プレーンベアリングは、幅広い航空宇宙アプリケーションで使用され、燃料効率の向上、メンテナンス間隔の延長、二酸化炭素排出量の削減を支援します。これらのアプリケーションには、航空機の翼システム（フラップ、スポイラー、スラット）、フライトコントロール、コックピットコントロール、補助動力装置、着陸装置、ドアシステム、および航空機内部（座席、箱、ラッチ、ヒンジポイント）への設置が含まれます。 「私たちの滑り軸受は火星にも足跡を残しています」と北米のGGB Aerospace Strategic Account ManagerのBrett Ricciは言いました。 「-200°C〜+280°Cの温度で動作する当社のプレーンベアリングは、2012年以来、NASAのキュリオシティマーズローバーのロボットドリルアームの主要なサスペンションコンポーネントとして機能しています。」
同様に印象的なのは、これらのすべてのアプリケーションが、金属ポリマーと繊維強化複合材（FRC）の2種類のプレーンベアリングによって提供されることです。
メタルポリマープレーンベアリング
金属-ポリマーベアリングは、ポリマー樹脂の裏地でコーティングされた多孔質の青銅の内部構造を持つ外側の金属の裏地で構成されています。この構造の各部分は、これらのベアリングの全体的な特性に貢献しています。ポリマーライナーは、摩擦と摩耗が少ない潤滑特性を提供します。ブロンズの内部構造は、ポリマーライナーを閉じ込めると同時に、荷重と熱を伝達するメカニズムを提供します。メタルバッキングは機械的強度を提供します。金属ポリマーベアリングは、自己潤滑型と事前潤滑型の2種類があります。
自己潤滑ベアリングには、滑らかなPTFEベースのライナーがあり、動作中に嵌合面に転写され、潤滑膜を形成します。これにより、ドライランニング条件で幅広い負荷、速度、温度にわたって非常に優れた摩耗と低摩擦性能が得られます。事前に潤滑されたベアリングは、このライナーにさまざまな材料を使用しており、操作前にグリースで満たされた円形のくぼみが含まれています。
「自己潤滑性金属ポリマーベアリングは、航空宇宙産業で特にGGBで最も人気のある製品です。特にDU-Bです」と、GGBの航空宇宙アプリケーションエンジニアの1人であるKim Evansは言います。 「航空機の着陸装置の支柱の業界標準だと思います。」
繊維強化複合材（FRC）ベアリング
FRCベアリングは、連続的に巻かれた高強度ガラス繊維によって裏打ちされた自己潤滑ライナーで構成されています。 FRCベアリングは、さまざまな用途に確実に適合するように、ファイバーとテープという2つの異なる形式のライナーを使用しています。ファイバーライナーは、高い耐摩耗性と衝撃やミスアライメントを処理する能力の向上を提供します。 PTFE含有量が多いため、テープライナーはさらに高速性能と改善された機械加工性を提供します。ライナーに関係なく、すべてのFRCベアリングは、乾式潤滑剤を使用することにより自己潤滑性を発揮します。この潤滑方法では、再潤滑が不要なため、摩擦係数が低く、摩耗率が低く、メンテナンス間隔が長くなります。さらに、FRCベアリングは広範囲の温度で動作することができ、酸、塩基、塩溶液、オイル、燃料、アルコール、溶剤、ガスにも耐性があります。
FRCベアリングは、内径または外径に自己潤滑ライナーを付けることができ、ライナーの有無にかかわらずフランジまたは溝を含むこともできます。 FRCワッシャー、プレート、およびその他のカスタムフォームも利用でき、さまざまな用途に対応できます。 「これらのFRC製品の汎用性と仕様は、それらを最も重い負荷、低速、振動アプリケーションに最適な選択にします」と、GGBのFRC製品マネージャーであるYuri Klepachは言います。
すべり軸受製造
金属-ポリマーベアリングは、スチールまたはブロンズのメタルバッキング、ブロンズパウダー、およびポリマーライナーを組み合わせた一連の技術を使用して製造されます。まず、裏金のコイルが、熱を利用して片面にブロンズパウダーを塗布する機械に供給されます。これは「焼結」と呼ばれるプロセスです。次に、焼結したストリップを冷却して、含浸の準備をします。含浸は、焼結したストリップにポリマーライナーを適用することであり、マッシュまたはテープのいずれかの形態のポリマーで行うことができます。エヴァンス氏によれば、「GGBの自己潤滑ベアリングの場合、メカニカルアームが焼結ストリップ上にポリマーを滴下し、その後、下流の機械を通してロールアウトして滑らかな自己潤滑ライナーを作成します。 GGBの事前潤滑されたベアリングライナーは、焼結ストリップに直接貼り付けられるポリマーテープで作られています。」
両方の形態のポリマーの含浸プロセスには、滑らかな表面の金属ポリマーストリップを作成するために、一連の圧延、加熱、冷却操作が含まれます。含浸後、ストリップは完成し、後でベアリング製品に成形するためにコイル状になります。 Evansが説明するように、「この成形プロセスは、ベアリングのサイズに応じて、ロール成形またはプレスを使用して、滑らかな円筒形の製品を作成します。」
FRCベアリングは、自動巻線機を利用した巻線プロセスで製造されます。内径がライナーのベアリングの場合、最初にライナーの材料をマンドレルの長さに適用する必要があります。創傷ライナー製品の場合、これは、内部が潤滑されたエポキシ樹脂に封入された高強度繊維のストリングを連続的に供給する巻取機によって行われます。テープライナー製品の場合、PTFEテープがマンドレルに適用されます。このベースライナーを適用した後、自動化された巻線機を使用して、ガラス繊維の裏打ちをマンドレルに巻き付けます。このバッキングが必要な厚さに達したら、マンドレルを取り外し、後でオーブンで硬化させます。このプロセスにより、マンドレルの周りの巻線が固いチューブになります。この時点で、内径は滑らかで仕上げられていますが、外径は粗く、特大です。外径を仕上げるために、目的の最終的なサイズに削られます。次に、チューブを切断して、必要に応じて端がバリ取りされた複数の完成したベアリングを作成します。 「このプロセスで使用されるマンドレルの長さと直径はさまざまです」とKlepach氏は言います。
自己潤滑ベアリングのトレンド
前述のように、多くのプレーンベアリングモデルが航空宇宙アプリケーションで使用されています。そのほとんどは自己潤滑式です。自己潤滑ベアリングは、従来の液体潤滑剤の代わりに、事前に塗布された乾燥潤滑剤（通常はPTFE）を利用します。ドライ潤滑剤は再塗布を必要としないため、従来のベアリングよりもメンテナンスが少なくて済みます。これにより、再潤滑のメンテナンスが困難なアプリケーションで非常に効果的です。乾燥潤滑剤は、腐食性ガス、汚れ、ほこりの影響を受けやすい環境など、流体潤滑剤が効果的でない条件でも動作できます。高温;極低温;放射線;極度の圧力;または掃除機—これらはすべて航空宇宙産業で見られる危険です。これらの利点により、地球上とそれ以降の両方のアプリケーションで、従来の金属ベアリングに比べて自己潤滑ベアリングが使用されていることは驚くべきことではありません。
航空機の着陸装置の支柱では、または、ラダークラッキングとストラットロッド表面の熱損傷を排除するショックアブソーバー。 GGBのDU-Bブロンズで裏打ちされた金属ポリマーベアリングは、高負荷能力、耐腐食性、部品寿命の延長により、現在の着陸支柱のすべての生産で使用される世界の主要な民間航空機メーカーの1つに選ばれました。
航空機地上サポートでは、安全で時間どおりにフライトを出発するためには、信頼性の高い機器が必要です。クレパチによれば、「GGBのHSG [高強度GAR-MAX®] FRCベアリングは、シザーリフトタイプのアプリケーションで見られます。このアプリケーションは、過酷な環境条件に曝されている間、断続的な動作中に大きな負荷を処理します。」このタイプのベアリングは、最大620 MPa（90,000 PSI）の究極の圧縮強度と、グリースを塗布したブロンズベアリングよりも一貫した摩擦を提供します。さらに、耐摩耗性と耐腐食性の両方の利点があります。これにより、メンテナンス間隔が延長され、航空機の地上支援サービスの効率が向上します。
NASAの好奇心ローバーでは、これまでで最大かつ最も成功した火星探査車。リッチが言うように、「Curiosityのアームドリルには、-153°C〜20°Cの範囲の厳しい火星の気温と大気に耐えられるベアリングが必要でした。 DU®ベアリングは、高い耐摩耗性、火星の温度で快適に動作する能力、およびほこりや破片に対する回復力のために選択されました。」このアームドリルの操作は、かつて火星が微生物の生命に適した条件を有していたことを発見するために重要でした。
GGBはまた、エアバス、エアバスヘリコプター、ボーイング、ロッキードマーティン、民間宇宙飛行会社、軍、およびその他の民間航空機メーカーと協力して、プレーンベアリングのニーズに合わせたカスタムソリューションを作成しました。
プレーンベアリングソリューションは、航空宇宙産業に重量とスペースの削減、エネルギー効率の向上、強度と安全性の向上、および地上、空中、宇宙空間アプリケーションの動作温度の上昇を提供します。