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2023
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セラミックベアリング材料の応用特性
セラミックベアリングは一般的な用語であり、フルセラミックベアリングとハイブリッドセラミックベアリング (セミセラミックベアリング) の2つのタイプに分けることができます。ベアリングの一般的なセラミック材料には、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素が含まれます。
セラミックベアリングは一般的な用語であり、フルセラミックベアリングとハイブリッドセラミックベアリング (セミセラミックベアリング) の2つのタイプに分けることができます。ベアリングの一般的なセラミック材料には、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素が含まれます。
ハイブリッドベアリング
ハイブリッドセラミックベアリングは通常、電気絶縁特性を備えたベアリング鋼とベアリンググレードの窒化シリコン圧延要素で作られたリングから組み立てられます。スチール圧延要素を備えたベアリングと比較して、ハイブリッドセラミックベアリング (窒化ケイ素圧延要素は主に以下の例として使用されます) の利点は次のとおりです。
1.现在の腐食を防ぐ
モーターが作動しているとき、回転シャフトの両端間またはシャフト間に発生する電位差はシャフト電圧と呼ばれます。シャフトの両端がモーターフレームなどを介してループを形成すると、シャフト電圧の作用下でシャフト電流が生成されます。シャフト電流は、モーター、ベアリング、ステーターフレーム、または補助装置によって形成された閉ループを介したシャフト電圧によって生成されます。通常の状況では、シャフト電圧が低く、ベアリング内の潤滑油フィルムが絶縁体として機能し、シャフト電流を抑制することができます。シャフト電圧が潤滑油フィルムが高すぎる場合、またはモーターが始動した瞬間に油膜が安定して形成されない場合、シャフト電圧により、潤滑油フィルムが排出および破壊され、シャフト電流を生成するパスが形成されます。
シャフト電流の部分放電エネルギーの放出によって生成される高温は、ベアリングの内輪、外輪、またはボールの多くの小さな領域を溶かし、溝を形成し、それによって騒音と振動を生成する可能性があります。 時間内に検出して処理できない場合、ベアリングの故障につながり、生産に悪影響を及ぼします。 大きな影響。 可変周波数速度制御システムの高周波シャフト電流によって引き起こされるベアリングの電気的腐食の最も重要な特徴は、モーターベアリングの内側と外側のリングとボールに「ウォッシュボード」の密なグルーブストライプが生成されることです。 モーターのシャフト電流を根本的に排除する方法は何ですか? 1つ目は、漏れ装置を追加することです。つまり、バイパスブラシを取り付けて、シャフト電流がベアリングをバイパスして漏れます。2つ目は、絶縁ベアリングを使用して、ベアリングを通るシャフト電流の経路をブロックすることです。 シャフト電流の経路を遮断するために、モーターの少なくとも一端がベアリングを電気的に絶縁しなければならない。
シャフト電流は通常、ホイールセットベアリングとトラクションモーター (鉄道車両) 、DCおよびACモーター (送電システム) 、および発電機 (風力) で発生します。シャフト電流は、レースウェイや転がり要素の損傷、潤滑油の劣化を引き起こし、モーターや発電機の早期故障を引き起こし、メンテナンスコストを増加させ、シャットダウンや生産停止などの損失を引き起こす可能性があります。これらの問題に対する最善の解決策は、電気的に絶縁されたベアリングを使用することです。内側または外側のリングのいずれかにセラミックコーティングが施されたベアリングは、絶縁ベアリングと呼ばれます。セラミックコーティングは電流の通過を防ぎ、絶縁能力を持っています。ハイブリッドベアリングの転がり要素はセラミックでできています。圧延要素は電流の通過を妨げるため、絶縁能力もあり、セラミックコーティングよりも耐久性があります。
2.効果的に速度を上げる
窒化ケイ素圧延要素の密度は、同じサイズのベアリング鋼圧延要素の密度よりも60% 低い。より低い重量および慣性はより高速性能をもたらし、それはベアリングに迅速に開始および停止する卓越した能力を与えます。さらに、セラミックボールはオイルフリーの自己潤滑特性を有し、セラミックボールの摩擦係数は小さいため、セラミックボールベアリングは高い回転速度を有する。统计によると、セラミックボールを使用したベアリングの回転速度は、通常のベアリングの1.5倍以上です。
ハイブリッドセラミックベアリングは、高速工作機械のスピンドルに使用され、マキノなどの日本企業が製造するHPM超精密旋盤など、実用段階に入っています。スピンドル速度は16000r/min、アメリカのMIKRO社が製造したHSM700高速マシニングセンターでは、スピンドル速度は42,000r/minに達し、切断速度は5〜10倍に増加しました。さらに、ハイブリッドセラミックベアリングは、電気スピンドルや渦電流分子ポンプなどの高速機器にも使用されています。
3.長いサービス寿命
ハイブリッドセラミックベアリングの摩擦によって発生する熱は、特に高速で低くなり、ベアリングの耐用年数を延ばし、再接続間隔を延ばすのに役立ちます。これにより、ベアリングのメンテナンスによるダウンタイム損失とメンテナンスコストの増加を大幅に削減できます。
4.高い硬度および高い靭性
窒化ケイ素圧延元素は、より高い硬度と優れた靭性を有する。これらの2つの特性の組み合わせは、より良い表面粗さを達成し、外部の硬い粒子や衝撃による損傷を防ぐことができ、強い耐摩耗性を持っています。
5.ベアリング剛性が高い
ベアリングの剛性は、荷重下でのベアリングの弾性変形の程度を指す。剛性は、ベアリングの振動、ノイズ、寿命、回転精度などのさまざまな側面に影響を与え、ベアリング分析における重要なパフォーマンスパラメータです。この変形は一般に小さく、無視できますが、工作機械のスピンドルベアリングやピニオンベアリングなどの一部のアプリケーションでは、剛性が非常に重要です。
窒化ケイ素セラミックスの硬度は、ベアリング鋼の硬度の1倍であり、弾性率は約1/3高い。同じ荷重条件下では、窒化ケイ素セラミックスの弾性変形は小さい。したがって、セラミックボールハイブリッドベアリングを使用した工作機械スピンドルは良好な性能を有する。操作精度。
6.温度変化に対する低感度
窒化ケイ素圧延要素は熱膨張係数が低く、温度変化に対する感度を下げ、固着を防ぎます。ハイブリッドローラーベアリングの場合、適切な動作速度範囲が広くなります。
セラミックハイブリッドベアリングは現在、電気モーター、航空宇宙アプリケーション、高性能レーシングカー、実験装置、水中アプリケーションなどで広く使用されています。セラミックハイブリッドベアリングは、高速、低摩擦、長寿命の要件を簡単に満たします。
すべてのセラミックベアリング
オールセラミックベアリングのレースとボールはセラミック材料で作られています。ハイブリッドベアリング材料と比較して、オールセラミックベアリングは加工がより困難です。ハイブリッドベアリングは多くの用途で非常によく機能していますが、非常に少数です。オールセラミックベアリングは、リテーナ付きとリテーナなしのものに分けられます。リテーナのないオールセラミックベアリングは、非常に高い温度で動作し続けることができます。オールセラミックベアリングは高度の耐食性を持ち、最も一般的な酸に耐えることができ、水や塩水にさらされても腐食しません。
