針對具有挑戰性的應用優化軸承
2023-02-06 11:27:35
新的軸承設計或在軸承部件上應用特殊的技術及涂層，可以優化軸承性能，以應對具有挑戰性的應用，為客戶的問題提供特殊的軸承解決方案，包括使用特殊法蘭、軸和殼體等新設計特征，增加價值并提高軸承性能，通過將傳統軸承材料替換為適用于高速、高溫或惡劣工作環境的特殊材料來優化軸承性能，以及使用亞微米濺射涂層等表面涂層，進一步優化軸承性能。
有許多不同的設計特征和技術優化和提高軸承性能，以滿足特別具有挑戰性的（即高速、高溫、高污染）應用，這些技術包括表面涂層、改變特定軸承部件的幾何形狀以及使用高性能替代品替代傳統軸承材料等。
一、鍍銀金屬保持架
在一些高速、高溫應用中，鋼保持架可以涂上銀涂層，以提高潤滑性能和可靠性，鍍銀提高了軸承的潤滑性，使其更加堅固，在潤滑油失效或不足的情況下，鍍銀涂層的作用就像一種固態、干燥的潤滑油，允許軸承在短時間內或緊急情況下繼續運行，應用實例包括航空航天發動機、發電機以及列車空調機組軸承等。
二、混合陶瓷軸承
對于高轉速應用，用陶瓷（氮化硅）球代替鋼球可以在多個方面從根本上改善軸承性能，由于陶瓷球比鋼球輕得多，減少了離心力并改善了動態條件，同時其表面光潔度幾乎完全光滑，因此其振動水平比傳統鋼球軸承低2至7倍，在較高的轉速下，軸承的內部負載也會降低。
混合陶瓷軸承也可以在明顯較低的工作溫度下運行，與較低的質量相結合，允許運行轉速提高40%至50%，較低的工作溫度、減少軸承內部的熱量積累有助于延長潤滑劑的使用壽命，有時比傳統鋼球軸承長五倍，混合陶瓷軸承的應用實例包括高速真空泵、醫療手動工具、航空風扇和發電機等。
三、材料
可以選擇最合適的軸承材料，以最大限度地提高軸承性能，特殊的套圈材料成功地應用于航空航天和非航空航天應用，結合了優異的耐腐蝕性、耐磨性以及比傳統軸承鋼承受更高動態載荷的能力，當與陶瓷球一起使用時，可以顯著提高軸承壽命和性能。
套圈材料可針對特定應用進行優化，NSK使用的四種主要環材料是AISI 440C（耐腐蝕鋼）、SAE 52100、AISI M50和Cronidur 30®，對于高溫應用（最高345°C），常用AISI M50工具鋼或特殊回火的Cronidur 30®鋼，廣泛應用于高溫航空航天附件應用，如飛機上的排氣閥系統。
Cronidur 30®是一種馬氏體穿透硬化、高氮、耐腐蝕鋼，也可以進行感應表面硬化，這種材料增強了耐腐蝕性，提高了疲勞壽命和耐磨性。
四、滿裝軸承
滿裝軸承充分利用了軸承內部空間，允許使用更多的球，大大提高了軸承負載，在填充凹口設計的情況下主要承受徑載荷，在角接觸設計的情況中主要承受軸向載荷，使用預緊的雙列角接觸軸承允許施加雙向軸向載荷，應用范圍從航空航天應用的高溫閥、導彈尾翼支架和緊急接觸軸承等。
五、亞微米涂層
表面處理在滾動軸承中的作用也變得越來越重要，因為軸承越來越小，但仍然需要更快地運行，在更高的溫度下，承載有更高的負載，并在更長的時間內可靠地運行，先進的涂層和表面處理廣泛應用于軸承中，即使在最惡劣的工作條件下，也能抵抗摩擦、防止腐蝕并減少磨損，軸承有更高的功率密度、更好的性能、更可預測的軸承性能（尤其是在惡劣環境中）、更低的運行成本以及更長的服務間隔。
多層亞微米（濺射）涂層可用于增強軸承表面的物理和摩擦學特性，這種技術的成功依賴于通過在不同材料之間產生漸變或擴散界面來避免不同的層，諸如鎳或銅的鍵合層經常用于提高軟膜與硬或鈍化襯底的粘附性。
如果需要，可在軸承套圈和滾動元件的內外表面上涂覆亞微米涂層，例如，二硫化鉬（MOS2）或二硫化鎢（WS2）可以濺射涂覆到軸承部件的表面上，以使軸承在惡劣環境中的行為更加可預測。
六、特殊聚合物
在一些高轉速應用中，滾珠分離器或保持架可以用特殊的聚合物材料提供，這些部件用油真空浸漬，以延長軸承的壽命，當真空浸漬時，特殊聚合物材料以受控的方式保留油，應用實例包括用于高速飛行器陀螺儀的軸承，其他特殊聚合物可用于高速惡劣環境，其中的軸承需要高耐化學品并耐熱腐蝕。
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