基于聚合物的食品和饮料应用轴承

具有高度耐化学性，优异的承载能力，潜在的自润滑，以及最小的维护要求，基于聚合物的轴承和磨损环是食品和饮料生产和运输设备的设计师的绝佳选择。

由David Kaley - Trelleborg封口解决方案
由Mike Santora编辑

随着清洁，安装和耐腐蚀，塑料轴承和磨损戒指更容易，是工业食品生产机械的合适替代品。

由于工业食品制造设备的不锈钢和其他金属如此优势，这对塑料磨损环和轴承更加重要作用可能看起来不寻常。但对于广泛的食品生产和运输机器，先进的聚合物是减少摩擦和手柄负荷而不是传统金属轴承的有效方法。

我们将描述食品和饮料行业常用的磨损环和轴承，深入研究其化学兼容性，讨论它们的材料选择，并显示目前使用的例子。

戴戒指
戴戒指，也称为导戒，是单元素轴承。通常用于线性，往复应用，它们提供了一种用于引导两个元件在长线性距离上引导两个元件的鲁棒方法。注意，一些磨损戒指设计用于磨损，用作设计中的设计中的牺牲元件，其中两个表面彼此摩擦。

从PTFE或高模量塑料创建时，磨损环适用于许多食品和饮料应用，因为：
该材料在生物学上是惰性的。
2.戴戒指是单个元素，这意味着微生物生长的地方更少。
他们的设计使它们更容易安装和更换，而不是包含球的轴承。
4.它们的低摩擦性能使它们适用于具有高负荷但相对低的速度的应用，例如在工业搅拌机中。

磨损戒指可以设计为套筒衬套，法兰衬套或推力轴承。当凸缘被添加到磨损环设计时，它可以用作安装或作为推力垫圈的引导件，以适应平行于机器轴的装载。

通过改变所使用的塑料类型，可以实现设计变化。填充剂和添加剂改善了性能 - 例如，增加耐热性或减少摩擦。塑料套磨损环可以自润滑，也是轻巧的。

在许多情况下，可以模塑塑料轴承以组合零件，增加完整性和减少组装时间。

滚动元件轴承
通常，这些类型的轴承包括七个部分：三个圆环（外圈，笼和内圈），滚动元件（由不锈钢，玻璃或塑料组成的球形球），屏蔽和两个密封件。它们通常用于高径向，旋转载荷应用，有或没有侧载或推力。

通常，滚动元件轴承比磨损戒指产生更少的摩擦，特别是在低速下。它们也可以比戴戒指更加侧面。然而，他们的复杂性使清洁和维护更加困难。

轴承材料
虽然青铜历史上是轴承的热门选择，但今天的PTFE和高模量塑料可能与青铜有一定的优势。重要的是，它们的化学降级较少。另外，PTFE和高模量塑料都是内部润滑的，具有高度的分量整合（例如，带壳体和座椅），并且噪音比青铜轴承更少。

这些塑料的另一个主要好处是他们的设计灵活性。在许多情况下，可以模塑塑料轴承以组合零件，增加完整性和减少组装时间。塑料可以注塑成无限数量的形状，使它们适用于许多生产线应用。

各种部件可以由聚合物基础制成，包括齿轮，整体滚子和轴承，阀门球，球座，叶轮，化学机械推广器，铅螺母，罗纹轴承，张紧垫和喷头。

当然，塑料不是所有轴承需求的解决方案。温度和负载可以产生问题。例如，PTFE只能在低于+260ºF的温度下使用。因此，必须在高温应用中使用青铜或更昂贵的高模量塑料。类似地，PTFE只能处理中等载荷，而青铜和高模量塑料都可以处理高负荷。

选择轴承材料时的另一个考虑因素是摩擦学，这是相对运动中的互动表面的科学和工程，包括研究和应用摩擦，润滑和磨损原则。一般来说，热塑性塑料如PEEK摩擦力低，大大提高了其摩擦学地位。

化学兼容性
清洁和消毒在食品和饮料应用中都是至关重要的。清洁是从设备中除去残留材料的行为;消毒防止设备上的内部和外部细菌生长。预计清洁是不可立论的，以消除细菌生长的所有机会，因为往往留下了能够生长细菌的微观痕迹。

消毒过程有助于确保剩余的微生物减少到不被视为有害的水平。碳水化合物，如淀粉和糖，相对容易从设备中移除。蛋白质，如牛奶和肉类，呈现更多的挑战。

各种各样的化学品用于清洁（洗涤剂）和灭菌（消毒剂）。酸，碱（碱），螯合物和溶剂是通常使用的基础化学品。使用的常用碱包括氢氧化钠和氢氧化钾。常见的酸化学物质包括磷酸，硝酸，硫酸和盐酸等无机，以及羟基乙酸，柠檬酸和葡萄糖酸等有机物。消毒化学品包括氯和过氧化物。

用于清洁和消毒的化学物质的组合是聚合物基轴承和磨损在许多食物和饮料应用中更好的原因。下图表显示了几种聚合物和青铜的兼容性，具有常见的清洁和消毒化学品。

Trelleborg轴承图

目前使用
工业食品搅拌机是食品和饮料机的一个优秀的例子，其中密封元件和低摩擦轴承和磨损环是至关重要的。具有较大的轴直径，侧载（推力载荷）和径向载荷往往高，并且清洁中使用的化学品非常苛刻。由于金属轴承将遭受化学品的负面影响（蚀刻），并且低摩擦材料是理想的，基于聚合物的轴承和磨损环是螺旋混合器，内联混合器，底部混合器（也称为浆料混合器）和水平（带）搅拌机。