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斯凯孚的混合陶瓷轴承
2020-12-01 16:13:46 分类:陌贝视角
摘要:半个世纪以来,采用陶瓷氮化硅滚动体和钢制套圈的混合陶瓷轴承一直都是机床主轴这类有高转速和高精度应用需求的行业中的首选轴承。如今,混合陶瓷轴承重量轻、绝缘性能好,且在苛刻的润滑和污染工况下也能保持良好性能的优势,适合应用在从电动汽车动力传动系统到工业泵、压缩机等诸多新的应用领域。


   半个世纪以来,采用陶瓷氮化硅滚动体和钢制套圈的混合陶瓷轴承一直都是机床主轴这类有高转速和高精度应用需求的行业中的首选轴承。如今,混合陶瓷轴承重量轻、绝缘性能好,且在苛刻的润滑和污染工况下也能保持良好性能的优势,适合应用在从电动汽车动力传动系统到工业泵、压缩机等诸多新的应用领域。

   斯凯孚的工程师们从经验中获知,混合陶瓷轴承在这些应用中性能极佳,使用寿命通常比传统的全钢制轴承长很多倍。然而直到最近,用于估算轴承工作寿命的计算模型仍然给出相反的结果。

   在基于次表面的模型中引入校正系数仍不能代表运行中的轴承的真实性能。因此,斯凯孚的工程师们在2012年开始尝试更好的办法。他们表示,要建立全新的轴承寿命模型,需要满足三个条件。“首先,需要材料的次表面疲劳模型,我们手头上已经有这个模型。其次,需要表面疲劳模型。最后,需要耐久性测试的数据,我们能够使用这些数据进行模型的校准和验证。”


斯凯孚陶瓷轴承


   斯凯孚团队在接下来的两年里致力于新模型的研究,吸收了材料科学和摩擦学几十年来的研究成果。采用此方法时,需要详细了解轴承表面性能,包括其摩擦特性和在载荷下灰尘颗粒在轴承表面形成凹痕的方式。斯凯孚团队还需对使用钢滚动体和陶瓷滚动体的轴承进行对比,并对在润滑不良和污染环境中工作的轴承进行比较。所有这些工作加起来需要完成数百次轴承测试。这项工作终于在一年前完成,斯凯孚的工程师们最终确定了全新的混合轴承GBLM。在斯凯孚应用工程师进行广泛的内部测试后,用于混合陶瓷轴承的GBLM计算模型现已成为公司客户支持工具包的标准组成部分。

   他们指出,在从铁路机车到汽车发动机再到工业泵的应用中,只有混合陶瓷轴承能够在诸如铁路和汽车发动机和工业泵等应用中同时兼具低能耗性能和高可靠性;另一重要增长领域是电动交通。汽车、卡车和火车的电动传动系统需要轴承在高速度、高加速度、高温、润滑不良的情况下可靠运转。这些轴承还必须耐受轴电流的影响,因为轴电流会破坏润滑油膜并损坏滚动表面。混合陶瓷轴承具备出色的电绝缘性能及其他诸多优势,成为此类应用最为理想的解决方案。

   工程师表示,混合陶瓷轴承技术受到关注的程度是如此之高,以致公司的应用工程师和客户目前使用斯凯孚的GBLM计算工具平均每天高达260次。但是他强调,混合陶瓷轴承在与传统轴承的比较中并不总是独占鳌头,但这恰恰是全新建模方法如此重要的原因。

   本文由陌贝网小丽整理编辑


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