من را دنبال کنید:
بررسی اجمالی بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی
برای کاربردهای خاص، یاتاقان های فولادی کروم و یاتاقان های تمام سرامیکی دیگر نمی توانند نیازها را برآورده کنند. بلبرینگ های فولادی کروم ارزان هستند، اما مقاومت در برابر خوردگی ضعیفی دارند. بلبرینگ های تمام سرامیکی مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارند، اما مقاومت ضربه ای ضعیفی دارند و گران هستند. در چنین شرایطی، بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی در حال تبدیل شدن و محبوبیت هستند. آنها مقاومت در برابر خوردگی خاصی دارند و مهمتر از همه، عملکردهای خود روانکاری نیز دارند. در عین حال، قیمت بسیار کمتر از بلبرینگ های تمام سرامیکی است. هدف این وبلاگ معرفی مزایا، مواد، کاربرد بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی و ملاحظات انتخاب بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی است.
ساختار یاتاقان سرامیکی هیبریدی: حلقه فولادی بلبرینگ، یا حلقه فولادی ضد زنگ + توپ سرامیکی + قفس نایلونی (PEEK) + مهر و موم لاستیکی. عناصر نورد بلبرینگ ها به جای مواد فلزی مانند فولاد کروم از مواد سرامیکی ساخته شده اند. هدف این است که سرامیک ها مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا، عایق الکتریکی، رسانایی غیر مغناطیسی، استحکام بالا، سفتی بالا و وزن مخصوص کمی نسبت به فولاد کرومی داشته باشند. کارایی. استفاده از مواد سرامیکی می‌تواند یاتاقان‌ها را قادر می‌سازد تا به طور معمول در سرعت‌های چرخش بالاتر، محیط‌های سخت‌تر و شرایط روغن‌کاری کم کار کنند و می‌تواند سایش، سر و صدا، لرزش را کاهش دهد و تعمیر و نگهداری را نسبتاً آسان کند، در نتیجه عمر طولانی‌تری داشته باشد و عملکرد آن به طور قابل توجهی بهبود یابد. قابلیت اطمینان.
مزایای یاتاقان های سرامیکی هیبریدی
مقاومت در برابر دمای بالا. ضریب انبساط حرارتی توپ های سرامیکی کم است. در محیط‌های با دمای بالا، گلوله‌های بلبرینگ به دلیل افزایش دما بیش از حد منبسط نمی‌شوند، که دمای کار کل بلبرینگ را به شدت افزایش می‌دهد. بلبرینگ های معمولی می توانند دمای حدود 160 درجه را تحمل کنند، در حالی که بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی می توانند دمای بیش از 220 درجه را تحمل کنند.
سرعت بالا. بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی دارای خواص روانکاری بدون روغن هستند. به دلیل ضریب اصطکاک کم توپ های سرامیکی، بلبرینگ های سرامیکی دارای سرعت چرخش بالایی هستند. در شرایط کاری مشابه، بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی دارای سرعت چرخشی 1.5 برابر یاتاقان های فولادی کروم هستند و می توانند تحت شرایطی با مقدار dn بیش از 3 میلیون کار کنند.
زندگی طولانی. یاتاقان های فولادی کروم در محیط های آب و دمای بالا استفاده می شوند. گریس به راحتی شسته یا خشک می شود و همچنین به راحتی خورده می شود، بنابراین بلبرینگ ها به سرعت خراب می شوند. استفاده از گوی های سرامیکی به عنوان عناصر نورد از آسیب زودرس یاتاقان ناشی از خشک شدن گریس در یاتاقان های معمولی جلوگیری می کند. طول عمر بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی 2-3 برابر یاتاقان های معمولی فولاد کروم است. به دلیل مدول الاستیک بالای مواد سرامیکی، استحکام آنها 15 تا 20 درصد بیشتر از یاتاقان های فولادی معمولی است.
عایق. عناصر نورد از گلوله های سرامیکی استفاده می کنند که می تواند بین حلقه داخلی و حلقه بیرونی یاتاقان عایق شود. از آنجایی که توپ سرامیکی یک عایق است، می تواند به یک اثر عایق دست یابد. این اجازه می دهد تا بلبرینگ در یک محیط رسانا استفاده شود. این نیز یکی از بزرگترین مزایای بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی است.
خود روان کننده بدون روغن. گلوله های سرامیکی دارای خاصیت روانکاری بدون روغن هستند، به این معنی که حتی اگر گریس خشک شود، بلبرینگ همچنان می تواند به طور معمول کار کند. بلبرینگ‌های سرامیکی هیبریدی علاوه بر کارکرد طولانی‌تر در شرایط روانکاری ضعیف، ویژگی‌های دیگری نیز دارند: به دلیل چگالی کمتر، بلبرینگ‌های سرامیکی هیبریدی سرعت چرخش بالاتر و دمای عملیاتی پایین‌تری را امکان‌پذیر می‌کنند.
مواد یاتاقان سرامیکی هیبریدی
همانطور که اشاره کردیم، بلبرینگ‌های سرامیکی به دلیل قوی‌تر بودن، سبک‌تر بودن و ماندگاری بیشتر نسبت به سایر مواد شهرت دارند. بلبرینگ های سرامیکی از چه ساخته شده اند؟ مواد توپی سرامیکی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از زیرکونیا (ZRO2) و نیترید سیلیکون (SI3N4); مواد متداول فرول شامل فولاد بلبرینگ (GCR15) و فولاد ضد زنگ (440، 440C) و فولاد ضد زنگ (304، 316، 316L).
بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی، به ویژه بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی سیلیکون نیترید، دارای ویژگی های چگالی کم، سختی بالا، ضریب اصطکاک کم، عایق الکتریکی ضد مغناطیسی، مقاومت در برابر سایش، خود روانکاری و استحکام خوب هستند. آنها دارای مقاومت اسیدی و قلیایی خوب، عملکرد خود روانکاری، مقاومت در برابر دمای بالای 300 درجه سانتیگراد، مقاومت در برابر سایش بالا، سرعت بالا تا حد زیادی نورد، اصطکاک و تولید گرما را کاهش می دهد، عمر طولانی 3 تا 5 برابر بیشتر از تمام فولاد است. یاتاقان ها، مواد سرامیکی سبک وزن 60٪ سبک تر از فولاد هستند و استحکام یکسانی دارند. کشش مواد سرامیکی 50٪ بیشتر از فولاد بلبرینگ است. به دلیل خواص جامع برتر، Si3N4 به ماده ترجیحی برای عناصر نورد در بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی تبدیل شده است.
توجه داشته باشید: در حالی که بلبرینگ سرامیکی مواد قوی تر از فولاد است، شکننده است و در برابر بارهای ضربه ای حساس است، به همین دلیل است که ما آن را برای استفاده در دوچرخه های خارج از جاده توصیه نمی کنیم.
کاربرد بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی
برنامه با سرعت بالا. به طور کلی اعتقاد بر این است که یاتاقان های فولادی می توانند الزامات را برآورده کنند که مقدار dm·n یاتاقان کمتر از 2×106mm.r.min-1 باشد و نیروی تماس حلقه بیرونی باید کمتر از 2000MPa باشد. با این حال، زمانی که مقدار dm·n یاتاقان لازم است بیشتر باشد، به خصوص زمانی که تنش تماس حلقه بیرونی یاتاقان بالاتر از 2000MPa باشد، فقط بلبرینگ های سرامیکی می توانند الزامات سرعت بسیار بالا را برآورده کنند.
دوک ماشین ابزار CNC. به منظور بهبود راندمان پردازش و دقت پردازش، مراکز ماشینکاری CNC باید دارای سرعت بالا باشند. مقدار مشخصه سرعت چرخش بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی dm·n می تواند به 2×106mm.r.min-1 برسد و در شرایط روانکاری گریس می تواند به 1×106mm.r برسد. .min-1 و ویژگی های اصطکاک، ویژگی های افزایش دما، سفتی و غیره بسیار بهبود یافته است و به طور گسترده در دوک های ماشین ابزار CNC استفاده می شود.
خودرو بلبرینگ خودرویی که بالاترین سرعت مورد نیاز را دارد، موتور توربین است، که نیاز دارد یاتاقان پاسخ شتاب خوبی داشته باشد، همچنین نیاز به گشتاور کم، لرزش کم و دمای پایین تحت چرخش با سرعت بالا دارد. از آنجایی که افزایش دمای بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی در حین کار کم است، مقدار روغن روان کننده را می توان کاهش داد، بنابراین مقاومت به هم زدن روغن کاهش می یابد. علاوه بر این، بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی دوام و قابلیت اطمینان در شرایط سخت را به اثبات رسانده اند.
عایق و محیط مغناطیسی. با بهره گیری از خواص عایق و غیر مغناطیسی سرامیک ها، یاتاقان های سرامیکی در شرایطی که خوردگی الکتریکی وجود دارد مانند موتورها و ژنراتورها و همچنین در شرایطی که مغناطیس وجود دارد و نیاز به چرخش خوب یاتاقان است، استفاده می شود. مانند لوکوموتیوهای الکتریکی، تجهیزات برق بادی، تجهیزات پزشکی و غیره.
محیط خورنده. با بهره گیری از خواص خوب مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ و سرامیک، بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی را می توان در انواع محیط های خورنده استفاده کرد. مانند تجهیزات شیمیایی، تجهیزات پردازش مواد غذایی، دوچرخه و سایر تجهیزات ورزشی در فضای باز و غیره.
محیط با دمای شدید بلبرینگ‌های سرامیکی هیبریدی می‌توانند یاتاقان‌ها را قادر می‌سازد تا در دمای 200 ~ 400 درجه سانتیگراد برای مدت طولانی کار کنند. در عین حال، می تواند در محیط های با دمای پایین نیز استفاده شود و به طور پایدار در زیر 180- درجه سانتیگراد مانند یاتاقان های پمپ اکسیژن مایع کار می کند.
رشته های هوانوردی و هوافضا. از آنجایی که کشورها وسایل نقلیه هوافضای خود را در جهتی پیشرفته توسعه می دهند، شرایط کار وسایل نقلیه هوافضا در حال تبدیل شدن و خواستار شدن است. در برخی موارد، مواد فلزی دیگر نمی توانند الزامات را برآورده کنند یا حتی می توان از آنها استفاده کرد. کشورها به طور فزاینده ای از بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی در زمینه هوافضا استفاده می کنند. به عنوان مثال، سازندگان هواپیما از پیچ های توپ مجهز به توپ های سرامیکی برای تنظیم کننده های فلپ هواپیما استفاده کرده اند.
نحوه انتخاب بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی
انتخاب درست بلبرینگ سرامیکی نیاز به در نظر گرفتن عوامل زیادی از جمله مواد، اندازه، دقت، سرعت، بار و ظرفیت بار، عوامل محیط کار و هزینه دارد. بر اساس سناریوها و نیازهای کاربردی واقعی، سنجیدن همه جانبه این عوامل و انتخاب یک بلبرینگ سرامیکی هیبریدی مناسب می‌تواند به عملکرد عالی آن کمک کند و راندمان کاری و عمر مفید تجهیزات مکانیکی را بهبود بخشد.
مواد: بلبرینگ های سرامیکی هیبریدی در انواع مختلفی از مواد مانند اکسید آلومینیوم، نیترید سیلیکون، کاربید سیلیکون و غیره موجود هستند. به عنوان مثال، یاتاقان‌های سرامیکی آلومینا مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند و برای صنایع شیمیایی و صنایع غذایی مناسب هستند. در حالی که بلبرینگ های سرامیکی نیترید سیلیکون دارای هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین هستند و برای محیط های با دمای بالا و سرعت بالا مناسب هستند.
ابعاد و دقت: ابعاد و دقت بلبرینگ های سرامیکی بر عملکرد و عمر مفید آنها تاثیر بسزایی دارد. انتخاب اندازه و درجه دقت مناسب برای اطمینان از تطابق بین یاتاقان و دستگاه مکانیکی یک عامل کلیدی در انتخاب بلبرینگ های سرامیکی است.
ظرفیت بار: یاتاقان سرامیکی مناسب را با توجه به بار و ظرفیت بار در برنامه واقعی انتخاب کنید تا اطمینان حاصل شود که بلبرینگ می تواند بار کافی را تحمل کند و در عین حال عملکرد عملیاتی خوبی را حفظ کند.
سرعت: سرعت تاثیر مستقیم بر عملکرد و طول عمر بلبرینگ های سرامیکی دارد. برای اطمینان از پایداری خوب و ضریب اصطکاک کم در سرعت‌های چرخش بالا، بلبرینگ‌های سرامیکی مناسب برای سرعت چرخش انتخاب کنید.
هزینه: بلبرینگ سرامیکی هستند گرانتر از یاتاقان های فولادی کروم استبنابراین، هنگام انتخاب برای اطمینان از عقلانیت اقتصادی، رابطه بین عملکرد و هزینه باید سنجیده شود.
محیط کار: محیط استفاده از یاتاقان های سرامیکی مانند دما، رطوبت، خوردگی و غیره را در نظر بگیرید. مواد یاتاقان سرامیکی و نوع مهر و موم را متناسب با محیط خاص خود انتخاب کنید تا عمر بلبرینگ شما افزایش یابد.
پیدا کردن یک تامین کننده قابل اعتماد بلبرینگ بسیار مهم است. اطمینان حاصل کنید که کیفیت یاتاقان ها با الزامات برای اطمینان از ایمنی و کارایی ساخت بلبرینگ مطابقت دارد. برای دریافت نمونه و مشخصات فنی می توانید با تامین کننده بلبرینگ تماس بگیرید. پس از تأیید اینکه برای نیازهای برنامه شما مناسب است، می توانید از سازنده با کیفیت بالا بخواهید که قبل از حمل و نقل، یک بازرسی کامل از بلبرینگ انجام دهد و گزارش بازرسی کیفیت را برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلبرینگ دریافت کند. در عین حال، می توانید از برخی سازندگان بلبرینگ که با آنها همکاری کرده اید نیز بخواهید تا از تجربیات و نظرات آنها مطلع شوید.