Ar keraminiai guoliai gali lūžti?

Ar keraminiai guoliai gali lūžti?

Keraminiai guoliai yra būtini komponentai, užtikrinantys efektyvų ir stabilų mechaninės įrangos veikimą. Su medžiagų mokslo pažanga, keramika, pvz cirkonio dioksidas, silicio nitridas, o aliuminio oksidas dėl savo unikalių fizinių ir cheminių savybių buvo plačiai naudojamas guolių gamyboje. Dėl savo išskirtinių medžiagų savybių keraminiai guoliai vaidina lemiamą vaidmenį šiuolaikinėje pramonėje. Vienas iš dažniausiai aptariamų klausimų yra tai, ar keraminiai guoliai yra linkę lūžti.

Keraminių guolių medžiagų charakteristikos

Keraminiai guoliai daugiausia gaminami iš aukštos kokybės keramikos, tokios kaip cirkonis, silicio nitridas ir aliuminio oksidas. Šios medžiagos pasižymi dideliu kietumu, puikiu atsparumu dilimui, mažu trinties koeficientu ir geru cheminiu stabilumu. Palyginti su tradiciniais metaliniais guoliais, keraminiai guoliai turi didesnį greitį, mažesnę trintį ir nusidėvėjimą bei pranašumą izoliacinės savybės.

metalinių guolių grupė

Trapus keraminių guolių prigimtis

Nepaisant daugybės privalumų, keramikos trapumas kelia didelį susirūpinimą. Dėl stipraus atominio ryšio tarp keraminių medžiagų jie linkę lūžti, o ne plastiškai deformuotis veikiant išorinėms jėgoms. Todėl keraminiai guoliai iš tiesų gali lūžti esant per didelėms smūgio apkrovoms arba netinkamai sumontuoti.

  • Perkrovimas: Nors keraminiai guoliai turi didesnį gniuždymo stiprumą, palyginti su tradiciniais guoliais, jų nuovargio tarnavimo laikas yra santykinai trumpesnis, todėl jie negali atlaikyti didelių apkrovų.

  • Netinkamas diegimas: Montuojant labai svarbu vengti naudoti netinkamus įrankius, kurie gali pažeisti guolių paviršius. Taip pat reikia atkreipti dėmesį į sukimosi kryptį ir tvirtinimo kryptį, kad būtų užtikrintas tinkamas funkcionalumas.

  • Netinkama priežiūra: Tinkama priežiūra reiškia, kad guoliai turi būti švarūs, kad teršalai nepatektų į vidines dalis. Norint išlaikyti tinkamas tepimo sąlygas, būtina laiku pakeisti tepalus.

Silicio nitrido keraminiai guoliai 1

Tačiau svarbu pažymėti, kad lūžimo rizika nereiškia, kad keraminiai guoliai iš prigimties yra trapūs praktiškai. Tiesą sakant, tinkamai suprojektavus konstrukciją, tiksliai atliekant gamybos procesus ir tinkamai naudojant bei prižiūrint, lūžių rizika gali būti veiksmingai kontroliuojama.

Keraminių guolių gniuždymo apkrovos bandymas

Paprastai keraminiai guoliai nėra lengvai sulaužomi, nepaisant kampo, iš kurio jie krenta. Paprastai tai nesukelia jokios žalos guolio išvaizdai. Tačiau visiškai keraminiai guoliai, suporuoti su plieniniais velenais, gali įtrūkti dėl skirtingų medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientų.

Pagrindinių keraminių ir plieno medžiagų savybių palyginimas

Punktas

Vienetas

Guolių plienas

Nerūdijantis plienas

Si3N4

ZrO2

SiC

„Al2O3“

Tankis

g / cm³

7.85

7.90

3.20 - 3.30

6.00

3.10

3.95

Šiluminio plėtimosi koeficientas

10^-6/K

10

11.0

3.2

10.5

4.5

8.5

Tamprumo modulis

GPa

208

200

300 - 320

210

≥ 350

380

Šilumos laidumas

W/m·K

30-40

15

35

2-3

150

30

Specifinis atsparumas

Ω·mm²/m

0.1 - 1

0.75

10^8 – 10^18

10^5 – 10^15

10^-1 – 10^3

10^8 – 10^18

Neteptas slydimo nusidėvėjimas

 

Didelis

Didelis

mažas

mažas

mažas

mažas

Veikimo sukimo momentas

 

Didelis

Didelis

mažas

vidutinis

mažas

vidutinis

Trijų tipų guolių nuovargio bandymo rezultatai

Bandomasis guolio tipas

Apkrova (N)

Maksimalus kontaktinis įtempis (GPa)

Greitis (r / min)

L10L_{10}L10​ gyvavimo laikas (h)

L50L_{50}L50​ gyvavimo laikas (h)

Weibull nuolydis (β\betaβ)

Visiškai plieninis guolis

5880

3.3

8000

46.2

269.5

1.06

Hibridinis keraminis guolis

5880

3.9

8000

68.2

589.2

0.95

Visiškai keramikinis guolis

5880

3.9

8000

49.4

294.6

0.96

Atliekant paprastus gniuždymo apkrovos palyginimo bandymus, minimali keraminių rutulių gniuždymo apkrova yra maždaug 1/2–1/3 plieninių rutulių. Taip yra dėl to, kad kontaktinio paviršiaus plotas padidėja dėl plieninių rutulių plastinės deformacijos, dėl to atsiranda didesnė gniuždymo apkrova. Remiantis keraminių rutulių gniuždymo apkrovos vertėmis, galima apskaičiuoti, kad didžiausias kontaktinis įtempis gedimo metu yra maždaug 6–7 kartus didesnis už ISO-TC4 standarte nurodytą vertę. Tai ne tik įrodo, kad keraminiai rutuliai yra saugūs naudoti riedėjimo guoliuose, bet ir rodo, kad jie gali atlaikyti didesnes statines apkrovas nei plieniniai guoliai.

Keraminių guolių lūžių rizikos mažinimas

  • Tinkamų guolių tipų ir specifikacijų pasirinkimas: Pasirinkite keraminius guolius, atitinkančius konkrečius taikymo reikalavimus, užtikrindami, kad jie atlaikytų eksploatacines apkrovas ir greitį.

  • Tinkamas montavimas ir naudojimas: Montuodami ir eksploatuodami laikykitės gamintojo nurodymų, kad išvengtumėte pernelyg didelių smūginių apkrovų ir kitų su įrengimu susijusių problemų.

  • Reguliarus patikrinimas ir priežiūra: Reguliariai tikrinkite ir prižiūrėkite keraminius guolius, kad greitai nustatytumėte ir pašalintumėte galimas problemas, užtikrindami, kad jie išliktų geros būklės.

Keraminiai gilių griovelių rutuliniai guoliai

Nors keraminiai guoliai yra šiek tiek trapūs, veiksmingos kontrolės priemonės, tinkamai parinktos, naudojamos ir prižiūrimos, padarė juos labai veiksmingus tokiose srityse kaip greitaeigiai varikliai, tikslūs prietaisai ir kosmoso sektoriai. Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad nuolatinė medžiagų ir gamybos technologijų pažanga dar labiau padidins keraminių guolių našumą ir patikimumą, išplės jų pritaikymą įvairiose pramonės srityse.