Преимущества керамических подшипников и их большой недостаток

На дорогах становится все больше электромобилей. Это увеличивает спрос на керамические подшипники. Эти подшипники легкие, обладают электроизоляционными свойствами и высокой стойкостью к износу. Это делает их подходящими для условий, в которых обычные стальные подшипники не справляются. Так почему бы не заменить все подшипники на керамические? Мы ответим на этот вопрос в этой статье!

Что такое керамика?

Керамические материалы используются в различных художественных изделиях и предметах быта. Все мы знаем сковородки, тормозные диски и зубные пломбы. Слово «керамика» происходит от греческого слова «kéramos», которое переводится как «глина» или «обожженный горшок». Это показывает происхождение керамики как процесса изготовления, включающего нагрев.

Керамика обладает рядом свойств, которые делают ее очень подходящей для использования в подшипниках. Большинство видов керамики твердые, износостойкие и электрически изолированы. Еще в 1960-х и 1970-х годах в США были разработаны первые керамические подшипники. Сегодня они используются в таких отраслях, как авиация, медицина и автомобильная промышленность. Новые разработки в области электромобилей делают их все более популярными.

Гибридные или полностью керамические подшипники

Керамические подшипники легче и прочнее обычных стальных подшипников. Существует несколько типов.

• Гибридные подшипники. Такие как версии Schaeffler HC (модели подшипников, предлагаемые компанией Schaeffler Group), содержат керамические и стальные компоненты. В качестве тел вращения используются керамические шарики или ролики, а внутренние и внешние кольца — стальные.
• Полностью керамические подшипники. Они изготавливаются без каких-либо стальных деталей. Часто они изготавливаются из нитрида кремния (Si3N4) или оксида циркония (ZrO2).

Гибридные и полностью керамические подшипники обладают рядом преимуществ. Они:

• Электрически изолированы.
• Подходят для высоких скоростей, очень износостойкие.
• Высокоустойчивы к износу и абразивному воздействию.

Электроизоляционные и немагнитные свойства

Керамические материалы не проводят электричество, что является незаменимым свойством для подшипников в генераторах, тяговых двигателях и других электродвигателях, так как ток может привести к серьезным повреждениям обычных подшипников. С гибридными подшипниками этого не произойдет. Электроизоляционные керамические шарики защищают стальные кольца от проникновения тока.

Кроме того, полностью керамические подшипники являются немагнитными. Поэтому их часто используют в медицинских устройствах.

Высокая коррозионная стойкость и термостойкость

Керамические подшипники и гибридные версии с кольцами из нержавеющей стали, такие как модели Schaeffler XC (модели подшипников, предлагаемые компанией Schaeffler Group), более устойчивы к коррозии, чем стальные подшипники. Например, они выдерживают воду, моющие средства и некоторые химикаты.

Они также выдерживают высокие температуры. По сравнению со стальными подшипниками тех же размеров возможны более высокие скорости вращения. Гибридные подшипники выдерживают более высокие скорости, чем полностью керамические. На самом деле, их стальные кольца менее хрупкие, чем керамические. Это делает их менее подверженными внезапным поломкам при чрезмерной нагрузке или скорости.

Долгий срок службы, меньше обслуживания

Керамические шарики имеют меньшую плотность и гораздо большую твердость, чем стальные. Они обладают очень высокой износостойкостью: мелкие частицы, попадающие в подшипник, просто измельчаются.

А их очень низкое сопротивление качению обеспечивает выделение небольшого количества тепла. Таким образом, смазочные материалы служат дольше. Гибридные подшипники также более устойчивы к неблагоприятным условиям смазки, чем стальные. Полностью керамические можно использовать даже без смазки.

Теперь всегда керамика?

Очень износостойкие, способные выдерживать экстремальные условия... Всегда ли теперь стоит использовать керамические подшипники? Это зависит от их использования.

Недостатки керамических подшипников

1. Меньшая грузоподъемность. Керамические и гибридные подшипники имеют меньшую грузоподъемность, чем их стальные аналоги. Поскольку керамические ролики более твердые, они меньше деформируются. В результате получается меньший эллипс контакта.
2. Термостойкость. Термостойкость стальных моделей лучше.
3. Высокая цена. Керамические версии имеют высокую цену. Это связано с тем, что обработка сырья для этих подшипников является сложной и энергоемкой. Вследствие чего производство занимает много времени.

Примеры применения

1. Электромобили. Керамические подшипники используются в тяговых двигателях и генераторах благодаря их электроизоляционным свойствам.
2. Авиация. В авиационной промышленности керамические подшипники применяются в турбинах и других высокоскоростных системах.
3. Медицина. В медицинских устройствах, таких как МРТ-сканеры, используются немагнитные керамические подшипники.

Заключение

Керамические подшипники обладают множеством преимуществ, таких как высокая износостойкость, электроизоляционные свойства и устойчивость к коррозии. Однако их высокая стоимость и меньшая грузоподъемность делают их не всегда оптимальным выбором.