Obsah
Kompletné keramické ložisko
Hybridné keramické ložisko
Samonastavovacie guľkové ložiská-
Čo je to keramické ložisko?
Keramické ložiská sú kategóriou valivých ložísk, ktoré využívajú keramické materiály pre niektoré alebo všetky krúžky a valivé prvky. Medzi najtypickejšie patria nasledujúce. Kompletné keramické ložiská. Zvyčajne to znamená, že valivé prvky, ako sú guľôčky, a obidva krúžky, to znamená vnútorný a vonkajší, sú z keramického materiálu (typicky nitrid kremíka Si3N4 alebo oxid zirkoničitý ZrO2). Platí, že valivé telesá aj krúžky sú keramické. Hybridné keramické ložiská. Toto je ten typickejší prípad. To zvyčajne znamená, že valivé prvky, ako sú guľôčky, sú keramické (zvyčajne nitrid kremíka Si3N4), zatiaľ čo vnútorné a vonkajšie krúžky sú z bežnej ložiskovej ocele s vysokým obsahom uhlíka. V tomto prípade sú valivé prvky keramické a krúžky sú oceľové.
Základné vlastnosti
Extrémne vysoká tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu: Nitrid kremíka (Si3N4), bežný keramický materiál, má tvrdosť výrazne väčšiu ako ložisková oceľ, čo zvyšuje odolnosť ložísk proti opotrebeniu a celkovú životnosť, najmä pri nepriaznivých podmienkach mazania.
Oveľa nižšia hustota a menšia odstredivá sila: Keramické guľôčky sú približne o 40 % ľahšie ako oceľové guľôčky. Preto pri vysokorýchlostných{2}}aplikáciách generujú oveľa nižšiu odstredivú silu, ktorá znižuje zaťaženie pôsobiace na vonkajší krúžok ložiska, ďalej znižuje tvorbu trecieho tepla a zvyšuje maximálnu prevádzkovú rýchlosť.
Extrémne nízky koeficient trenia: Koeficient trenia medzi keramikou a kovom je nižší ako medzi dvoma kovovými komponentmi, čo podporuje hladšiu prevádzku ložísk a následne menšie straty energie a generovaného tepla.
Pôsobivá odolnosť proti korózii: Keramické materiály vykazujú výnimočnú odolnosť voči korózii pôsobením vody, kyselín, zásad a solí, čo umožňuje ich použitie v extrémnych podmienkach.
Tepelná stabilita: Keramické materiály majú výrazne väčšiu tepelnú stabilitu ako ložisková oceľ (napr. Si3N4 pracuje nepretržite nad 800 stupňov) a nestrácajú svoj výkon v dôsledku popúšťania.
Dielektrická pevnosť: Vďaka svojmu vysokému elektrickému odporu môže keramika pomôcť zabrániť elektrickej erózii v dôsledku prúdov pretekajúcich cez ložisko.
Nemagnetické{0}}: Keramické ložiská vďaka svojej konštrukcii neinteragujú s magnetmi a možno ich použiť v zostavách, kde je potrebné zabrániť magnetickému rušeniu.
Bežné typy a kombinácie
Celokeramické ložiská: Celokeramické guľkové ložiská s hlbokou drážkou: Používajú sa v aplikáciách s ľahkým a stredným zaťažením v korozívnych, vysokoteplotných a ne-magnetických prostrediach. Celokeramické ložiská s kosouhlým stykom: Používajú sa v aplikáciách s potrebou kombinovaného zaťaženia, napríklad vysokorýchlostné vretená. Hybridné keramické ložiská: Hybridné keramické guľôčkové ložiská s hlbokou drážkou: Najbežnejší typ hybridného kontaktu, ktorý má výhody keramických guľôčok a nosnosť a hospodárnosť oceľových krúžkov. Hybridné keramické ložiská s uhlovým stykom: Často sa používajú vo vysokorýchlostných vretenách obrábacích strojov, motorizovaných vretenách a podobne, s vysokou rýchlosťou a schopnosťou prenášať axiálne zaťaženie.
Výhody a nevýhody
Medzi výhody produktu patrí vynikajúca účinnosť opotrebovania s veľmi dlhou životnosťou a optimálnymi maximálnymi rýchlosťami, ktoré dobre fungujú aj pri vysoko{0}}rýchlostných úlohách; vynikajúca odolnosť proti korózii a vysokej teplote môže dobre fungovať aj v drsnom prostredí; a produkt je elektricky izolovaný, ne-magnetický a má nízku hustotu, vďaka čomu má produkt nízke trenie, a preto je prevádzka efektívnejšia. Niektoré nevýhody zahŕňajú vysoké náklady spôsobené náročným procesom a výrobou materiálov a výslednú krehkosť produktu; keramické materiály majú slabú húževnatosť, môžu sa stať pomerne citlivými na náraz a môžu sa počas inštalácie oslabiť.
Materiály sú tiež citlivé na koncentráciu napätia a môžu ľahko zlyhať a stratiť svoju funkciu, ak sú prítomné zárezy, povrchové poškodenia alebo akékoľvek praskliny. Materiály majú tiež nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, pričom výraznejší vplyv je spôsobený nedostatkom zodpovedajúcich keramických ložísk s plnou keramikou; v týchto situáciách možno očakávať, že materiály budú mať veľké teplotné rozdiely.
Hlavné aplikačné oblasti
Keramické ložiská sú optimálne pre vysoké prevádzkové prahy a vysoké požiadavky na výkon. Vysokorýchlostné vretená obrábacích strojov/motorizované vretená: Hybridné keramické ložiská s kosouhlým stykom sú životne dôležité pre vysokú rýchlosť a presnosť a zároveň zabezpečujú minimálny nárast teploty. Letectvo a kozmonautika: Vysokoteplotné a vysokorýchlostné komponenty motora, ako sú Auxiliary Power Units (APU) a iné komponenty motora. Chemické a medicínske vybavenie: Pumpy, mixéry a lekárske nástroje (zubné vŕtačky, centrifúgy), kde sa vyžaduje odolnosť proti korózii, sterilita alebo -nemagnetické vlastnosti. Automobilové preteky a špičkové{5}}komponenty: pretekárska prevodovka,-výkonné motory, turbodúchadlá atď. Vákuové prostredie: Na zabránenie kontaminácii z odparovania konvenčných mazív, ako sú zariadenia na výrobu polovodičov. Energia a energia: Generátory veterných turbín (izolácia), systémy magnetických ložísk atď.
Záver
Keramické ložiská, ktoré využívajú špecifické{0}}výhody materiálu, majú najlepší výkon v extrémnych podmienkach, ako sú vysoká rýchlosť, vysoké teploty, korózia, nemagnetické vlastnosti a vákuum. Tam, kde tradičné oceľové ložiská zlyhávajú, dominujú keramické ložiská. Hoci náklady a odolnosť proti nárazu sú výzvou, v prípadoch, kde je nutnosťou výkon, spoľahlivosť a extrémna prispôsobivosť prostredia, sú keramické ložiská silnou a často nevyhnutnou možnosťou.
