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ハイブリッドセラミックベアリングの概要
特殊な用途では、クロム鋼ベアリングやオールセラミックベアリングではニーズを満たすことができなくなります。クロム鋼ベアリングは安価ですが、耐食性が劣ります。オールセラミックベアリングは耐食性に優れていますが、耐衝撃性に劣り、高価です。このような状況の中、ハイブリッドセラミックベアリングが普及しつつあります。一定の耐食性があり、最も重要なことに、自己潤滑機能も備えています。それでいて価格はオールセラミックベアリングに比べて大幅に安価です。このブログでは、ハイブリッドセラミックベアリングの利点、材質、用途、ハイブリッドセラミックベアリングを選択する際の注意点などを紹介することを目的としています。
ハイブリッドセラミック軸受構造: 軸受鋼リング、またはステンレス鋼リング + セラミックボール + ナイロン (PEEK) 保持器 + ゴムシール。軸受の転動体にはクロム鋼などの金属材料を使用せず、セラミック材料を使用しています。その目的は、セラミックスがクロム鋼よりも優れた耐摩耗性、耐食性、耐高温性、電気絶縁性、非磁性導電性、高強度、高剛性、および小さな比重を有することである。パフォーマンス。セラミック材料の使用により、軸受はより高い回転速度、より過酷な環境、および低潤滑状況でも正常に動作することができ、摩耗、騒音、振動が低減され、メンテナンスが比較的容易になるため、より長い耐用年数が達成され、性能が大幅に向上します。信頼性。
ハイブリッドセラミックベアリングのメリット
高温耐性。 セラミックボールの熱膨張係数は小さいため、高温環境でもベアリングボールは温度上昇により過度に膨張せず、ベアリング全体の動作温度が大幅に上昇することはありません。通常のベアリングは約 160 度の温度に耐えることができますが、ハイブリッド セラミック ボール ベアリングは 220 度以上の温度に耐えることができます。
高速。 ハイブリッドセラミックボールベアリングは、オイルフリーの自己潤滑特性を備えています。セラミックボールの摩擦係数が小さいため、セラミックボールベアリングは回転速度が高速です。同じ動作条件下では、ハイブリッドセラミックボールベアリングの回転速度はクロム鋼ベアリングの1.5倍であり、dn値が3万を超える条件下で動作できます。
長寿。 クロム鋼ベアリングは水や高温の環境で使用されます。グリースは落ちやすく、乾燥しやすく、腐食しやすいため、ベアリングがすぐに故障してしまいます。転動体としてセラミックボールを使用すると、通常のベアリングでのグリースの乾燥による早期のベアリング損傷が回避されます。ハイブリッドセラミックボールベアリングの耐用年数は、通常のクロム鋼ベアリングの2～3倍です。セラミック材料は弾性率が高いため、通常のスチールベアリングに比べて剛性が15～20%高くなります。
絶縁。転動体にはセラミック球を使用しており、軸受の内輪と外輪間の絶縁が可能です。セラミックボールは絶縁体であるため、絶縁効果が得られます。これにより、ベアリングを導電性環境で使用できるようになります。これはハイブリッドセラミックベアリングの最大の利点の1つでもあります。
オイルフリー自己潤滑タイプです。 セラミックボールはオイルフリーの自己潤滑性を備えているため、グリースが乾燥してもベアリングは正常に動作します。ハイブリッド セラミック ベアリングは、劣悪な潤滑条件下で長時間動作することに加えて、次のような特性もあります。ハイブリッド セラミック ベアリングは、密度が低いため、より高い回転速度とより低い動作温度を可能にします。
ハイブリッドセラミック軸受材料
前述したように、セラミックベアリングは他の素材よりも強く、軽く、長持ちするという評判があります。セラミックベアリングは何でできていますか?一般的に使用されるセラミックボールの材料には次のものがあります。 ジルコニア (ZRO2) および窒化ケイ素 (SI3N4);一般的に使用されるフェルールの材質には、軸受鋼 (GCR15) と ステンレス鋼 (440、440C) およびステンレス鋼 (304、316、316L)。
ハイブリッドセラミックボールベアリング、特に窒化ケイ素ハイブリッドセラミックボールベアリングは、低密度、高硬度、低摩擦係数、耐磁性電気絶縁、耐摩耗性、自己潤滑性、優れた剛性などの特性を備えています。 耐酸性と耐アルカリ性、自己潤滑機能に優れ、300°C以上の高温耐性、高耐摩耗性、高速で転がり、摩擦、発熱が大幅に減少し、長寿命は全鋼ベアリングの3〜5倍です。軽量セラミック材料は鋼よりも60％軽量で、同じ剛性を持ちます。セラミック材料の弾性は、軸受鋼の50％高くなっています。 その優れた総合特性により、Si3N4はハイブリッドセラミックベアリングの転動体の好ましい材料となっています。
ご注意: 一方、 セラミックベアリング この素材は鋼鉄よりも強度がありますが、脆く、衝撃荷重の影響を受けやすいため、オフロードバイクでの使用はお勧めしません。
ハイブリッドセラミックベアリングの応用例
高速アプリケーション。 一般に、鋼製軸受は軸受の dm・n 値が 2×106mm.r.min-1 未満、外輪接触力が 2000MPa 未満であれば要件を満たすことができると考えられています。しかし、軸受のdm・n値をより高くする必要がある場合、特に軸受外輪の接触応力が2000MPaを超える場合には、超高速の要求に応えることができるのはセラミック玉軸受のみです。
CNC工作機械のスピンドル。 CNC加工センターは、加工効率と加工精度を向上させるために高速化が求められています。ハイブリッドセラミックボールベアリングの回転速度特性値dm·n値は2×106mm.r.min-1以上に達し、グリース潤滑条件下では1×106mm.r.min-1に達し、摩擦特性、温度上昇特性、剛性などが大幅に改善され、CNC工作機械のスピンドルに広く使用されています。
自動車。 最高の速度要件を持つ自動車用軸受はタービン モーターです。この軸受には、高速回転下での低トルク、低振動、低温要件に加え、優れた加速応答性が要求されます。ハイブリッドセラミックボールベアリングは運転時の温度上昇が低いため、潤滑油の量を少なくでき、油の撹拌抵抗が軽減されます。さらに、ハイブリッドセラミックボールベアリングは過酷な条件下でも耐久性と信頼性が実証されています。
絶縁および磁気環境。 セラミックベアリングは、セラミックスの絶縁性、非磁性の特性を活かして、モーターや発電機などの電食が発生する場所や、磁性があり軸受の良好な回転が要求される場所に使用されます。電気機関車、風力発電設備、医療機器など
腐食環境。ハイブリッドセラミックボールベアリングは、ステンレスとセラミックの優れた耐食性を活かし、さまざまな腐食環境で使用できます。化学機器、食品加工機器、自転車、その他のアウトドアスポーツ用品など。
極端な温度環境。 ハイブリッドセラミックベアリングの採用により、200℃～400℃での長期使用が可能です。同時に、液体酸素ポンプの軸受などの低温環境でも使用でき、-180℃以下でも安定して動作します。
航空および宇宙分野。各国が最先端の方向に航空宇宙機を開発するにつれて、航空宇宙機の作業条件はますます厳しくなっています。場合によっては、金属材料はもはや要件を満たすことができず、使用できないこともあります。各国は、航空宇宙分野でハイブリッドセラミックボールベアリングを採用する傾向が高まっています。たとえば、航空機メーカーは、航空機のフラップアジャスターにセラミックボールを備えたボールねじを使用しています。
ハイブリッドセラミックボールベアリングの選び方
右の選択 セラミックベアリング 材質、サイズ、精度、速度、負荷と耐荷重、作業環境要因、コストなど、多くの要因を考慮する必要があります。実際のアプリケーションシナリオとニーズに基づいて、これらの要素を総合的に比較検討し、適切なハイブリッドセラミックボールベアリングを選択することで、その優れた性能を最大限に発揮し、機械装置の作業効率と寿命を向上させることができます。
材料: ハイブリッド セラミック ボール ベアリングは、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素など、さまざまな種類の材料で入手できます。各材料タイプには、独自の特性と適用性があります。たとえば、アルミナセラミックベアリングは耐食性に優れており、化学産業や食品加工産業に適しています。一方、窒化ケイ素セラミックベアリングは、高い熱伝導率と低い熱膨張係数を備えており、高温および高速環境に適しています。
寸法と精度: セラミックベアリングの寸法と精度は、その性能と耐用年数に大きな影響を与えます。適切なサイズと精度等級を選択して、ベアリングと機械装置の適合性を確保することが、セラミックベアリングを選択する際の重要な要素です。
負荷容量： ベアリングが良好な動作性能を維持しながら十分な荷重に耐えられるように、実際の用途での荷重と耐荷重に応じて適切なセラミックベアリングを選択してください。
速度: 速度はセラミックベアリングの性能と耐用年数に直接影響します。高い回転速度での安定性と低い摩擦係数を確保するために、回転速度に適したセラミックベアリングを選択してください。
費用： セラミックベアリングは、 クロム鋼ベアリングより高価したがって、経済合理性を確保するために選択する場合は、パフォーマンスとコストの関係を比較検討する必要があります。
作業環境: セラミックベアリングの温度、湿度、腐食などの使用環境を考慮し、特定の環境に適したセラミックベアリングの材質とシールの種類を選択することで、ベアリングの寿命を延ばします。
信頼できるベアリングのサプライヤーを見つけることが重要です。ベアリングの品質がベアリング製造の安全性と効率性を確保するための要件を満たしていることを確認します。サンプルや技術仕様については、ベアリングのサプライヤーに問い合わせてください。お客様の用途に適していることを確認した後、高品質ベアリングメーカーに出荷前にベアリングの本格検査を依頼し、品質検査報告書を取得することでベアリングの信頼性を確保することができます。同時に、協力関係にあるベアリングメーカーの経験や意見を聞くこともできます。