provoca un aumento del 300% en el par inicial, mientras que el rodamiento auto-lubricante basado en Mos₂ todavía mantiene un coeficiente de fricción de 0.08.

La tasa de falla repentina se dispara

l Comparación de datos: cuando la solución tradicional se usa para los cojinetes del eje principal de la turbina eólica, la falla repentina anual promedio es de 2.3 veces; Después de cambiar a lubricación sólida, cae a 0.2 veces (informe DNV GL).

l Costo de falla: la interferencia repentina de los rodamientos de fábricas de rodillos en las fábricas de acero puede hacer que toda la línea de producción se apague durante 48 horas, con pérdidas directas superiores a $ 1.5 millones.

3. El techo del proceso de producción se solidifica: la actualización de la tecnología se ve obstaculizada

La capacidad de procesamiento de alta velocidad es limitada

l El cuello de botella de la velocidad: la velocidad máxima de los rodamientos de rodillos de acero tradicionales es de 45,000 rpm, mientras que los rodamientos de lubricación de cerámica de nitruro de silicio pueden alcanzar 120,000 rpm, lo que aumenta la eficiencia de la perforación de microholes en un 400%.

l Degradación de precisión: cuando un huso de la máquina herramienta de CNC no tiene tecnología de lubricación auto-lubricante, el aumento de la temperatura hace que el enrollamiento axial aumente de 2 μm a 8 μm, y la precisión del procesamiento cae en 3 niveles.

Nuevo dilema de procesamiento de materiales

l Caso: al estampar materiales compuestos de fibra de carbono, el lubricante tradicional residual hace que la resistencia al corte interlaminar disminuya en un 27%, mientras que los rodamientos lubricantes sólidos logran la formación de contaminación cero.

l Datos: La vida útil de los moldes de lubricación de aleación de aluminio se desplomó de 150,000 mohos a 40,000 mohos debido a una lubricación deficiente (datos de producción de Tesla).

4. Los riesgos ambientales y de seguridad están aumentando exponencialmente

La contaminación industrial está aumentando

l Emisiones de VOC: cuando la máquina de moldeo por inyección utiliza lubricación de aceite mineral, una sola unidad emite 1,2 kg de benceno por año, mientras que la solución de lubricante logra cero emisiones (datos de prueba de la EPA).

l Contaminación de metales pesados: la precipitación del plomo de los rodamientos de aleación Babbitt a base de plomo alcanza 0.15 mg/L, que es 300 veces mayor que el estándar de agua potable.

Peligros de fuego y explosión

l Caso: una planta química explotó debido a la ignición del vapor de aceite lubricante, lo que resultó en una pérdida de $ 23 millones. Los rodamientos de lubricantes pueden eliminar tales riesgos.

l Datos: Entre los incendios en el equipo de refinación de petróleo, el 31% son causados ​​por sistemas de lubricación (estadísticas de NFPA).

5 . Disminución estructural de la competitividad industrial

Análisis comparativo de tecnologías alternativas

Rodamientos tradicionales lubricados con aceite

l Desventajas: falla bajo vacío/alta temperatura ( ＞ 200 ℃), los costos de mantenimiento representan el 35% del costo del ciclo de vida del equipo

l Caso: Debido a la evaporación del aceite lubricante, la vida de diseño original del brazo robótico de la Estación Espacial Internacional fue de solo 2 años, pero se extendió a 15 años después de que se usó el rodamiento de la lubricación.

Solución de lubricación de grasa

l Limitaciones: la eliminación de grasa centrífuga ocurre cuando la velocidad excede el valor de 500,000 DN (diámetro del eje mm × rpm de velocidad), mientras que los rodamientos de lubricantes pueden soportar el valor de 3 millones de DN

l Datos: Después de que el rodamiento del motor de tracción ferroviaria de alta velocidad se cambió a lubricación sólida, la velocidad de funcionamiento máxima aumentó de 250 km/h a 380 km/h

Lecciones históricas y advertencias futuras

l Accidente nuclear de Fukushima en Japón: la falla del sistema de lubricación causada por el tsunami es una de las causas clave de la crisis del núcleo. Si se utilizan cojinetes auto-lubricantes resistentes al agua, se puede ganar más tiempo de enfriamiento

l Boeing 787 Battery Fire: La investigación muestra que la acumulación de volátiles de grasa en espacios confinados es un factor que admite la combustión. Después de cambiar a lubricación sólida, la velocidad de falla del mismo tipo se reduce a cero

Conclusión: brecha de generación tecnológica irreversible

El sistema industrial sin rodamientos de lubricantes se convertirá en "dependencia de la lubricación", que consume 280 millones de toneladas de carbón estándar por año (datos de la IEA), perdiendo permanentemente 15-25 puntos porcentuales en la eficiencia general del equipo (OEE), y perder el boleto de entrada a los campos de fabricación de alta gama como la nueva energía y el aeropsia. Esta no es solo una cuestión de la selección de rutas técnicas, sino también una división de capacidad central que determina si un país puede participar en la cuarta revolución industrial.