По словам Ника Даудинга, менеджера по развитию бизнеса The Barden Corporation (Великобритания) Ltd., добавление новых конструктивных особенностей или применение специальных технологий и покрытий к компонентам подшипников может оптимизировать работу подшипников в сложных условиях, предоставляя уникальные решения подшипников для решения проблем клиентов.
Повышение ценности и улучшение характеристик подшипников за счет использования новых конструктивных особенностей, таких как специальные фланцы, валы и корпуса.
Оптимизация характеристик подшипников путем замены традиционных материалов подшипников специальными материалами для работы на высоких скоростях, при высоких температурах или в тяжелых условиях эксплуатации.
Использование поверхностных покрытий, таких как субмикронные напыляемые покрытия, для дальнейшей оптимизации характеристик подшипников и обеспечения более предсказуемого / согласованного поведения подшипников в суровых условиях.
Существует множество различных конструктивных особенностей и методов, которые могут применяться к подшипнику для оптимизации и улучшения его характеристик для удовлетворения особенно сложных (например, высокой скорости, высокой температуры, суровых условий эксплуатации) применений. Эти методы включают нанесение покрытий, изменение геометрии конкретного компонента подшипника или замену традиционных материалов подшипника альтернативами с высокими эксплуатационными характеристиками.
Серебрение металлических клеток
В некоторых высокоскоростных и высокотемпературных применениях стальные кожухи могут быть покрыты серебром для улучшения смазочных характеристик и надежности. Посеребрение улучшает смазывающую способность подшипника, делая его более прочным и устойчивым к воздействию масла. В случае отказа / истощения смазки серебрение действует как твердая, сухая смазка, позволяя подшипнику продолжать работать в течение короткого периода времени или в аварийной ситуации. Примеры применения включают в себя подшипники аэрокосмического стартера и подшипники для кондиционеров в поездах.
Керамические гибридные подшипники
Для высокоскоростных применений замена стальных шариков керамическими (нитрид кремния) шариками может радикально улучшить характеристики подшипников несколькими способами. Во-первых, поскольку керамические шарики намного легче, чем стальные шарики, снижая центробежные силы и улучшая динамические условия, в то время как их поверхность почти идеально гладкая, они демонстрируют уровни вибрации в два-семь раз ниже, чем у обычных стальных шарикоподшипников. На более высоких скоростях внутренняя нагрузка в подшипнике также уменьшается.
Во-вторых, керамические гибридные подшипники также работают при значительно более низких рабочих температурах, что в сочетании с меньшей массой позволяет увеличить скорости вращения на 40-50%. Более низкие рабочие температуры и снижение тепловыделения внутри подшипника помогают продлить срок службы смазки, иногда до пяти раз дольше, чем обычные стальные шарикоподшипники.
Примеры применений для керамических гибридных подшипников включают высокоскоростные вакуумные насосы, медицинские / хирургические ручные инструменты и аэрокосмические вентиляторы и генераторы.
материалы
В технологии материалов можно выбрать наиболее подходящие материалы подшипников, чтобы максимизировать характеристики подшипников. Специальные кольцевые материалы успешно используются в аэрокосмической и неаэрокосмической областях, сочетая превосходную коррозионную стойкость и износостойкость с возможностью выдерживать более высокие динамические нагрузки, чем обычные подшипниковые стали. При использовании в сочетании с керамическими шариками можно добиться значительного увеличения срока службы и производительности подшипников.
Кольцевые материалы могут быть оптимизированы для конкретных применений. Четыре основных кольцевых материала, используемых Barden - это AISI 440C (коррозионностойкая сталь), SAE 52100, AISI M50 и Cronidur 30®. Для высокотемпературных применений (до 345 ° C) подходят инструментальная сталь AISI M50 или специальная закаленная версия Cronidur 30®, которые широко используются в высокотемпературных аэрокосмических устройствах, таких как системы спускных клапанов на самолетах.
Cronidur 30® - это мартенситная, закаленная, с высоким содержанием азота, коррозионно-стойкая сталь, которая также может быть подвергнута индукционной закалке. Этот материал повышает коррозионную стойкость и улучшает усталостную долговечность и износостойкость.
Подшипники полного комплекта
Подшипники полного комплекта используют пространство, обычно занимаемое держателем шарика. Это позволяет использовать большее количество шариков, что, в свою очередь, обеспечивает увеличение грузоподъемности, преимущественно радиальной, в случае конструкции с выемкой для заполнения, или осевой, а также в случае конструкции с угловым контактом. Использование предварительно нагруженных пар угловых контактов также позволяет применять двунаправленные осевые нагрузки. Применения здесь варьируются от высокотемпературных клапанов для аэрокосмического применения до опор ракетных плавников и аварийных опорных подшипников.
Субмикронные покрытия
Роль поверхностной инженерии в технологии подшипников качения также становится все более важной, поскольку подшипники постепенно уменьшаются, но при этом они все равно должны работать быстрее, при более высоких температурах, выдерживать более высокие нагрузки и надежно работать в течение более длительных периодов. Для подшипников, которые борются с трением, предотвращают коррозию и снижают износ даже в самых суровых условиях эксплуатации, можно применять современные покрытия и поверхностные покрытия. В результате вы получаете более высокую плотность мощности, улучшенную производительность, более предсказуемое / согласованное поведение подшипников (особенно в суровых условиях), более низкие эксплуатационные расходы и более длительные интервалы обслуживания.
Например, могут быть использованы многослойные субмикронные (напыленные) покрытия для улучшения физических и трибологических характеристик поверхностей подшипников. Успех таких методов основан на избежании отдельных слоев путем создания градуированной или диффузной границы раздела между различными материалами. Аналогично, ключевые слои, такие как никель или медь, часто используются для улучшения адгезии мягких пленок к твердым или пассивированным подложкам.
Субмикронные покрытия могут быть нанесены на внутренние и внешние поверхности подшипниковых колец и элементов качения, если это необходимо. Например, дисульфид молибдена (MOS2) или дисульфид вольфрама (WS2) можно наносить напылением на поверхность компонентов подшипника, чтобы сделать поведение подшипника более предсказуемым в суровых условиях.
Специальные полимеры
В некоторых высокоскоростных применениях шариковые сепараторы или клетки могут поставляться из специальных полимерных материалов. Эти компоненты вакуумно пропитаны маслом для увеличения срока службы подшипника. Специальный полимерный материал удерживает масло контролируемым образом при вакуумной пропитке. Примеры применения включают подшипники для высокоскоростных авиационных гироскопов. Другие специальные полимеры могут быть предоставлены для высокоскоростных агрессивных сред, где подшипники требуют высокой устойчивости к химическим веществам или тепловому воздействию
Повышение ценности благодаря новым конструктивным особенностям
Стремление снизить затраты во всех областях производства означает, что интеграция подшипниковых систем в сопряженные компоненты становится все более распространенной. Получающиеся сборки более аккуратные, более компактные, их быстрее собирать, и они дают дополнительные преимущества, заключающиеся в уменьшении пространства и массы, а также в решении проблем, связанных с накоплением допусков.
Особые конструктивные особенности могут быть включены в подшипник для улучшения его характеристик. Эти функции включают в себя фланцы, валы и корпуса, которые облегчают, ускоряют и точнее устанавливают, что, в свою очередь, сокращает время сборки и общие эксплуатационные расходы.