Керамические и гибридные подшипники

2765

Что такое керамические материалы

Неорганические материалы с добавками, прошедшие для получения готовых изделий формование и спекание, называют керамикой. Это один из наиболее древних материалов, используемых человеком. Не теряет значения керамика в настоящее время. Современные керамические композиции на основе кремниевых нитридов или карбидов, оксидов циркония либо алюминия обладают уникальными свойствами:

  • чрезвычайной твердостью;
  • сниженным коэффициентом трения;
  • жесткостью;
  • немагнитностью;
  • износостойкостью;
  • не проводят ток;
  • малым весом.

Новейшие технологии позволяют получать высокоточные керамические детали. Но ключевые недостатки керамики в сравнении со сталью (хрупкость, меньшая прочность, повышенная стоимость) пока остаются непреодолимыми. Однако преимущества керамики позволяют эффективно использовать ее для подшипников качения и скольжения.

Керамика – удивительное сочетание свойств

На иллюстрации керамический шарикоподшипник 6803.

Керамические и гибридные подшипники | 1Керамический подшипник качения

Обычный подшипник качения включает верхнее, нижнее кольца, находящиеся между ними тела качения и сепаратор, равномерно организующий тела качения.

Керамические и гибридные подшипники | 2

Керамика может использоваться как для колец и тел качения, так и только для шариков, либо роликов при металлических кольцах. В гибридных подшипниках керамика используется только для тел качения.

Керамические и гибридные подшипники | 3

Сепараторы подшипников керамических обычно выполняют из высокопрочного, износостойкого пластика. Но некоторые производители, например китайские, используют и металлические сепараторы.

Керамические и гибридные подшипники | 4

Полностью керамический подшипник качения с сепаратором из пластика обладает рядом исключительных преимуществ:

  • электроизоляционные свойства;
  • стабильность размеров при изменениях температуры;
  • немагнитность;
  • сниженное трение;
  • небольшой нагрев;
  • работоспособность в расширенном температурном диапазоне от -85 и до 900 градусов при соответствующем сепараторе;
  • сниженный шум;
  • малая инертность;
  • уменьшенная необходимость в смазке, а в некоторых условиях даже возможность работы без смазки;
  • допустимость к контакту с пищей;
  • чрезвычайная стойкость к наиболее агрессивным веществам;
  • малый вес;
  • возможность нормальной работы при оборотах до 12000 1/мин;
  • долговечность.

Керамические и гибридные подшипники | 5

Твердость шариков или роликов из керамики превышает показатели стали, что повышает ресурс подшипников. Чрезвычайно высокая чистота поверхности колец, тел качения из керамики значительно уменьшает трение, тепловыделение. Керамика также обладает размерной стабильностью, малой теплопроводностью в пять раз ниже стали, электроизоляционными свойствами, обеспечивает снижение веса на сорок процентов.

 

Керамические и гибридные подшипники | 6

Исключая химическую стойкость, немагнитность, эти преимущества относятся к гибридным подшипникам.

Главный недостаток керамических подшипников – меньшая номенклатура, не покрывающая все возможные позиции. Но производство керамических подшипников и их разнообразие быстро расширяются. Поэтому значимость этого недостатка со временем снижается.

Керамические и гибридные подшипники | 7

Керамический подшипник также является более хрупким и менее прочным, чем металлический. Большей является и его цена. Снизить стоимость можно, применяя подшипники гибридного типа.

Особые свойства определяют применимость цельнокерамических подшипников:

  • ванны электролизные;
  • машины и приборы пищевых производств;
  • оборудование для медицины;
  • вакуумная техника;
  • разнообразные насосы;
  • химическое машиностроение;
  • различные турбины;
  • электромоторы и генераторы;
  • транспортные средства;
  • оборудование чистых комнат.

Керамические и гибридные подшипники | 8Номенклатура современных цельнокерамических подшипников включает:

  • шарикоподшипники радиальные открытые и защищенные, радиально-упорные, сферические самоустанавливающиеся, упорные;
  • роликоподшипники;
  • шарики из керамики.

Керамические и гибридные подшипники | 9Производители подшипников

Среди основных производителей подшипников из керамики Boca Bearing США, SKF, VKE, FYH, Koyo. Японская компания FYH изготавливает высокотемпературные гибридные подшипники. Американский производитель Boca Bearing предлагает широкую номенклатуру полностью керамических шарико и роликоподшипников.

Керамические и гибридные подшипники | 10

Они изготавливаются из оксидов циркония, алюминия, кремниевых карбидов, нитридов.

Выпускаются также гибридные подшипники. Легкие, миниатюрные, скоростные подшипники Ceramic Orange Seal ABEC 7 позволяют избегать вибраций, облегчают вращение катушки мультипликаторной спининга.

Керамические и гибридные подшипники | 11

Boca Bearing предлагает также специализированные линейки подшипников керамических для упаковочной техники и гибридных для оборудования водоочистных сооружений.

 

Керамические и гибридные подшипники | 12

Производственная линейка SKF включает:

  • гибридные шарикоподшипники радиальные однорядные обычные и с уплотнениями;
  • однорядные гибридные роликоподшипники с роликами цилиндрическими;
  • радиально-упорные гибридные шарикоподшипники;
  • гибридные шарикоподшипники с нержавеющими обоймами;
  • прецезионные гибридные роликоподшипники цилиндрические;
  • радиально-упорные прецезионные гибридные шарикоподшипники.

Керамические и гибридные подшипники | 13Многочисленную номенклатуру гибридных и цельнокерамических подшипников выпускает компания Koyo из Японии.

Керамические и гибридные подшипники | 14Радиальные гибридные однорядные высокотемпературные шарикоподшипники серии 3NC…HT4 GF

Они сохраняют работоспособность в диапазоне -100…+500 градусов. Их кольца выполнены из высокопрочной стали, сепаратор сделан из графита, а шарики – из нитрида кремния. Размерный ряд рассчитан на валы диаметрами 6…40 мм. Обозначение шарикоподшипника 40х68х15 – 3NC6008HT4C4 GF.

Керамические и гибридные подшипники | 15

Керамические и гибридные подшипники | 16

Полнокерамические радиально-упорные шарикоподшипники типа NC…V с диаметрами 4…40 мм

Эти подшипники выполнены из нитрида кремния. Допустимые температуры -200…+800 градусов. Пример обозначения подшипника 15х35х11 – NC7202V.

Керамические и гибридные подшипники | 17

Керамические и гибридные подшипники | 18Гибридные коррозионностойкие шарикоподшипники 3NC…ZZMD4 FA

Такие модели работоспособны от -100 до +200 градусов и в вакууме. Кольца подшипников сделаны из нержавеющей стали, шарики из нитрида кремния, сепаратор из фторуглеродного пластика. Модельный ряд включает диаметры 4…40 мм. Для подшипника 12х32х10 обозначение по каталогу 3NC6001ZZMD4 FA.

Керамические и гибридные подшипники | 19

Керамические и гибридные подшипники | 20Керамические подшипники серии NC…FA с диаметрами 4…40 мм

Они допускают рабочие температуры -100…+200 градусов. Кольца и шарики изготовлены из нитрида кремния, а сепаратор из фторуглерода. Обозначение подшипника 4х13х5 – NC624FA.

Керамические и гибридные подшипники | 21

Керамические и гибридные подшипники | 22

Для работы в агрессивных средах используется серия подшипников NCT…FA.

Керамические и гибридные подшипники | 23

Еще большую коррозионную стойкость имеет серия шарикоподшипников NCZ…FA.

Керамические и гибридные подшипники | 24Гибридные немагнитные подшипники серии 3NC…YH4 FA

Оснащаются кольцами из немагнитной стали, керамическими шариками, фторуглеродным сепаратором. Обозначение подшипника 30х55х13 – 3NC6006YH4 FA.

Керамические и гибридные подшипники | 25

Керамические и гибридные подшипники | 26Гибридные высокооборотные шарикоподшипники типа 3NC…ZZ FG с защитными шайбами

Допускают при консистентной смазке обороты от 63000 1/мин для модели 3NC604ZZC3 FG (4х12х4) до 9900 1/мин для модели 3NC6208ZZC3 (40х80х18). Кольца подшипников выполнены из высокоуглеродистой хромистой стали, сепаратор из полиамида, шарики из нитрида кремния. Допустимые рабочие температуры порядка -30…120 градусов.

Керамические и гибридные подшипники | 27

Керамические и гибридные подшипники | 28

Гибридные подшипники K серии используются для промышленных роботов.

Керамические и гибридные подшипники | 29

Немецкая компания ZEN производит гибридные и полностью керамические подшипники с кольцами, шариками из оксида циркония, нитрида кремния.

Керамические и гибридные подшипники | 30

Области применения и номенклатура гибридных и цельнокерамических подшипников постоянно расширяются.

Керамический подшипник скольжения

Широко распространенные металлокерамические втулки состоят из порошковой бронзы, стали либо железа с добавкой графита. Их прессуют при большом давлении, а затем спекают при довольно высокой температуре. Пористая структура впитывает и удерживает смазку. Заметно уменьшает коэффициент трения добавка графита.

Состав и характеристики материалов втулок бронзографитовых регламентируются ГОСТ 26719-85. Для подшипников скольжения небольших редукторов, пищевого, текстильного, бытового оборудования используется порошок антифрикционный ПА-БрО. В его составе кроме порошка меди, 9,5…10,5% олова и четверть процента углерода. При пористости после спекания 18…27% гарантируется твердость 350 НВ. С нормальной смазкой такой материал выдерживает нагрузку до пяти МПа и скорости скольжения 5 м/с. Для условий самосмазывания или ограничения количества смазки его допустимая нагрузка снижается до 1,5 Мпа, а скорость падает до полутора м/с.

Бесшумную работу с малым износом в электродвигателях, автомобилях, сельхозтехнике обеспечит порошковая композиция ПА-БрОГр2, содержащая медь, 9…11% олова, 1,5…2,5% графита. Такие втулки с пористостью порядка 15…25%, твердостью 250 HB хорошо работают в условиях масляной смазки при скоростях до двух м/с и давлении не выше шести МПа.

Керамические и гибридные подшипники | 31

Вкладыши на основе ПА-БрОХН из меди, 4,5…5,5% олова, 9,5…10,5% хрома, 6,5…7,5% никеля имеют значительную твердость 900 HB при пористости 4…20%. Такой материал требует смазки, но выдерживает усилия порядка 7…10 МПа на скоростях до метра в секунду. Благодаря закалке и старению можно поднять прочность деталей. Коэффициент трения со смазкой до 0,1. Используются в механизмах кораблей, автомашинах, станках, приборах.

Керамические и гибридные подшипники | 32

Возможность работы без смазки предоставляет композиция ПА-ДГр10 из меди с десятью процентами графита. Твердость таких втулок 200 HB, пористость 2…9%. Они часто применяются в насосах, приборах и работают на скоростях до 50 м/с.

Керамические и гибридные подшипники | 33

Керамический подшипник скольжения железографитный регламентируется ГОСТ 26802-86. Примером может служить, используемая в сельхозтехнике, автомашинах, станках порошковая композиция ПА-ЖГр2, содержащая железо и 1,4…2% углерода. Втулки этого состава с пористостью в пределах 15…25%, твердостью 500 HB выдерживают 4…10 МПа на скоростях до 3 м/с, обеспечивая со смазкой трение 0,035…0,125.

Керамические и гибридные подшипники | 34

Размеры металлокерамических втулок опор скольжения определяются ГОСТ ИСО 2795-2001.

Керамические и гибридные подшипники | 35

Опоры скольжения металлокерамические обеспечивают:

  • работоспособность в большом диапазоне оборотов вала, нагрузок и температур;
  • сниженный шум;
  • уменьшение пускового и рабочего моментов вращения;
  • стойкость к коррозии;
  • долговечность и хорошие эксплуатационные характеристики.

 

 Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
     +7(499)403 39 91  
   
  Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.
  Каталог подшипников на сайте themechanic.ru
 
 
Blank - Date Template - 1

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
tel:+7 (495) 646 00 12
zakaz@themechanic.ru
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Blank - Date Template - 1

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
tel:+7 (495) 646 00 12
zakaz@themechanic.ru
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте