Содержание
Полностью керамический подшипник
Гибридный керамический подшипник
Самоцентрирующиеся-шарикоподшипники
Что такое керамический подшипник?
Керамические подшипники — это категория подшипников качения, в которых для некоторых или всех колец и тел качения используются керамические материалы. Среди наиболее типичных можно назвать следующие. Полностью керамические подшипники. Обычно это означает, что тела качения, такие как шарики, и оба кольца, то есть внутреннее и внешнее, изготовлены из керамического материала (обычно из нитрида кремния Si3N4 или циркония ZrO2). Дело в том, что и тела качения, и кольца выполнены из керамики. Гибридные керамические подшипники. Это более типичный случай. Обычно это означает, что тела качения, такие как шарики, изготовлены из керамики (обычно из нитрида кремния Si3N4), а внутреннее и наружное кольца изготовлены из обычной высокоуглеродистой хромсодержащей стали. В этом случае тела качения керамические, а кольца стальные.
Основные функции
Чрезвычайно высокая твердость и износостойкость: нитрид кремния (Si3N4), распространенный керамический материал, имеет твердость, значительно превышающую твердость подшипниковой стали, что увеличивает износостойкость подшипников и общий срок службы, особенно в неблагоприятных условиях смазки.
Значительно более низкая плотность и меньшая центробежная сила: керамические шарики примерно на 40% легче стальных. Следовательно, в приложениях с высокой-скоростью они создают гораздо меньшую центробежную силу, которая снижает нагрузку, приложенную к наружному кольцу подшипника, еще больше снижая выделение тепла при трении и повышая максимальную рабочую скорость.
Чрезвычайно низкий коэффициент трения: коэффициент трения между керамикой и металлом ниже, чем между двумя металлическими компонентами, что способствует более плавной работе подшипника и, следовательно, меньшим потерям мощности и выделению тепла.
Впечатляющая коррозионная стойкость: керамические материалы обладают исключительной устойчивостью к коррозии под воздействием воды, кислот, щелочей и солей, что позволяет применять их в экстремальных условиях.
Термическая стабильность: керамические материалы обладают значительно большей термической стабильностью, чем подшипниковая сталь (например, Si3N4 работает непрерывно при температуре более 800 градусов) и не теряют своих характеристик из-за отпуска.
Диэлектрическая прочность. Благодаря высокому электрическому сопротивлению керамика может помочь предотвратить электрическую эрозию из-за токов, протекающих через подшипник.
Не-немагнитные. Благодаря своей конструкции керамические подшипники не взаимодействуют с магнитами, и их можно использовать в узлах, где необходимо избегать магнитных помех.
Распространенные типы и комбинации
Полностью керамические подшипники: Полностью керамические радиальные шарикоподшипники: они используются в приложениях с легкими и средними нагрузками в агрессивных, высокотемпературных и не-немагнитных средах. Полностью керамические радиально-упорные подшипники: они используются в устройствах, требующих комбинированной нагрузки, например, в высокоскоростных шпинделях. Гибридные керамические подшипники: Гибридные керамические радиальные шарикоподшипники: наиболее распространенный тип гибридных контактных подшипников, обладающий преимуществами керамических шариков, а также грузоподъемностью и экономичностью стальных колец. Гибридные керамические радиально-упорные подшипники: они часто используются в шпинделях высокоскоростных станков, мотор-шпинделях и т.п., обладают высокими скоростными характеристиками и способностью выдерживать осевые нагрузки.
Плюсы и минусы
К преимуществам продукта относятся превосходная износостойкость, очень длительный срок службы и оптимальные максимальные скорости, которые хорошо работают даже в-высокоскоростных задачах; превосходная устойчивость к коррозии и высоким температурам может хорошо работать даже в суровых условиях; а поскольку продукт является электроизолирующим, не-магнитным и имеет низкую плотность, он обеспечивает низкое трение и, следовательно, более эффективный в эксплуатации. Некоторые недостатки включают высокую стоимость, вызванную сложностью процесса изготовления материалов и, как следствие, хрупкостью продукта; Керамические материалы имеют низкую прочность, могут стать весьма чувствительными к ударам и могут ослабиться при установке.
Материалы также чувствительны к концентрации напряжений и могут легко выйти из строя и потерять свою функцию при наличии зазубрин, повреждений поверхности или каких-либо трещин. Материалы также имеют низкий коэффициент теплового расширения, причем более значительное влияние вызвано отсутствием соответствия керамических подшипников цельнокерамическим; в таких ситуациях можно ожидать, что материалы будут иметь большие колебания температуры.
Основные области применения
Керамические подшипники оптимальны для высоких эксплуатационных порогов и высоких требований к производительности. Высокоскоростные шпиндели станков/моторизованные шпиндели: Гибридные керамические радиально-упорные подшипники жизненно важны для высокой скорости и точности, обеспечивая при этом минимальный рост температуры. Аэрокосмическая промышленность: компоненты высокотемпературных и высокоскоростных двигателей, такие как вспомогательные силовые установки (ВСУ) и другие компоненты двигателя. Химическое и медицинское оборудование: Насосы, миксеры и медицинские инструменты (стоматологические боры, центрифуги), для которых требуется коррозионная стойкость, стерильность или не-немагнитность. Автомобильные гонки и компоненты высокого класса-: гоночная коробка передач, высокопроизводительные двигатели-, турбонагнетатели и т. д. Вакуумная среда: для предотвращения загрязнения в результате испарения обычных смазочных материалов, например, в оборудовании для производства полупроводников. Энергия и энергетика: ветряные генераторы (изоляция), системы подшипников на магнитной подушке и т. д.
Заключение
Обладая особыми преимуществами-материала, керамические подшипники демонстрируют наилучшие характеристики в экстремальных условиях, таких как высокая скорость, высокие температуры, коррозия, немагнитные свойства и вакуум. Там, где традиционные стальные подшипники терпят неудачу, доминируют керамические подшипники. Хотя стоимость и ударопрочность являются проблемами, в тех случаях, когда необходимы производительность, надежность и адаптируемость к экстремальным условиям, керамические подшипники являются надежным и часто обязательным вариантом.
