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Leitfaden zu elektrisch isolierten Lagertypen
Elektrisch isolierte Lager sind ein spezieller Lagertyp, der Stromfluss durch das Lager verhindern soll, da dies zu Lagerschäden und Geräteausfällen führen kann. In elektrifizierten Geräten, Schienenverkehr, Windkraftanlagen und anderen Hochspannungsumgebungen kann Stromfluss durch das Lager Risiken wie elektrische Erosion, Lichtbogenschäden und Schmierstoffzersetzung verursachen. Um dieses Problem zu lösen, werden häufig isolierte Lager verwendet. In diesem Artikel werden mehrere Haupttypen isolierter Lager, ihre Vor- und Nachteile, Anwendungsszenarien und die Auswahl der richtigen elektrisch isolierten Lager vorgestellt. Elektrisch isolierte Lager haben hauptsächlich die folgenden Formen.
Bei isolierten Lagern mit Keramikbeschichtung wird der Außen- oder Innenring des Lagers mit einer Schicht aus Keramikmaterial beschichtet, um eine isolierende Wirkung zu erzielen. Für die Beschichtung werden im Allgemeinen Keramikmaterialien wie Aluminiumoxid oder Zirkoniumdioxid verwendet, da diese hervorragende Isoliereigenschaften und Verschleißfestigkeit aufweisen.
Beschichtungsprozess: Mithilfe moderner Verfahren wie Plasmaspritzen wird die Keramikbeschichtung gleichmäßig auf die Außen- oder Innenringoberfläche des Lagers aufgetragen. Die Beschichtungsdicke beträgt im Allgemeinen zwischen 0.2 und 0.4 mm, um eine ausreichende Isolationsfestigkeit und Verschleißfestigkeit zu gewährleisten.
Leistungsfunktionen: Eine Keramikbeschichtung kann die elektrische Isolationsleistung des Lagers erheblich verbessern und Schäden durch durch das Lager fließenden Strom verhindern. Gleichzeitig weist die Keramikbeschichtung auch eine gute chemische Stabilität und Alterungsbeständigkeit auf, wodurch ein langfristig stabiler Betrieb des Lagers gewährleistet werden kann.
Vorteile
Eine Keramikbeschichtung verfügt über hervorragende elektrische Isoliereigenschaften und Verschleißfestigkeit, was die Lebensdauer von Lagern deutlich verlängern kann.
Die Beschichtungsdicke ist steuerbar und kann je nach Bedarf angepasst werden, um unterschiedliche Isolationsanforderungen zu erfüllen.
Der Beschichtungsprozess ist ausgereift, die Qualität stabil und zuverlässig und das Produkt ist für die Produktion im großen Maßstab geeignet.
Anwendungs-
Keramikbeschichtete isolierte Lager werden häufig in Motoren und Generatoren verwendet, insbesondere in Hochleistungsmotoren. Solche Lager können Schäden an Geräten, die durch Wellenströme verursacht werden, wirksam reduzieren. Sie werden auch häufig in Eisenbahnlokomotiven, Windturbinen und anderen Geräten verwendet, bei denen elektrischer Strom übertragen wird.
Mangel
Keramische Beschichtungen stellen hohe Anforderungen an die Haftung auf dem Untergrund und müssen eine enge Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Untergrund gewährleisten.
Spezielle PPS-beschichtete Isolierlager
PPS (Polyphenylensulfid) ist ein Polymermaterial mit hervorragenden Isoliereigenschaften. Eine spezielle PPS-Beschichtung verbessert die Formel und den Prozess des PPS-Materials, um ihm einen höheren Isolationswiderstand und eine höhere Durchschlagsspannung zu verleihen. Eine spezielle PPS-Beschichtung kann auf die äußere oder innere Ringoberfläche des Lagers aufgetragen werden, um eine dichte Isolierschicht zu bilden. Eine spezielle PPS-Beschichtung weist eine hervorragende Isolierleistung und Verschleißfestigkeit auf und kann eine stabile elektrische Isolierleistung in rauen Umgebungen aufrechterhalten.
Vorteile
Die PPS-Beschichtung weist eine gute Isolierleistung und chemische Stabilität auf und kann auch in rauen Umgebungen eine stabile elektrische Isolierleistung aufrechterhalten.
Der Beschichtungsprozess ist relativ einfach und lässt sich problemlos in großem Maßstab produzieren.
Die Beschichtungskosten sind relativ niedrig und weisen eine gewisse Wirtschaftlichkeit auf.
Nachteile
Die Verschleißfestigkeit einer PPS-Beschichtung ist möglicherweise nicht so gut wie die einer Keramikbeschichtung. Bei der Verwendung sollte auf die Wartung geachtet werden.
Hybridkeramiklager sind Lager, die Keramikmaterialien im Wälzkörperteil und herkömmlichen Stahl in den Innen- und Außenringen verwenden. Dieser Lagertyp erreicht eine elektrische Isolierung durch die Verwendung von Keramikkugeln. Siliziumnitrid wird üblicherweise als Keramikkugelmaterial verwendet, da es die Eigenschaften einer hohen Festigkeit und einer geringen Dichte aufweist. Da der spezifische Widerstand des Keramikwälzkörpers viel höher ist als der des Lagerstahls, kann der Strom nur schwer durch den Wälzkörper fließen, wodurch eine elektrische Isolierung des Lagers erreicht wird.
Vorteile
Hybrid-Keramiklager vereinen die Vorteile von Keramikwälzkörpern und metallischen Innen- und Außenringen mit hoher Festigkeit, hoher Verschleißfestigkeit und guten elektrischen Isolationseigenschaften.
Geeignet für Motoren und andere Geräte in rauen Umgebungen wie hoher Geschwindigkeit, hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit.
Die Wälzkörper bestehen aus Keramikmaterialien, die einen niedrigeren Reibungskoeffizienten und eine höhere Geschwindigkeitsleistung aufweisen.
Nachteile
Die Kosten für Hybridkeramiklager sind relativ hoch und möglicherweise nicht für alle Anwendungsszenarien geeignet.
Die Herstellung und Verarbeitung von Wälzkörpern aus Keramik ist schwierig und erfordert hochpräzise Geräte und Verfahren.
Anwendungen
Hybrid-Keramikisolierlager werden häufig in Hochgeschwindigkeitsmotoren, Motoren mit variabler Frequenz und Präzisionsmaschinen eingesetzt, insbesondere in Geräten mit hohen Geschwindigkeits- und Effizienzanforderungen.
Eingebaute Isolierbeschichtungslager
Isolierte Lager mit eingebauter Isolierung sind Lager mit einer in den Innen- oder Außenring eingebetteten Isolierschicht, die normalerweise aus speziellen Polymeren oder Verbundwerkstoffen besteht. Diese Isolierung verhindert, dass Strom durch das Lager fließt, und schützt das Lager vor den Auswirkungen des Stroms. Die eingebaute Isolierschicht kann unter verschiedenen Betriebsbedingungen eine stabile Isolierleistung aufrechterhalten. Solche Lager können die Isolierung in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und Öl aufrechterhalten. Die Isolierschicht ist so ausgelegt, dass sie großen mechanischen und elektrischen Belastungen standhält und so die Lebensdauer des Lagers verlängert.
Anwendungs-
Isolierte Lager werden häufig in Hochleistungsmotoren, Wechselrichterantriebssystemen und elektrischen Lokomotiven verwendet. Diese Lager eignen sich besonders für Geräte, die lange Zeit in rauen Umgebungen betrieben werden müssen.
Auswahl isolierter Lager
Bei der Auswahl isolierter Lager müssen Faktoren wie die aktuellen Eigenschaften der Ausrüstung, Betriebsgeschwindigkeit, Belastung, Umgebungsbedingungen und Kosten umfassend berücksichtigt werden. Keramikbeschichtete Lager eignen sich für die meisten Motoranwendungen, Hybridkeramiklager eignen sich für Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsmaschinen, PPS-isolierte Lager eignen sich für Geräte mit geringer Belastung und geringem Gewicht, und eingebaute Isolierung und isolierte Keramikkugellager sind professionelle Lösungen für Hochleistungsgeräte in extremen Umgebungen. Durch das Verständnis und den Vergleich verschiedener Arten isolierter Lager können Ingenieure und Gerätedesigner geeignete Lager besser auswählen, um die Lebensdauer der Geräte zu verlängern, die Gesamtzuverlässigkeit zu verbessern und die Wartungskosten zu senken.