Łożyska ceramiczne vs. Łożyska stalowe

W dziedzinie przemysłowej łożyska nazywane są „stawami” przemysłu i są niezbędnymi komponentami w wielu maszynach i sprzęcie. Odpowiednie łożyska mogą pomóc maszynom w obsłudze obciążeń, zmniejszenie tarcia i przedłużenie żywotności serwisowej ruchomych części.

Zgodnie z surowcami łożysk można je zwykle podzielić na łożyska stalowe (stal chromowana, stal węglowa, stal nierdzewna itp.) I łożyska ceramiczne (cyrkoni A, azotek krzemu itp.). Warto zauważyć, że łożyska ceramiczne, jako powstały materiał łożyska, zwróciły uwagę z wielu branż i pól.

W tym artykule, Łożysko LNB szczegółowo wprowadzi łożyska ceramiczne i zbada różnice między nimi a stalowymi łożyskami, a także ich zalety i wady. Mam nadzieję, że pomogą klientom lepiej zrozumieć te dwa rodzaje łożysk i ich cechy, aby mogli dokonywać lepszych wyborów.

Co to jest łożysko ceramiczne?

1. Definicja łożyska ceramicznego

Łożyska ceramiczne są wykonane z materiałów ceramicznych, a także normalnych łożyska, są one również używane głównie do obsługi obrotowych lub poruszających wałek lub części. Najczęściej stosowanymi materiałami ceramicznymi są azotek krzemu (SI3N4), tlenek cyrkonu (ZRO2) itp. Łożyska ceramiczne zostały zaprojektowane w celu zmniejszenia tarcia, poprawy odporności na zużycie i przedłużenia żywotności serwisowej.

Zasada pracy Łożyska ceramiczne są również podobne do innych rodzajów łożysk, zmniejszając tarcia i zużycie przez elementy toczenia między pierścieniami wewnętrznymi i zewnętrznymi, aby osiągnąć płynny ruch. Ze względu na ich najwyższe właściwości materiału ceramiczne łożyska są szeroko stosowane w różnych rodzajach maszyn i sprzętu, szczególnie w niezwykle trudnych środowiskach i specjalnych warunkach pracy.

2. Zalety łożyska ceramicznego

(1) Lekka 

Łożyska ceramiczne mają niską gęstość, więc są zwykle lżejsze niż łożyska metalowe, co pomaga zmniejszyć wagę ogólnej struktury mechanicznej i poprawić manewrowość sprzętu.

(2) duża prędkość 

Łożyska ceramiczne mają niski współczynnik tarcia, podczas operacji maszyn mogą zmniejszyć wytwarzanie ciepła, poprawić wydajność energetyczną i zwiększyć prędkość niż łożyska stalowe. Zatem łożyska ceramiczne są zwykle odpowiednie do szybkich środowisk operacyjnych.

(3) Wysoka twardość i odporność na zużycie 

Twardość materiałów ceramicznych jest znacznie wyższa niż w tradycyjnych metalach. Ta właściwość sprawia, że ​​łożyska ceramiczne skutecznie odporne na zużycie i zarysowania oraz odpowiednie do ciężkich obciążeń i środowisk operacyjnych o wysokiej częstotliwości.

(4) Odporność na korozję 

Materiały ceramiczne mają doskonałą odporność na korozję wielu chemikaliów (takich jak kwasy i alkalis). Dlatego łożyska ceramiczne są odpowiednie do stosowania w trudnych środowiskach, szczególnie w przemyśle chemicznym i spożywczym.

(5) Odporność na wysoką temperaturę 

Łożyska ceramiczne mogą wytrzymać wyższe temperatury niż łożyska stalowe i nadają się do zastosowań w wysokiej temperaturze.

(6) Izolacja elektryczna 

Łożyska ceramiczne mają niską przewodność elektryczną. Ponieważ nie mogą prowadzić energii elektrycznej, mogą zapobiegać zwarciu i rozładowaniom łukowym, gdy są stosowane w urządzeniach elektrycznych, eliminując w ten sposób specjalną potrzebę izolacji łożyskowej w silnikach trakcyjnych.

(7) Niski hałas 

Łożyska ceramiczne generują mniej hałasu podczas pracy, więc są odpowiednie do zastosowań wymagających spokojnego środowiska, takich jak instrumenty precyzyjne i wysokiej klasy urządzenia domowe itp.

(8) Niska rozszerzalność cieplna 

Ceramika ma mniejszy współczynnik rozszerzania cieplnego, który może utrzymać lepszą stabilność wymiarową i nie będzie istotnie deformować się po zmianach temperatury.

Rodzaje łożysk ceramicznych

Zgodnie z różnymi metodami klasyfikacji łożyska ceramiczne można podzielić na wiele rodzajów. W tym przypadku zostanie wykonana prosta klasyfikacja z trzech aspektów: materiał, składu materiału i struktury.

1. Klasyfikacja według materiałów

(1) łożyska cyrkonu 

Materiał tlenku cyrkonu służy do robienia pierścieni i elementów toczenia łożyska ceramicznego, podczas gdy ogólnie klatka używa PTFE i PVDF. Istnieją również inne materiały klatkowe, takie jak mosiądz (CU), nylon (RPA66-25), specjalne tworzywa inżynieryjne (PEEK, PI), stal, stal nierdzewna itp. łożyska cyrkonu Posiada bardzo dobry odporność na zużycie i wytrzymałość mechaniczną, które są odpowiednie do stosowania w środowiskach o wysoce korozji, takich jak pola chemiczne i medyczne.

(2) łożyska azotku krzemu 

Tego rodzaju pierścienie łożysk ceramicznych i elementy toczenia zwykle używają materiału azotku krzemu (SI3N4), klatka zwykle wykorzystuje PTFE i PVDF. W porównaniu z materiałami ZRO2, łożysko ceramiczne materiału SI3N4 jest dostosowywane do wyższych prędkości i pojemności obciążenia oraz wyższej temperatury otoczenia oraz powszechnych zastosowań w automatach lotniczych i szybkich.

(3) łożyska ceramiczne glinu 

Tego rodzaju łożyska są wykonane z tlenku glinu jako główny materiał. Mają dobre właściwości przewodności cieplnej i izolacji, odpowiednie do zastosowań w wysokich temperaturach o wysokich wymaganiach związanych z zarządzaniem termicznym.

2. Klasyfikacja według składu materiału

(1) Pełne łożyska ceramiczne 

Pierścień wewnętrzny, pierścień zewnętrzny i elementy toczenia tego rodzaju łożysk ceramicznych są wykonane z materiałów ceramicznych, które mają doskonałą odporność na korozję, odporność na zużycie, odporność w wysokiej temperaturze, izolację przeciwmagnetyczną i elektryczną itp. Pełne łożyska ceramiczne są odpowiednie dla trudnych i ciężkich warunków pracy.

(2) hybrydowe łożyska ceramiczne 

Pierścień wewnętrzny lub zewnętrzny pierścień hybrydowych łożysk ceramicznych jest zwykle wykonany z materiałów metalowych (stal, stal nierdzewna), podczas gdy elementy toczenia są wykonane z materiałów ceramicznych (takich jak tlenek cyrkonu, azotek krzemu itp.). Ten rodzaj łożysk ceramicznych łączy wytrzymałość metalu z niskim charakterystyką tarcia ceramiki. Są one odpowiednie na okazje wymagające większej pojemności obciążenia i odporności na zużycie.

(3) Pełne łożyska ceramiczne uzupełniające 

Pełne łożyska ceramiczne dopełniacza to specjalnie zaprojektowane łożyska, w których elementy toczenia (takie jak kulki lub wałki) prawie wypełniają przestrzeń między pierścieniem wewnętrznym a pierścieniem zewnętrznym. Ta konstrukcja może zwiększyć obszar kontaktu, poprawia pojemność obciążenia i sztywność.

3. Klasyfikacja według struktury

Podobnie jak zwykłe łożyska, łożyska ceramiczne można podzielić na wiele typów zgodnie z ich strukturą:

Ceramiczne łożyska kulki z głębokim groove 

Ceramiczne kątowe łożyska kulkowe 

Ceramiczne łożyska kulkowe 

Ceramiczne łożyska kulkowe 

Ceramiczne cylindryczne łożyska wałka 

Ceramiczne zwężające się łożyska wałka itp.

Łożyska ceramiczne vs. łożyska stalowe

1. Porównanie właściwości między łożyskami ceramicznymi i stalowymi łożyskami

Porównanie właściwości łożysk ceramicznych i stalowych
Przedmiot	Łożysko ceramiczne	Łożysko stalowe
Przybory	Cyrkon (ZRO2), azotek krzemu (SI3N4), tlenek glinu (AL2O3) itp. Stal węglowa, stal chromowana, stal nierdzewna itp.	Stal węglowa, chromowana stal, stal nierdzewna itp.
Gęstość	Niższa gęstość	Wyższa gęstość
Tarcie	Niski współczynnik tarcia	Współczynnik wysokiego tarcia
Temperatura robocza	Dobra odporność na temperaturę, do około 800 ℃	Słaba odporność na temperaturę, 100-200 ℃
Odporność na korozję	Dobry; odpowiednie do środowisk chemicznych i wilgotnych	Słaby; Stal nierdzewna może być używana w wilgotnych środowiskach, ale nie w korozyjnych środowiskach chemicznych
Twardość	Wysoki	Niski
Przewodność cieplna	Niski	Wysoki
Przewodność elektryczna	Niska przewodność, izolacja elektryczna	Tak
Prędkość	Szybko	Powolny
Magnetyzm	NIE	Tak
Odporność na zużycie	Bardzo dobry	Dobry

2. Zalety Porównanie łożysk ceramicznych i stalowych

Porównania porównawcze łożysk ceramicznych i stalowych
Łożysko ceramiczne	Łożysko stalowe
1. Duża prędkość 2. Lekki 3. Silna odporność na korozję, opór kwasu i zasadowy, odporność na rdzę 4. Izolacja elektryczna, niska przewodność 5. Wysoka i niskotemperatura oporność 6. Wysoka twardość 7. Lepsza wydajność termiczna 8. Niemagnetyczna 9. Bez oleju samokształcenie 10. Długa żywotność serwisowa	1. Niski koszt 2. Dobra możliwość przetwarzania, łatwa do wycięcia i przetwarzania 3. Dobra odporność na uderzenie 4. Więcej rozmiarów i stylów 5. Łatwy w utrzymaniu i naprawie

3. Porównanie wad między łożyskami ceramicznymi i stalowymi łożyskami

Porównanie wad łożysk ceramicznych i stalowych
Łożysko ceramiczne	Łożysko stalowe
1. Wysoki koszt 2. Przy obciążeniu o wysokim wpływie może się zepsuć	Podatne na rdzę i korozję w środowiskach wilgotnych lub chemicznych    2. Duży współczynnik tarcia i wysoka strata    3. Ciężka ciężar    4. Więcej podatnych na niepowodzenie zmęczeniowe przy powtarzających się obciążeniach

Zastosowania łożyska ceramicznego

1. Aerospace:

Samoloty i statki kosmiczne napotykają bardzo surowe środowiska operacyjne. Ze względu na łożyska ceramiczne mają wiele zalet, takich jak lekkie, posiadanie współczynnika niskiego tarcia, odporność w wysokiej temperaturze, odporność na korozję i inne, mogą działać w bardzo ekstremalnych środowiskach.

2. Urządzenia medyczne/sprzęt  

Sprzęt medyczny, w tym instrumenty chirurgiczne, wyposażenie dentystyczne wyposażenie medyczne itp. Te maszyny medyczne zwykle wymagają bardzo czystego i sterylnego środowiska pracy. Łożyska ceramiczne są przyjazne dla organizmów i mogą zmniejszyć infekcję. Mają właściwości przeciwbakteryjne i zapewniają zalety łatwego czyszczenia, odporności na korozję i tak dalej. Z tych powodów znalezienie doskonałego zastosowania w urządzeniach medycznych i sprzęcie, szczególnie w tych obszarach, w których stosowane są chemiczne środki czyszczące lub środki dezynfekujące.

3. Motocykle, rowery i deskorolki   

Łożyska ceramiczne mają zalety, takie jak lekka, dobra odporność na zużycie i niski współczynnik tarcia; Znajdują szerokie zastosowania w pojazdach o wysokiej wydajności.

4. Przemysł chemiczny i farmaceutyczny    

W przemyśle chemicznym i farmaceutycznym urządzenia mechaniczne są często umieszczane w strasznej atmosferze korozyjnych chemikaliów lub warunków w wysokiej temperaturze. Łożyska ceramiczne o cechach takich jak odporność na korozję i oporność w wysokiej temperaturze mogą zwiększyć działającą skuteczność maszyn, jednocześnie przedłuża żywotność urządzeń mechanicznych.

5. Elektroniczny sprzęt i urządzenie    

Łożyska ceramiczne oferują izolację elektryczną i niski rozszerzanie cieplne. To sprawia, że ​​są one bardzo odpowiednie do stosowania w wysokiej częstotliwości, wysokiej mocy i precyzyjnym sprzęcie elektronicznym w celu poprawy ogólnej wydajności, zapewniając niezawodność w urządzeniach mechanicznych.

6. Przemysł żywności i napojów   

Łożyska ceramiczne mają cechy odporności na wysoką temperaturę i korozję i są łatwe do czyszczenia; Zatem są one zwykle używane do przetwarzania żywności i maszyn do napełniania napojów, przyczyniając się do higieny i bezpieczeństwa całego procesu produkcyjnego oraz zmniejszając ryzyko zanieczyszczenia krzyżowego.