Керамические подшипники: сферы использования, популярные разновидности

Промышленники впервые обратили внимание на керамические подшипники в 90-е годы прошлого века. Сначала производители оценили достоинства этих механизмов в оборудовании с высокой частотой вращения.

Затем керамикой заменили металл в составе быстродействующих электронных приборов, где важно было обеспечить электроизоляцию подшипников. Прочность и выносливость в условиях высоких нагрузок керамические узлы доказали в составе гоночных машин.

Сегодня подшипники керамического типа занимают все больше ниш. Их используют в составе компрессорного и насосного оборудования, ветроэнергетических установок, газовых и реактивных турбин, в железнодорожной, медицинской, химической промышленности. Постепенно они переходят и в менее наукоемкие отрасли. Появляются модели для профессиональных и любительских велосипедов, спиннингов, бытовой техники.

Сфера применения керамических подшипников многократно расширится, если производителям удастся усовершенствовать технологию их изготовления и снизить рыночную стоимость. Высокая цена остается существенным недостатком таких моделей.

Специфика использования

Современные керамические подшипники изготавливают из нитрида кремния. Это особый тип керамики, которая содержит удлиненные кристаллические иглы. В структуре материала они отвечают за повышение прочности, жесткости, самоусиливающих свойств.

Именно свойства нитрида кремния и некоторых аналогов определяют физико-химические свойства подшипников и обуславливают сферы использования:

• в условиях химически агрессивной среды. Керамика не корродирует под воздействием кислот и щелочей даже в высокой концентрации;
• при существенных перепадах влажности и температуры. Керамические подшипники выдерживают нагрев до 800 – 1000 градусов Цельсия, не боятся горячей воды и пара;
• в высокоскоростных узлах. Из-за температурной стойкости и керамические подшипники работают на скорости до 30 000 оборотов в минуту;
• в условиях, где важно исключить электрические явления. Цельнокерамические подшипники не пропускают ток, не способствуют появлению статических зарядов, не магнитится;
• в контакте с нефтепродуктами, газами, пищевыми средами. Керамические узлы обеспечивают высокую эффективность, гигиеническую безопасность;
• в оборудовании высокой точности. Элементы подшипника из керамики не склонны к деформации, обладают меньшим коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью, имеют гладкую поверхность.

В качестве преимуществ можно рассматривать более низкий вес керамических подшипников, способность эффективно рассеивать тепло, высокую твердость (до 75 единиц) и модуль упругости, сниженный уровень шума в высокочастотном оборудовании.

Производители исследуют поведение керамических подшипников в разных условиях. Так, компания SKF провела испытания гибридных моделей в тяжелых условиях работы, при недостаточном смазывании, при появлении вмятин на дорожках качения. Наблюдения и измерения позволили сделать вывод: гибридные подшипники менее подвержены поверхностному износу, имеют меньше локальных повреждений, менее требовательны к целостности смазочной пленки. Во многих механизмах с повышенным контактным давлением они прослужат дольше стальных аналогов.

Разновидности

Говоря о керамических подшипниках, подразумевают цельнокерамические и гибридные модели со стальным корпусом и телами качения из нитрида кремния.

В состав гибридных моделей разных брендов могут входить композитные материалы, графит, фторуглеродный пластик, оксид циркония. Они сохраняют большую часть преимуществ цельнокерамических механизмов, за исключением высокой химической стойкости и диэлектрических свойств. Обеспечить долговечность гибридных подшипников в агрессивной среде можно, используя корпус из нержавеющей стали. У многих производителей, включая SKF, есть подходящие решения.

По конструкции керамические подшипники менее разнообразны, чем стальные. Востребованы следующие гибридные модели:

• однорядные радиальные;
• с цилиндрическими роликами;
• прецизионные радиально-упорные;
• прецизионные цилиндрические;
• радиально-упорные;

Керамические подшипники выпускают все популярные производители, включая Boca Bearing, SKF, FYH, VKE, Koyo. Диаметр внутреннего кольца таких моделей составляет в среднем 6 – 40 мм, но существуют более крупные и мелкие образцы.

Чтобы подобрать подходящие керамические подшипники для ваших задач, обращайтесь к специалистам нашей компании.