Зміст
Повністю керамічний підшипник
Гібридний керамічний підшипник
Кулькові-підшипники, що саморегулюються
Що таке керамічний підшипник?
Керамічні підшипники — це категорія підшипників кочення, у яких для деяких або всіх кілець і тіл кочення використовуються керамічні матеріали. До найбільш характерних можна віднести наступні. Повністю керамічні підшипники. Це зазвичай означає, що тіла кочення, такі як кульки, і обидва кільця, тобто внутрішнє і зовнішнє, виготовлені з керамічного матеріалу (як правило, нітриду кремнію Si3N4 або цирконію ZrO2). Справа в тому, що і тіла кочення, і кільця керамічні. Гібридні керамічні підшипники. Це більш типовий випадок. Зазвичай це означає, що елементи кочення, такі як кульки, є керамічними (зазвичай нітридом кремнію Si3N4), тоді як внутрішнє та зовнішнє кільця виготовлені зі звичайної сталі з високим вмістом вуглецю, що містить хром. В даному випадку тіла кочення керамічні, а кільця сталеві.
Основні характеристики
Надзвичайно висока твердість і зносостійкість: нітрид кремнію (Si3N4), звичайний керамічний матеріал, має твердість, значно вищу, ніж у підшипникової сталі, що збільшує зносостійкість підшипників і загальний термін служби, особливо за несприятливих умов змащення.
Набагато менша щільність і менша відцентрова сила: керамічні кульки приблизно на 40% легші за сталеві. Таким чином, у високо-швидкісному застосуванні вони створюють значно нижчу відцентрову силу, яка зменшує навантаження, що прикладається до зовнішнього кільця підшипника, ще більше знижуючи теплоутворення від тертя та підвищуючи максимальну робочу швидкість.
Надзвичайно низький коефіцієнт тертя: коефіцієнт тертя між керамікою та металом нижчий, ніж між двома металевими компонентами, що сприяє більш плавній роботі підшипника та, як наслідок, меншій втраті енергії та виділенню тепла.
Вражаюча стійкість до корозії: Керамічні матеріали виявляють виняткову стійкість до корозії від води, кислот, лугів і солей, що дозволяє застосовувати їх в екстремальних умовах.
Термічна стабільність: Керамічні матеріали мають значно більшу термічну стабільність, ніж підшипникова сталь (наприклад, Si3N4 безперервно працює при температурі понад 800 градусів) і не втратять своїх характеристик через відпустку.
Діелектрична міцність: завдяки високому електричному опору кераміка може допомогти запобігти електричній ерозії через струми, що протікають через підшипник.
Не-магнітні: завдяки своїй конструкції керамічні підшипники не взаємодіють з магнітами, і їх можна використовувати в вузлах, де слід уникати магнітних перешкод.
Поширені типи та комбінації
Повністю керамічні підшипники: повнокерамічні радіальні кулькові підшипники: вони використовуються в системах із легкими та середніми навантаженнями в корозійних, високотемпературних і не-магнітних середовищах. Повністю керамічні радіально-упорні підшипники: вони використовуються в програмах, де потрібне комбіноване навантаження, наприклад, високошвидкісні шпинделі. Гібридні керамічні підшипники: гібридні керамічні радіальні кулькові підшипники: найпоширеніший тип гібридного контакту, який має переваги керамічних кульок, а також вантажопідйомність і економічність сталевих кілець. Гібридні керамічні радіально-упорні підшипники: вони часто використовуються у високошвидкісних шпинделях верстатів, моторизованих шпинделях тощо з високою швидкістю та здатністю переносити осьові навантаження.
Плюси і мінуси
Переваги продукту включають чудову ефективність зношування з дуже тривалим терміном служби та оптимальними максимальними швидкостями, які добре працюють навіть у -високошвидкісних завданнях; чудова стійкість до корозії та високих температур може добре працювати навіть у суворих умовах; оскільки продукт є електроізоляційним, не-магнітним і має низьку щільність, це робить продукт із низьким тертям, а отже, ефективнішим у роботі. Деякі недоліки включають високу вартість, спричинену складним процесом і виробництвом матеріалів і, як наслідок, крихкість продукту; Керамічні матеріали мають низьку в'язкість, можуть стати досить чутливими до ударів і можуть бути послаблені під час монтажу.
Матеріали також чутливі до концентрації напруги і можуть легко вийти з ладу та втратити свою функцію, якщо є надрізи, пошкодження поверхні або будь-які тріщини. Матеріали також мають низький коефіцієнт теплового розширення з більш значним впливом, спричиненим відсутністю відповідних керамічних підшипників із повною керамікою; у таких ситуаціях можна очікувати, що матеріали матимуть значні коливання температури.
Основні області застосування
Керамічні підшипники є оптимальними для високих ставок, екстремальних робочих порогів і високих вимог до продуктивності. Високошвидкісні шпинделі верстатів/моторизовані шпинделі: гібридні керамічні радіально-упорні підшипники життєво важливі для високої швидкості та точності, забезпечуючи мінімальне підвищення температури. Аерокосмічна промисловість: високотемпературні та високошвидкісні компоненти двигуна, такі як допоміжні силові агрегати (APU) та інші компоненти двигуна. Хімічне та медичне обладнання: насоси, змішувачі та медичні інструменти (стоматологічні бормашини, центрифуги), де потрібна стійкість до корозії, стерильність або не-магнітність. Автомобільні перегони та високо-компоненти: гоночна коробка передач, високо-двигуни, турбокомпресори тощо. Вакуумне середовище: для запобігання забрудненню від випаровування звичайних мастильних матеріалів, наприклад обладнання для виробництва напівпровідників. Електроенергетика: генератори вітряних турбін (ізоляція), підшипникові системи магнітної левітації тощо.
Висновок
Завдяки перевагам-специфічних матеріалів керамічні підшипники мають найкращі характеристики в екстремальних умовах, таких як висока швидкість, високі температури, корозія, немагнітність і вакуум. Там, де традиційні сталеві підшипники виходять з ладу, домінують керамічні підшипники. Незважаючи на те, що ціна та ударостійкість є проблемами, у випадках, коли продуктивність, надійність і екстремальна адаптованість до середовища є обов’язковими, керамічні підшипники є міцним і часто необхідним варіантом.
