針對具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用優(yōu)化軸承
2023-02-06 11:27:35
新的軸承設(shè)計或在軸承部件上應(yīng)用特殊的技術(shù)及涂層，可以優(yōu)化軸承性能，以應(yīng)對具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)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(shè)計特征，增加價值并提高軸承性能，通過將傳統(tǒng)軸承材料替換為適用于高速、高溫或惡劣工作環(huán)境的特殊材料來優(yōu)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(yōu)化軸承性能。
有許多不同的設(shè)計特征和技術(shù)優(yōu)化和提高軸承性能，以滿足特別具有挑戰(zhàn)性的（即高速、高溫、高污染）應(yīng)用，這些技術(shù)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(tǒng)軸承材料等。
一、鍍銀金屬保持架
在一些高速、高溫應(yīng)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(tài)、干燥的潤滑油，允許軸承在短時間內(nèi)或緊急情況下繼續(xù)運行，應(yīng)用實例包括航空航天發(fā)動機、發(fā)電機以及列車空調(diào)機組軸承等。
二、混合陶瓷軸承
對于高轉(zhuǎn)速應(yīng)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(tài)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(tǒng)鋼球軸承低2至7倍，在較高的轉(zhuǎn)速下，軸承的內(nèi)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(zhì)量相結(jié)合，允許運行轉(zhuǎn)速提高40%至50%，較低的工作溫度、減少軸承內(nèi)部的熱量積累有助于延長潤滑劑的使用壽命，有時比傳統(tǒng)鋼球軸承長五倍，混合陶瓷軸承的應(yīng)用實例包括高速真空泵、醫(yī)療手動工具、航空風(fēng)扇和發(fā)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(yīng)用于航空航天和非航空航天應(yīng)用，結(jié)合了優(yōu)異的耐腐蝕性、耐磨性以及比傳統(tǒng)軸承鋼承受更高動態(tài)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(yīng)用進行優(yōu)化，NSK使用的四種主要環(huán)材料是AISI 440C（耐腐蝕鋼）、SAE 52100、AISI M50和Cronidur 30®，對于高溫應(yīng)用（最高345°C），常用AISI M50工具鋼或特殊回火的Cronidur 30®鋼，廣泛應(yīng)用于高溫航空航天附件應(yīng)用，如飛機上的排氣閥系統(tǒng)。
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(yīng)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(nèi)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(shè)計的情況下主要承受徑載荷，在角接觸設(shè)計的情況中主要承受軸向載荷，使用預(yù)緊的雙列角接觸軸承允許施加雙向軸向載荷，應(yīng)用范圍從航空航天應(yīng)用的高溫閥、導(dǎo)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(nèi)可靠地運行，先進的涂層和表面處理廣泛應(yīng)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(yù)測的軸承性能（尤其是在惡劣環(huán)境中）、更低的運行成本以及更長的服務(wù)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(xué)特性，這種技術(shù)的成功依賴于通過在不同材料之間產(chǎn)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(jīng)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(nèi)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(huán)境中的行為更加可預(yù)測。
六、特殊聚合物
在一些高轉(zhuǎn)速應(yīng)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(yīng)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(huán)境，其中的軸承需要高耐化學(xué)品并耐熱腐蝕。