Съдържание
Пълен керамичен лагер
Хибриден керамичен лагер
Саморегулиращи се сачмени лагери-
Какво е керамичен лагер?
Керамичните лагери са категория търкалящи лагери, които използват керамични материали за някои или всички пръстени и търкалящи се елементи. Сред най-типичните са следните. Пълни керамични лагери. Това обикновено означава, че търкалящите се елементи, като топките, и двата пръстена, тоест вътрешният и външният, са от керамичен материал (обикновено силициев нитрид Si3N4 или циркониев ZrO2). Случаят е, че и търкалящите тела, и пръстените са керамични. Хибридни керамични лагери. Това е по-характерният случай. Това обикновено означава, че търкалящите се елементи, като топките, са керамични (обикновено силициев нитрид Si3N4), докато вътрешните и външните пръстени са от обичайна стомана с високо въглеродно съдържание на хром. В този случай търкалящите тела са керамични, а пръстените са стоманени.
Основни функции
Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: Силициевият нитрид (Si3N4), често срещан керамичен материал, има твърдост, значително по-голяма от тази на лагерната стомана, което увеличава устойчивостта на износване на лагера и цялостния експлоатационен живот, особено при неблагоприятни условия на смазване.
Много по-ниска плътност и по-малка центробежна сила: Керамичните топки са приблизително 40% по-леки от стоманените топки. Следователно при високо-скоростни приложения те генерират много по-ниска центробежна сила, която намалява натоварването, приложено към външния пръстен на лагера, като допълнително намалява генерирането на топлина от триене и повишава максималната работна скорост.
Изключително нисък коефициент на триене: Коефициентът на триене между керамика и метал е по-нисък от този между два метални компонента, което насърчава по-плавната работа на лагера и следователно по-малко загуба на мощност и генерирана топлина.
Впечатляваща устойчивост на корозия: Керамичните материали показват изключителна устойчивост на корозия от вода, киселини, основи и соли, което позволява тяхното приложение при екстремни условия.
Термична стабилност: Керамичните материали притежават значително по-голяма термична стабилност от лагерната стомана (напр. Si3N4 работи непрекъснато над 800 градуса) и няма да загубят своята производителност поради темпериране.
Диелектрична якост: Поради високото си електрическо съпротивление, керамиката може да помогне за предотвратяване на електрическа ерозия поради токове, протичащи през лагера.
Не-магнитни: Поради конструкцията си керамичните лагери не взаимодействат с магнитите и могат да се използват в модули, където трябва да се избягват магнитни смущения.
Често срещани типове и комбинации
Пълнокерамични лагери: Пълнокерамични сачмени лагери с дълбок канал: Те се използват в приложения с леки и средни натоварвания в корозивни, високотемпературни и не{0}}магнитни среди. Пълнокерамични ъглови контактни лагери: Те се използват в приложения с необходимост от комбинирано натоварване, например шпиндели с висока скорост. Хибридни керамични лагери: Хибридни керамични сачмени лагери с дълбок канал: Най-често срещаният тип хибриден контакт, притежаващ предимствата на керамичните сачми и товароносимост и икономичност на стоманените пръстени. Хибридни керамични ъглови контактни лагери: Те често се използват във високоскоростни шпиндели на машинни инструменти, моторизирани шпиндели и други подобни, с висока скорост и способност да носят аксиални натоварвания.
Плюсове и минуси
Предимствата на продукта включват отлична ефективност на износване с много дълъг експлоатационен живот и оптимални максимални скорости, които работят добре дори при високо-скоростни задачи; превъзходната устойчивост на корозия и висока температура може да работи добре дори в тежки среди; и тъй като продуктът е електрически изолиращ, не-магнитен и с ниска плътност, това прави продукта с ниско триене, следователно по-ефективен при работа. Някои недостатъци включват високата цена, причинена от трудния процес и производство на материалите и произтичащата от това крехкост на продукта; керамичните материали имат слаба издръжливост, могат да станат доста чувствителни към удар и могат да бъдат отслабени по време на монтажа.
Материалите също са чувствителни към концентрация на напрежение и могат лесно да не работят и да загубят своята функция, ако има прорези, повърхностни повреди или каквито и да е пукнатини. Материалите също така имат нисък коефициент на термично разширение, като по-значителното въздействие е причинено от липсата на съвпадащи керамични лагери с пълна керамика; в тези ситуации може да се очаква материалите да имат големи температурни промени.
Основни области на приложение
Керамичните лагери са оптимални за високи нива на екстремни работни прагове и високи изисквания за производителност. Високоскоростни шпиндели за машинни инструменти/моторизирани шпиндели: Хибридните керамични ъглови контактни лагери са жизненоважни за висока скорост и прецизност, като същевременно осигуряват минимално повишаване на температурата. Космонавтика: Високотемпературни и високоскоростни компоненти на двигателя, като спомагателни силови агрегати (APU) и други компоненти на двигателя. Химическо и медицинско оборудване: Помпи, миксери и медицински инструменти (зъболекарски бормашини, центрофуги), където се изисква устойчивост на корозия, стерилност или не-магнитност. Автомобилни състезания и високо-компоненти: състезателна скоростна кутия, двигатели с висока-производителност, турбокомпресори и др. Вакуумни среди: За предотвратяване на замърсяване от изпарението на конвенционални смазочни материали, като оборудване за производство на полупроводници. Мощност и енергия: генератори на вятърни турбини (изолация), системи за магнитни левитационни лагери и др.
Заключение
Използвайки специфичните- предимства на материала, керамичните лагери имат най-добра производителност при екстремни условия като висока скорост, високи температури, корозия, немагнитност и вакуум. Там, където традиционните стоманени лагери се провалят, доминират керамичните лагери. Въпреки че цената и устойчивостта на удар са предизвикателства, в случаите, когато производителността, надеждността и екстремната адаптивност към околната среда са задължителни, керамичните лагери са силна и често задължителна опция.
