Гибридные подшипники объединяют кольца из закаленной стали с элементами качения, выполненными из высокопрочной керамики. Они превосходят «обычные» конструкции подшипников по своим эксплуатационным свойствам, когда речь идет о высоких скоростях и температурах или плохих условиях смазки.
Гибридные подшипники в двигателях
Благодаря этим преимуществам гибридные подшипники используются, например, в двигателях и аналогичных узлах в аэрокосмической промышленности. Поскольку они также имеют высокое электрическое сопротивление, они также подходят для использования в электродвигателях приводов с переменной скоростью, а также для генераторов: там они противодействуют паразитным токам, которые могут повредить поверхности обычных стальных подшипников.
Картинная галерея
Однако керамические материалы также имеют недостатки. Например, недостаточно известно, в какой степени прочность керамики страдает от мельчайших примесей внутри материала или на его поверхности. Несмотря на все усилия, допуски на повреждения немного в темноте - факт, который ставит под угрозу целостность керамических элементов качения, установленных в гибридных подшипниках.
Книга «Практическое руководство по проектированию привода» помогает в выборе основных компонентов систем электропривода: двигателя, коробки передач, привода, сетевого питания и их дополнительных компонентов. Расчет также ведется интенсивно.
Строгий контроль качества керамических подшипниковых узлов
Чтобы предотвратить эту опасность, керамические подшипниковые компоненты производятся под очень строгим контролем качества. При сборке их также требуется большая осторожность, чтобы они были тщательно проверены перед выпуском в эксплуатацию. Однако этот процесс увеличивает стоимость подшипников, что ограничивает широкое использование гибридных подшипниковых технологий.
Особая проблема для производителей возникает, например, из-за того, что не существует «исторически выращенных» моделей для прогнозирования пределов использования или выхода из строя гибридных подшипников. Некоторые дефекты поверхности могут быть настолько малы, что они абсолютно не влияют на эксплуатационные характеристики или долговечность подшипника. Но, не зная точно, где находятся допустимые пределы, производители вынуждены придерживаться чрезвычайно «консервативной» линии - другими словами, из соображений безопасности, чтобы отсортировать те компоненты, которые могли бы отлично выполнить свою работу.
Теперь команда из голландского научно-исследовательского центра SKF нашла способ упростить контроль качества керамических изделий: группа разработала прогнозную модель устойчивости к повреждениям для керамических тел качения в гибридных подшипниках. Это позволяет исследователям точно определить, при каких условиях эксплуатации и с какого порога микроскопический «дефект» может представлять проблему.
роликовый подшипник
Наконечники для смазки подшипников качения SKF
Систематические стресс-тесты для гибридных подшипников
Команда основывала свои исследования на обширной серии испытаний гибридных подшипников и керамических компонентов. Здесь микроскопические дефекты были намеренно введены в поверхности керамических элементов качения; такие как иногда наблюдаемые следы контакта или трещины кольца или С, а также поры и разрывы материала. Для этой цели поверхность керамического шарика, например, систематически подвергалась жестокому обращению с контролируемыми ударами вплоть до образования трещин или также обрабатывалась лазером для создания отверстия или поры точно заданного размера и формы.
Подшипники или керамические компоненты, нанесенные таким образом, затем приземлились на испытательный стенд для испытания на усталость при качении, который довел образцы до их пределов или даже за их пределами при самых разных нагрузках и условиях смазки. Поэтому команда повторила свои эксперименты с разными типами и размерами ошибок. Подшипники неоднократно снимались с испытательного стенда еще до того, как они выходили из строя, чтобы можно было видеть под микроскопом, как именно какие дефекты распространяются через материал и при каких условиях.
Электродвигатели
Так выглядит технология привода будущего
Предсказать пределы применения керамических элементов качения
На основании этих результатов исследовательская группа SKF разработала расширенную модель, которую можно использовать для прогнозирования пределов применения керамических элементов качения. Обладая этими знаниями, работники производства должны иметь возможность оптимизировать производственные допуски, минимизировать отходы и улучшить процессы производства, сборки и обработки в будущем, что в конечном итоге также помогает снизить затраты на гибридные подшипники.