Následuj mě na: 
Jsou keramická ložiska náchylná k rozbití?
Keramická ložiska jsou nezbytnými součástmi pro zajištění účinného a stabilního provozu mechanických zařízení. S pokrokem ve vědě o materiálech se keramika jako např zirkonia, nitrid křemíkua oxid hlinitý získaly široké použití při výrobě ložisek díky svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem. Keramická ložiska hrají v moderním průmyslu klíčovou roli díky svým výjimečným materiálovým vlastnostem. Jedním z běžně diskutovaných problémů je, zda jsou keramická ložiska náchylná k rozbití.
Keramická ložiska jsou primárně vyrobeny z vysoce výkonné keramiky, jako je oxid zirkoničitý, nitrid křemíku a oxid hlinitý. Tyto materiály vykazují vysokou tvrdost, vynikající odolnost proti opotřebení, nízké koeficienty tření a dobrou chemickou stabilitu. Ve srovnání s tradičními kovovými ložisky nabízejí keramická ložiska vyšší rychlost, nižší tření a opotřebení a lepší izolační vlastnosti.
Křehká povaha keramických ložisek
Navzdory jejich četným výhodám je křehkost keramiky významným problémem. Díky silné atomové vazbě mezi keramickými materiály mají tendenci se vlivem vnějších sil spíše lámat, než plasticky deformovat. Keramická ložiska jsou proto skutečně náchylná k prasknutí za podmínek nadměrného rázového zatížení nebo nesprávné instalace.
Přetížení: Zatímco keramická ložiska mají vyšší pevnost v tlaku ve srovnání s tradičními ložisky, jejich únavová životnost je relativně kratší, takže nejsou schopna odolat nadměrnému zatížení.
Nesprávná instalace: Při montáži je nutné se vyvarovat použití nevhodných nástrojů, které by mohly poškodit dosedací plochy. Aby byla zajištěna správná funkčnost, je třeba také věnovat pozornost směru otáčení a orientaci montáže.
Nedostatečná údržba: Správná údržba zahrnuje udržování ložisek v čistotě, aby se zabránilo vnikání nečistot do vnitřních částí. Pro udržení správných mazacích podmínek je nezbytná včasná výměna maziv.
Je však důležité poznamenat, že riziko lomu neznamená, že keramická ložiska jsou v praktických aplikacích ze své podstaty křehká. Ve skutečnosti se správným konstrukčním návrhem, přesnými výrobními procesy a správným používáním a údržbou může být riziko zlomeniny účinně kontrolováno.
Tlaková zkouška keramických ložisek
Obecně platí, že keramická ložiska nelze snadno zlomit, bez ohledu na úhel, ze kterého padají. To obvykle nemá za následek žádné poškození vzhledu ložiska. Avšak celokeramická ložiska spárovaná s ocelovými hřídeli jsou vystavena riziku praskání kvůli rozdílu v koeficientech tepelné roztažnosti mezi materiály.
Porovnání základních vlastností keramických a ocelových materiálů | |||||||
Položka | Jednotka | Ocelová ložiska | Nerezová ocel | Si3N4 | ZrO2 | SiC | Al2O3 |
Hustota | g / cm3 | 7.85 | 7.90 | 3.20 - 3.30 | 6.00 | 3.10 | 3.95 |
Koeficient tepelné roztažnosti | 10^-6/K | 10 | 11.0 | 3.2 | 10.5 | 4.5 | 8.5 |
Elastický modul | GPa | 208 | 200 | 300 - 320 | 210 | ≥ 350 | 380 |
Tepelná vodivost | W / m · K. | 30-40 | 15 | 35 | 2-3 | 150 | 30 |
Specifický odpor | Ω·mm²/m | 0.1 - 1 | 0.75 | 10^8 – 10^18 | 10^5 – 10^15 | 10^-1 – 10^3 | 10^8 – 10^18 |
Nemazané kluzné opotřebení |
| Velký | Velký | Malý | Malý | Malý | Malý |
Provozní točivý moment |
| Velký | Velký | Malý | Střední | Malý | Střední |
Výsledky testu únavové životnosti pro tři typy ložisek | ||||||
Testovací typ ložiska | Načíst (N) | Maximální kontaktní napětí (GPa) | Rychlost (r / min) | L10L_{10}L10 Životnost (h) | L50L_{50}L50 Životnost (h) | Weibull Slope (β\betaβ) |
Celoocelové ložisko | 5880 | 3.3 | 8000 | 46.2 | 269.5 | 1.06 |
Hybridní keramické ložisko | 5880 | 3.9 | 8000 | 68.2 | 589.2 | 0.95 |
Celokeramické ložisko | 5880 | 3.9 | 8000 | 49.4 | 294.6 | 0.96 |
V jednoduchých srovnávacích testech tlakové zátěže je minimální tlaková zátěž pro keramické kuličky přibližně 1/2 až 1/3 hmotnosti ocelových kuliček. Dotyková plocha se totiž zvětšuje v důsledku plastické deformace ocelových kuliček, což má za následek vyšší tlakové zatížení. Na základě hodnot tlakového zatížení keramických kuliček lze vypočítat maximální kontaktní napětí při porušení přibližně na 6 až 7 násobek hodnoty uvedené v normě ISO-TC4. To nejen dokazuje, že keramické kuličky jsou bezpečné pro použití ve valivých ložiskách, ale také naznačuje, že mohou odolat většímu statickému zatížení než ocelová ložiska.
Snížení rizika zlomenin u keramických ložisek
Výběr vhodných typů ložisek a specifikací: Vyberte si keramická ložiska, která vyhovují specifickým požadavkům aplikace a zajistí, že zvládnou provozní zatížení a rychlosti.
Správná instalace a použití: Při instalaci a provozu dodržujte pokyny výrobce, abyste zabránili nadměrnému nárazovému zatížení a dalším problémům souvisejícím s instalací.
Pravidelná kontrola a údržba: Pravidelně kontrolujte a udržujte keramická ložiska, abyste rychle identifikovali a řešili potenciální problémy a zajistili, že zůstanou v dobrém provozním stavu.
Přestože keramická ložiska vykazují určitou křehkost, účinná kontrolní opatření prostřednictvím správného výběru, použití a údržby je učinila vysoce účinnými v aplikacích, jako jsou vysokorychlostní motory, přesné přístroje a letecký průmysl. Do budoucna se očekává, že neustálý pokrok v materiálech a výrobních technologiích dále zvýší výkon a spolehlivost keramických ložisek a rozšíří jejich aplikace v různých průmyslových oblastech.