Правильный выбор подшипников

Oct 30, 2023

Крис Джонсон взвешивает разницу между полностью керамическими подшипниками и гибридными подшипниками

Некоторые профессиональные велосипедисты обратились к прецизионным гибридным керамическим подшипникам из-за их низкого сопротивления качению, что дало им преимущество в день соревнований перед теми, кто выбирает цельностальные подшипники.

Есть веская причина, по которой профессиональные велосипедисты предпочитают прецизионные гибридные подшипники (стальные кольца с керамическими шариками) вместо полностью керамических подшипников (керамические кольца и шарики).

Стальные внутренние и наружные кольца гибридного подшипника могут быть обработаны с очень жесткими допусками. Когда они сочетаются с легкими, высококачественными керамическими шариками и подходящей смазкой с низким крутящим моментом, результатом является очень низкое сопротивление качению – идеальное сочетание.

Керамические кольца подшипников сложнее обрабатывать, поэтому округлость, достижимая стальными кольцами, невозможна, что приводит к более высокому уровню вибрации.

Однако полностью керамические подшипники имеют свои преимущества перед гибридными подшипниками. Их способность выдерживать чрезвычайно широкий диапазон температур, их немагнитные свойства и превосходная коррозионная стойкость делают их главным претендентом на многие применения по всему миру и за его пределами, которые слишком сложны для гибридов.

Приложения

Профессиональные велосипедисты выбирают гибридные подшипники, потому что сопротивление качению является ключевым моментом, а качественные гибридные подшипники требуют немного меньше усилий для вращения колес, экономя энергию.

Прецизионные гибридные подшипники также могут работать на очень высоких скоростях, поэтому их часто используют в станках.

Керамические шарики обеспечивают электроизоляцию гибридных подшипников, поэтому они становятся популярным выбором для многих электродвигателей и ветряных турбин.

В отличие от гибридных подшипников, полностью керамические подшипники выдерживают экстремальные температуры, что делает их пригодными как для криогенных, так и для печных применений.

Кроме того, их способность противостоять морской воде и агрессивным химикатам делает их идеальными для морской, химической, фармацевтической и пищевой промышленности, где подшипники часто подвергаются воздействию соленой воды или сильных кислот и щелочей.

Более того, поскольку они немагнитны, они являются популярным выбором для сканеров магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Еще более уникальной является то, что на них можно положиться в глубоком море или в космосе.

Под водой смазка подшипников может стать такой же проблемой, как и коррозия, поэтому цельнокерамические подшипники без смазки подходят для обоих случаев.

Поскольку космическая среда представляет собой вакуум, при выборе смазки для подшипников необходимо проявлять особую осторожность, поскольку большинство смазок испаряются или выделяют газы до неприемлемого уровня.

В отличие от гибридов, полностью керамические подшипники могут работать на постоянной скорости без смазки, поэтому они хорошо работают в вакууме.

Если добавить к ним возможности работы при низких температурах, они станут идеальным кандидатом для спутников и других проектов, таких как Марсоход, особенно потому, что Марс может выдерживать температуры до 12˚C.

Решения решения

Если вам подходят цельнокерамические подшипники, поскольку они могут выдерживать самые суровые условия окружающей среды, какой материал подшипников вам следует выбрать?

Двумя наиболее распространенными типами являются цирконий (ZrO2) и нитрид кремния (Si3N4), и оба имеют свой набор преимуществ и недостатков.

Хотя керамический материал тверже стали, он также более хрупкий, а это означает, что керамические подшипники имеют меньшие нагрузки и скорости.

Хотя диоксид циркония обладает высокой вязкостью разрушения и может выдерживать небольшие ударные нагрузки, нитрид кремния более хрупок, поэтому его не следует подвергать ударным нагрузкам.

Нитрид кремния даже более устойчив к коррозии, чем диоксид циркония, и имеет гораздо более широкий температурный диапазон, хотя и значительно дороже.

Как и нитрид кремния, диоксид циркония не подвержен влиянию воды и большинства химикатов, но его не следует регулярно подвергать воздействию пара, поскольку он может со временем разлагаться.

Гибридные подшипники и полностью керамические подшипники имеют разные сильные и слабые стороны.