Ekstremalne rajdy skuterami śnieżnymifirmy Polaris

Skutery śnieżne Polaris są poddawane ekstremalnym testom przez żądnych zwycięstwa zawodników wyścigów skuterów śnieżnych, konkurencji freestyle oraz skoków na odległość. Polaris wykorzystuje produkty LOCTITE na etapie projektowania i w trakcie procesu produkcji w celu zwiększenia ich niezawodności oraz trwałości. Aby zagwarantować, że skutery śnieżne będą odporne na wahania temperatury, twarde lądowania oraz drgania, Polaris stosuje produkty LOCTITE do zabezpieczania połączeń gwintowych i środki do mocowania części współosiowych w celu zapewnienia optymalnego bezpieczeństwa płóz i wyeliminowania ryzyka awarii.

Niezawodne połączenia i trwałość w przypadku wymagających aplikacji:

Kleje zabezpieczające elementy złączne i wzmacniające pasowania wciskowe

Autorzy: Doug Lescarbeau, Anaerobic Technology Manager

i Tina Adams, OEM Market Manager,

Henkel Corporation

 

Zawodnicy startujący w rajdach skuterów śnieżnych i urządzeń typu snocross oraz sportowcy biorący udział w XGames mają zaufanie do firmy Polaris, która pozwala im zdobyć przewagę konkurencyjną w ekstremalnych wyścigach, skokach na odległość oraz konkurencjach freestyle z niebezpiecznymi saltami w tył (backflip) oraz innymi sztuczkami. Skutery zostały zaprojektowane w taki sposób, aby z łatwością radziły sobie z każdym podłożem, posłusznie znosząc różne karkołomne manewry, wysokie obciążenia, a nawet zderzenia. Inżynierowie, którzy budują te maszyny muszą mieć pewność, że pojazdy będą niezawodnie działały w trudnych warunkach i że nie ulegną awarii pod wpływem wysokich naprężeń czy temperatur.

 

Aby zapewnić, że skutery śnieżne Polaris są w stanie przetrwać duże wahania temperatur, twarde lądowania, drgania i silne uderzenia bez szkody dla ich niezawodnego działania, inżynierowie polegają na klejach anaerobowych Loctite – specjalnych produktach do zabezpieczania połączeń gwintowych i mocowania części współosiowych tak, aby zapewnić bezpieczeństwo pojazdów i wyeliminować wszelkie ryzyko awarii. Produkty do zabezpieczania połączeń gwintowych są stosowane do wszystkich połączeń gwintowych w urządzeniach, eliminując możliwość ich luzowania się pod wpływem drgań. W przypadku krytycznych połączeń, jak mocowanie silnika, kleje trwale zabezpieczają połączenia gwintowe, mocujące silnik do podwozia, ponieważ w tym konkretnym przypadku awaria mogłaby skończyć się tragicznie.

 

Należy także pamiętać o pasowaniach wciskowych w całej maszynie. Pasowania te łączą części współosiowe, jak wały, łożyska lub tuleje z mniejszymi przekładniami lub obudowami dzięki wyjątkowo silnemu tarciu, które łączy elementy w taki sposób, że nawet wysoki moment nie jest w stanie rozerwać spoiny klejowej. Aby osiągnąć maksymalną wytrzymałość złącza oraz zapewnić jego optymalne działanie, złącza te muszą być wykonane z dużą precyzją. Wewnętrzna część pasowania wciskowego jest poddawana obróbce maszynowej, aby była jedynie nieznacznie większa niż otwór części zewnętrznej, w którym zostanie osadzona. Większy element jest następnie wtłaczany w mniejszą część. Oba elementy ulegają lekkiemu odkształceniu, aby się do siebie dopasować. W rezultacie, dwie części stają się jedną i zaczynają działać jako jeden komponent.

 

Nawet przy zachowaniu odpowiednich tolerancji, które mają zapewnić, że pasowania wciskowe zagwarantują maksymalne tarcie, może dojść do awarii. Obliczenie i konieczność precyzji w wykonaniu części wymaga wysokich nakładów czasowych i kosztów, co powoduje wydłużenie czasu produkcji komponentów.

 

Produkty do mocowania części współosiowych umożliwiają inżynierom projektowanie wytrzymałych i lekkich złączy pasowanych wciskowo po niższych kosztach i w krótszym czasie niż w przypadku tradycyjnych pasowań wciskowych dzięki zmniejszeniu wymagań precyzyjnego zachowania wymiarów poszczególnych elementów. Produkty do mocowania części współosiowych wzmacniają złącza i zapewniają ich niezawodność, przez co są coraz częściej stosowane w przemyśle ogólnym do zabezpieczania części pasowanych wciskowo.

 

Dodatkową korzyścią produktów do mocowania części współosiowych jest możliwość ich stosowania z różnymi metalami oraz fakt, że uszczelniają złącze, zapobiegając tym samym jego korozji. Bez kleju mocującego, liczba substratów nadających się do uzyskania niezawodnego pasowania wciskowego lub skurczowego może być ograniczona ze względu na występowanie wysokich naprężeń łączonych komponentów. Jedynie niektóre materiały są odporne na naprężenia i siły potrzebne do połączenia obu części. Na przykład części z proszków metali lub aluminium mogą nie spełniać tych wymagań, podczas gdy stal z łatwością pozwoli osiągnąć wymagane parametry wytrzymałościowe. Klej do mocowania części współosiowych również wzmacnia konstrukcję.

Aby określić poziom wiedzy inżynierów i ich przekonania o zaletach produktów do mocowania części współosiowych, Henkel przeprowadził wspólnie z Design World ankietę wśród 400 inżynierów projektowych. Ankieta dowiodła, że prawie 42% respondentów stosuje produkty do mocowania części współosiowych i wybiera je ze względu na pozytywne doświadczenia w przeszłości. Ponad 20% ankietowanych inżynierów przyznało, że kleje do mocowania części współosiowych pomagają obniżać ogólne koszty montażu. Respondenci stwierdzili, że kleje do mocowania części współosiowych zwiększają niezawodność konstrukcji i że stosowanie tych klejów wraz z połączeniami wciskowymi lub ślizgowymi zapewnia wysoki stopień niezawodności takich złączy – wyższy niż w przypadku stosowania samych mechanicznych metod mocowania. Ponad 60% uczestników ankiety przyznało, że zastosowanie mniej precyzyjnych tolerancji wymiarowych obniża również koszt produkcji konstrukcji. Większość respondentów doświadczyło problemów związanych z korozją cierną i stwierdziło, że byliby gotowi wykorzystać kleje do mocowania połączeń współosiowych, by rozwiązać ten problem.

 

Ankieta wskazuje także, że około 58% inżynierów nie korzysta z produktów do mocowania części współosiowych i istnieje przypuszczenie, że nie są oni świadomi korzyści płynących ze stosowania tych klejów. Dlatego też wydaje się słuszne zorganizowanie krótkiego szkolenia na temat tej technologii.

 

Krótkie szkolenie poświęcone produktom do mocowania części współosiowych

 

Produkty do mocowania części współosiowych to płynne strukturalne kleje anaerobowe, które utwardzają się lub polimeryzują po odcięciu dostępu powietrza między blisko przylegającymi powierzchniami metalowymi. W skład tych klejów wchodzą inżynieryjne tworzywa sztuczne, materiały stosowane do codziennych konstrukcji celem obniżenia ich wagi i zwiększenia wytrzymałości. W przypadku pasowań wciskowych i ślizgowych, te inżynieryjne kleje pozwalają inżynierom na projektowanie połączeń, które są bardziej wytrzymałe, lżejsze i tańsze niż tradycyjne pasowania wciskowe.

 

Produkty do mocowania części współosiowych zostały stworzone w celu łączenia ze sobą współosiowych niegwintowanych części metalowych. Kleje wypełniają puste przestrzenie między przylegającymi częściami pasowanymi na wcisk i utwardzają się, chemicznie łącząc konstrukcję (rys. 1: ilustracja dotycząca mocowania). Ponieważ pasowanie wciskowe z zastosowaniem produktu do mocowania połączeń współosiowych jest dużo bardziej wytrzymałe niż samo pasowanie wciskowe (rys. 2: wykres przedstawiający porównanie wytrzymałości), inżynierowie nie muszą z tak dużą precyzją obliczać tolerancji wymiarowych.

 

Utwardzony klej do mocowania połączeń współosiowych wypełnia wewnętrzne przestrzenie między komponentami i stanowi fizyczną oraz chemiczną barierę, eliminującą korozję cierną, utlenianie i korozję galwaniczną. Klej uszczelnia także złącze pasowane wciskowo, zapobiegając wyciekom.

 

Produkty do mocowania części współosiowych są stosowane na trzy różne sposoby do złączy mocowanych wciskowo:

 

  • stosuje się je do istniejących konstrukcji złączy pasowanych wciskowo celem zwiększenia wytrzymałości i niezawodności złączy;
  •  

    zostają uwzględnione w projektach nowych złączy pasowanych wciskowo, by zbudować mniejsze i lżejsze konstrukcje o niezawodnym działaniu z mniej restrykcyjnymi tolerancjami, które nie wymagają precyzyjnej obróbki;

 

  • stosuje się je do strukturalnego klejenia pasowań ślizgowych, które całkowicie eliminują potrzebę pasowania wciskowego. Klejone pasowania ślizgowe nie wymagają żadnej obróbki maszynowej w celu uzyskania wąskich zakresów tolerancji i są tak samo niezawodne oraz skuteczne jak pasowania wciskowe.

 

Tradycyjne pasowania wciskowe zawdzięczają swoją wytrzymałość wyłącznie kontaktowi metal-metal między powierzchniami, z którym mamy do czynienia jedynie na 15% całej powierzchni złącza. Płynne produkty do mocowania połączeń gwintowych wypełniają nieregularności powierzchni i przestrzenie między częściami metalowymi, a następnie utwardzają się, tworząc spoinę klejową o wysokiej gęstości i wytrzymałości, która zwiększa wytrzymałość złącza i osiąga maksymalną zdolność przenoszenia obciążeń. Utwardzona żywica zwiększa powierzchnię kontaktu między elementami do 100%, co powoduje bardziej równomierne rozłożenie naprężeń oraz zapewnia wyższą niezawodność złączy oraz dłuższą żywotność części.

 

Komponenty sklejone produktami do mocowania połączeń gwintowych nie wymagają dokładnego wykończenia powierzchni (rys. 3: ilustracja przedstawiająca klejone pasowanie ślizgowe, wciskowe i skurczowe) i umożliwiają stosowanie mniej restrykcyjnych tolerancji, co doskonale się sprawdza w przypadku łączenia różnych metali. W konstrukcjach łączonych za pomocą klejów występują mniejsze naprężenia w złączu, a złącza lepiej radzą sobie w przypadku różnych współczynników rozszerzalności cieplnej substratów. Oznacza to, że bardziej miękkie substraty, jak aluminium, nie zostaną uszkodzone przez oddziałujące siły czy też rozszerzanie się pod wpływem ciepła i nie doprowadzą do awarii złącza.

 

Produkty do mocowania części współosiowych zapobiegają korozji ciernej w pasowaniach wciskowych. Do korozji ciernej dochodzi na skutek mikro przesunięć między łożyskiem a wałem lub obudową, które powodują, że niewielkie partie konstrukcji ulegają zespojeniu. Przy kolejnym poruszeniu konstrukcji te niewielkie zespojone partie zostają gwałtownie rozłączone, co prowadzi do powstawania kraterów na powierzchni. Wypełniając wewnętrzne przestrzenie między częściami pasowanymi wciskowo, produkty do mocowania części współosiowych zapobiegają mikro przesunięciom, które są główną przyczyną korozji ciernej. 

 

Produkty do mocowania części współosiowych mogą zastąpić lutowanie oraz spawanie szybkim i prostym procesem, który nie wymaga stosowania wysoce specjalistycznego sprzętu, wykwalifikowanych operatorów, ulegających zużyciu komponentów ani utrzymania ruchu urządzeń. W przeciwieństwie do lutowania i spawania kleje mocujące nie powodują ryzyka poparzeń i powstawania oparów, a ich aplikacja i utwardzanie są bardzo szybkie.

 

Aplikacja i usuwanie

 

Dzięki swojej płynnej konsystencji produkty do mocowania części współosiowych mogą być nakładane za pomocą precyzyjnych ręcznych, półautomatycznych lub w pełni zautomatyzowanych urządzeń dozujących.

 

Przykładem w pełni zautomatyzowanego wysoce precyzyjnego dozownika jest aplikator Rotospray – specjalnie opracowane przez inżynierów urządzenie, które nakłada odmierzoną ilość kleju pod postacią 360° ściegu lub pasma na wybrany obszar w zagłębieniu części (rys. 4).  Aplikacja za pomocą urządzenia Rotospray jest precyzyjna i powtarzalna, a aplikator można umieścić na dowolnej osi i operować nim w trybie półautomatycznym lub całkowicie automatycznym.

 

Pompy ręczne stanowią precyzyjne dozowniki do aplikacji manualnej, pozwalające na kontrolowanie ilości dozowanego kleju i powierzchni, na którą produkt jest nakładany. Najważniejszą pompą ręczną jest pompa perystaltyczna o regulowanej wysokości skoku, która dozuje odmierzoną ilość kleju za każdym razem, kiedy zostaje ręcznie uruchomiona.

 

Konstrukcje montowane za pomocą produktów do mocowania części współosiowych można zdemontować, stosując standardowe metody demontażu, wykorzystywane w przypadku komponentów łączonych wciskowo lub skurczowo. Te metody obejmują zastosowanie ściągaczy, wtryśnięcia oleju hydraulicznego lub użycie pras hydraulicznych. Nie ma konieczności podejmowania żadnych specjalnych kroków w celu przerwania spoiny klejowej. Inżynierowie mogą wybrać odpowiedni produkt średnio- lub trudnodemontowalny w zależności od swoich potrzeb. Średniodemontowalne produkty do mocowania części współosiowych są często wybierane do połączeń, wymagających regularnego demontażu w celu przeprowadzenia prac serwisowych.

 

Zaawansowane rozwiązania chemiczne do mocowania części współosiowych

 

Najnowsze receptury chemicznych produktów do mocowania części współosiowych przekładają się na wyższą wytrzymałość materiałów. Innowacyjne produkty do mocowania części współosiowych opracowane w celu uproszczenia obróbki nie wymagają zastosowania środków czyszczących, podkładów ani aktywatorów w celu zwiększenia prędkości utwardzania lub wzmocnienia spoiny klejowej. Po montażu konstrukcje są odporne na wyższe temperatury niż wcześniejsze wersje produktów.

 

Klejenie czystych powierzchni zapewnia najlepsze rezultaty, jednak najnowsze produkty do mocowania części współosiowych o tolerancji na zaolejenia zostały opracowane tak, by przenikać warstwę oleju na powierzchni oraz inne zanieczyszczenia powierzchniowe i uzyskać spoinę klejową o jednolitej wytrzymałości mimo różnic w procesie czyszczenia.

 

Rys. 5 (Klejenie czystych powierzchni zapewnia najlepsze rezultaty, jednak najnowsze produkty do mocowania części współosiowych o tolerancji na zaolejenia zostały opracowane tak, by przenikać warstwę oleju na powierzchni oraz inne zanieczyszczenia powierzchniowe. Wykres pokazuje różnicę w wytrzymałości spoiny klejowej produktów do mocowania starszej generacji oraz nowszych formuł stosowanych do klejenia zanieczyszczonych powierzchni).

 

W przeszłości istniała konieczność aplikacji chemicznego aktywatora lub podkładu na nieżelazne części w celu utwardzenia anaerobowych produktów do mocowania części współosiowych. Najnowsze bezpodkładowe produkty do mocowania części współosiowych utwardzają się na tych powierzchniach oraz na stali. Nie ma już konieczności stosowania kleju w celu osiągnięcia polimeryzacji, co sprawia, że proces staje się bardziej dynamiczny i pozwala wyeliminować jeden z etapów montażowych.

 

Wymiary, masa i wydajność to kluczowe parametry większości nowych konstrukcji wykorzystujących pasowania wciskowe lub ślizgowe, gdyż w ten sposób stają się one odporne na wyższe temperatury. Najnowsze produkty do mocowania części współosiowych odporne termicznie mogą być stosowane w zakresie temperatur od -54°C do 230°C. Nawet w przypadku aplikacji, gdzie odporność na wysokie temperatury nie jest wymagana, receptury te zwiększają bezpieczeństwo oraz wytrzymałość konstrukcji (rys. 6).

 

 

Mocowanie na złoty medal

 

Levi LaVallee - zawodnik biorący udział w zawodach snocross i freestyle wraz ze swoim zespołem, który ma na swoim koncie złoty medal, polega wyłącznie na skuterach Polaris. LaVallee zdobył dziewięć medali na zimowych XGames, z czego sześć złotych i ustanowił rekord świata w skoku w dal na skuterze śnieżnym na odległość 125,73 metrów w 2010 roku. Levi przypisuje znaczną część swojego sukcesu niezawodności i doskonałemu działaniu skuterowi Polaris.

 

„Wykonując te szalone akrobacje, jak skoki na odległość lub podwójne salta w tył, czuję się pewniej, wiedząc, że Polaris stosuje Loctite do montażu swoich skuterów.” – powiedział LaVallee. „Obecnie korzystamy z modelu Polaris IQR600. Bazujemy na tym podwoziu już od kilku lat i udało nam się osiągnąć naprawdę fenomenalne wyniki, począwszy od zdobycia złotych medali na XGames po ustanowienie rekordu świata w skokach na odległość czy wygraniu mistrzostw snocross. To po prostu świetna maszyna, która dużo mówi o Polaris oraz wysokiej jakości ich sprzętu i o tym, jak dobrze budują skutery.”

 

Inżynierowie Polaris stosują produkty Loctite w procesie produkcji. Oprócz klejów do zabezpieczania połączeń gwintowych, które są stosowane do każdego złącza gwintowego w maszynie, Polaris wykorzystuje także produkty do mocowania połączeń współosiowych.

Kleje odgrywają istotną rolę w przypadku łożysk. W przypadku klejenia łożysk pokrywy sprzęgła w napędzie skutera oraz ruchomych łożysk rolek, sprzęgło musi działać niezawodnie w środowisku o wahaniach temperatur w zakresie -4°C do +94°C. Do tej aplikacji inżynierowie Polaris zalecają stosowanie Loctite 648, by zapewnić, że łożyska będą w pełni osadzone i że zachowają swoją pozycję przez cały okres użytkowania pojazdu. Loctite 648 – trudnodemontowalny produkt do mocowania łożysk doskonale sprawdza się w przypadku obciążeń dynamicznych, osiowych i promieniowych. Klej utwardza się na metalach bez konieczności stosowania aktywatora, również w przypadku zanieczyszczenia powierzchni olejami, chłodziwami czy płynami zabezpieczającymi przed korozją, skracając do minimum czas potrzebny na oczyszczenie części.

 

W przypadku sprzęgła w skuterze śnieżnym Loctite 648 jest nakładany ręcznie na wewnętrzną średnicę ruchomej rolki, po czym łożysko zostaje wciśnięte na swoje miejsce. Klej mocujący zwiększa niezawodność komponentu i gwarantuje, że łożysko nie ulegnie przedwczesnej awarii. W przypadku drugiej aplikacji na sprzęgle Loctite 620 zabezpiecza mocowanie tarczy zbierakowej do nieruchomego wału, która stanowi być może najważniejszy element konstrukcji sprzęgła, ponieważ ciężarki reagują od tarczy zbierakowej i umożliwiają właściwe działanie sprzęgła.

 

W przypadku aplikacji w silniku, w którym temperatura pracy sięga 232°C doskonale sprawdza się Loctite 620 – trudnodemontowalny produkt do mocowania części współosiowych odporny na wysokie temperatury. Loctite 620 został opracowany w taki sposób, że jest odporny na wyższe temperatury niż silnik jest w stanie osiągnąć w momencie największego rozgrzania. W celu skrócenia czasu utwardzania w trakcie montażu na złącze nakłada się Loctite 7088 podkład w sztyfcie przed aplikacją samego kleju.

 

Kiedy LaVallee starał się ustanowić rekord świata w skokach na odległość w Sylwestra 2012 roku, wystrzelił z rampy z prędkością 100 km/godz., pofrunął w powietrzu nad częścią Zatoki San Diego, aby opaść na ziemię 121,92 metrów dalej. Skuter nie odniósł uszkodzeń, mimo twardego lądowania przy prędkości 111 km/godz. z maksymalnej wysokości ok. 21,33 metra na platformie wykonanej z metalu i drewna. Po krótkim świętowaniu Levi z powrotem wskoczył na swój skuter, który odpalił za pierwszym razem i doskonale się spisywał. LaVallee przypisuje doskonałą kondycję swojego pojazdu produktom Loctite do zabezpieczania połączeń gwintowych oraz mocowania części współosiowych.

 

LaVallee zdradził również bardzo osobiste zastosowanie produktów Loctite do mocowania części współosiowych, które uważa za kluczowe dla zapewnienia sobie bezpieczeństwa podczas konkurencji freestyle. Zawodnik rzuca wyzwanie przyciąganiu ziemskiemu, obracając swój ważący 226 kg skuter wysoko w powietrzu podczas wykonywania niewiarygodnych akrobacji. W 2013 roku, kiedy LaVallee zdobył złoty medal, zawodnik wykonał dziewięć skoków w ciągu 75 sekund, a wszystkie z nich były imponujące i zakończone doskonałym lądowaniem. Widzowie mogli podziwiać salto w tył bez trzymania kierownicy rękoma, salto w tył bez trzymania skutera stopami oraz backflip z rękoma na kierownicy i wyprostowanymi nogami, które prawie dotykały tylnego zderzaka. Aby móc kontrolować swój pojazd i doskonale wykonywać skoki, LaVallee musi pewnie trzymać kierownicę.

 

„Jeżeli kierownica obróci się do przodu lub do tyłu, nawet nieznacznie, po zablokowaniu jej tak mocno, jak to tylko możliwe, będziesz miał poważne kłopoty” - powiedział LaVallee. „Przed konkursem zapytałem inżynierów Henkla, czy mogą mi pomóc zabezpieczyć kierownicę przed poruszaniem się. Zasugerowali zastosowanie produktu do mocowania części współosiowych, który miał zabezpieczyć kierownicę w odpowiednim ustawieniu. Od tamtej pory nie mam już żadnych problemów z jej przesuwaniem się. Produkty Loctite są po prostu doskonałe.”

 

 

# # #

 

 

# # #

 

 

Uwaga od redakcji: Prosimy rozważyć wykorzystanie poniższego linku do filmu, pokazującego występ LaVallee w konkurencji freestyle podczas zimowych XGames w 2013 roku:
 

Video

Rysunek 1

(Podpis: Produkty do mocowania części współosiowych łączą ze sobą cylindryczne niegwintowane części metalowe, wypełniają puste przestrzenie między przylegającymi częściami pasowanymi na wcisk i utwardzają się, chemicznie łącząc konstrukcję.)

 

Rysunek 2

(Podpis: Pasowanie wciskowe z zastosowaniem produktu do mocowania połączeń współosiowych jest dużo bardziej wytrzymałe niż samo pasowanie wciskowe, dzięki czemu nie ma konieczności precyzyjnego obliczania tolerancji wymiarowych.)

 

Rysunek 3

(Podpis: Produkty do mocowania części współosiowych wzmacniają pasowanie ślizgowe, wciskowe i skurczowe.)

 

Rysunek 4

(Podpis: Rotospray – specjalnie opracowane przez inżynierów urządzenie, które nakłada odmierzoną ilość kleju pod postacią 360° ściegu lub pasma na wcześniej wybrany obszar.)

 

Rysunek 5

(Podpis: Operator Polaris nakłada produkt Locite 242 do zabezpieczania połączeń gwintowych na gwintowe otwory, w których zostaną przymocowane włożone mocowania silnika.)

 

Rysunek 6

(Podpis: Operator Polaris nakłada produkt Loctite 648 do mocowania części współosiowych na wewnętrzną średnicę ruchomej rolki łożyska w układzie napędu. Następnie łożyska zostaną wciśnięte na swoje miejsce.)