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混合陶瓷深沟球轴承

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混合陶瓷轴承

混合陶瓷轴承是由轴承钢制成的套圈和氮化硅(Si3N4)制成的滚动体组合而成。这种轴承除了有良好的电绝缘特性以外,还可以在更高的转速下运行,在大部分的应用中,工作寿命也比传统的钢轴承要长。

极佳的电绝缘特性是氮化硅基本的特点之一,使用这种材料作为滚动体的轴承,可以防止套圈免受电流的损坏,因而延长轴承的工作寿命。

氮化硅的密度仅为轴承钢的40。由于滚动体的重量较轻,惯性也较小,因此轴承在迅速起动和停止时,保持架承受的作用力也更小,在高转速的情况下,更可以大幅减少摩擦,参见102页的“混合陶瓷轴承的摩擦特性”一节中的说明。更少的摩擦表示更低的工作温度,润滑剂的工作寿命也更长。因此,混合陶瓷轴承极适合用于高转速的应用中。

即使在润滑不足的情况下,氮化硅和钢之间也不会有磨损的问题,因此混合陶瓷轴承在润滑不良(K<1)的情况下仍然可以运行一段较长的时间。对于混合陶瓷轴承,一般以K=1用于实际运行,而以K<1来估计轴承在工作条件下的寿命。在一些只会形成极薄润滑膜的介质,如冷冻剂等作为润滑剂时,混合陶瓷轴承仍可能发挥出良好的性能,实现在“无油”之下运行,但在设计和材料选用方面必须非常小心。如有需要应用在这些条件下,请先向SKF咨询有关这方面应用的详细信息。

氮化硅的硬度和弹性模量都高于一般的轴承钢,因此轴承有较高的刚度,而且在污染环境下可以有更长的工作寿命。

氮化硅的热膨胀率小于钢,因此氮化硅滚动体的尺寸受温度变化的影响较小,轴承的预紧也可以更准确地控制。在设计用于极低工作温度下的轴承配置,或需要估计混合陶瓷轴承的游隙减量时,请与SKF联系。

SKF混合陶瓷深沟球轴承

SKF混合陶瓷轴承的产品供应范围中,大部分是单列混合陶瓷深沟球轴承(→图1)主要是因为深沟球轴承有非常广泛的应用范围,尤其是在中小型的电机。带密封的轴承能永久润滑,更可以简化轴承配置的设计。深沟形的滚道加上滚道与滚球之间有很高的密合度,使深沟球轴承可以承受径向负荷和两个方向的轴向负荷。

SKF混合陶瓷深沟球轴承的供应范围,包括内径由5110mm的轴承,能满足广泛应用的需要,例如内径45mm或以下的轴承,可以满足功率在0,1515kW的电机、发电机、电动工具等应用的需要。

SKF能提供两种设计的混合陶瓷深沟球轴承:

·密封轴承

·开式轴承


封轴承

SKF密封混合陶瓷深沟球轴承(→图2),已预装有润滑脂并可以终生润滑,密封的设计包括:

·RSL低摩擦密封圈(a),用于外径小于或等于25mm的轴承,后缀2RSL

·RSL低摩擦密封圈(b)用于外径大于25mm,小于或等于52mm的轴承,后缀2RSL

·RZ低摩擦密封圈(c)用于外径大于52mm的轴承,后缀2RZ

·RS1接触式密封圈(d),后缀2RS1

有关各种不同密封适用的工作条件,可参见从287页开始的“深沟球轴承”一章中有关密封件选择的指引。

密封圈是由带钢骨架的丁腈橡胶(NBR)制成。这些密封圈的允许工作温度范围为-40+100℃,在短时期可高达+120℃

密封轴承预装有优质的润滑脂,标准采用的为聚脲基润滑脂,基油为合成酯油,润滑脂的后缀为WT。在+70+120℃的温度范围内,这种润滑脂有极佳的润滑特性,比其它一般密封轴承有更长的工作寿命,而且特别适用于电机的应用。WT润滑脂的主要特性可参见表1。

轴承可以达到的工作温度,同时需要考虑保持架和密封件的允许温度。带氟橡胶密封的SKF混合陶瓷轴承可以承受高达180℃的温度,有关详细信息,请向SKF查询。

开式轴承

除了密封轴承以外,较大型的SKF混合陶瓷深沟球轴承能提供无密封的开式设计。如果需要少量尺寸较小的开式轴承,可以订购密封的混合陶瓷轴承,然后把密封圈拆除。

 

  表1
WT润滑脂的特性  
特性 WT润滑脂
DIN 51825代码 K2P-40
稠化剂 聚脲皂(Di-urea)
基油类型 酯油
NLGI稠度 2-3
工作温度范围,℃ -40至+160
基油粘度,mm2/s  
在40℃时 70
在100℃吋 9,4

 其它SKF混合陶瓷轴承

精密混合陶瓷轴承

SKF在这产品系列中包括:

·精密混合陶瓷角接触球轴承

·精密混合陶瓷圆柱滚子轴承

·精密混合陶瓷角接触推力球轴承,单向和双向

有关这些混合陶瓷轴承的更详细信息请参阅SKF精密轴承(High-precision bearings)型录。

此外,SKF还可以拫据特殊要求,提供单列或双列的混合陶瓷角接触球轴承、以及混合陶瓷四点接触球轴承等。如有需要使用这些轴承时,请先向SKF査询有关应用方面的信息。

带特殊钢套圈和涂层的混合陶瓷轴承

SKF混合陶瓷轴承使用的套圈与标准钢轴承的相同。在正常的情况下,深沟球轴承在120以下能保持尺寸的稳定,角接触球轴承则为150如果需要在高温之下持续运行,建议使用一些经过特殊热处理,在更高的温度仍可以保持尺寸稳定的轴承,例如:

·轴承套圈在+150℃以下保持尺寸稳定,后缀S0

·轴承套圈在+200℃以下保持尺寸稳定,后缀S1

这些经过特殊热处理,后缀带S0S1的混合陶瓷深沟球轴承,一般不会备有现货。

根据特殊的要求,SKF可以提供以淬透的不锈钢制成的套圈,这种材料有良好的防腐蚀、耐磨损、抗氧化和耐高温等特性,并可以在高达300℃的温度中运行。

如有需要使用以特殊不锈钢制成的套圈以用于极低的环境温度,或以高温的工具钢制成的套圈,请先与SKF联系。

在有需要的情况下,可以在套圈加上涂层以防止防腐,例如锌铬或薄层高密度铬。低摩擦的钼基涂层可用于真空和易燃气体下的应用。

 一般资料和数据

尺寸,公差,内部游隙

SKF混合陶瓷深沟球轴承拫据以下标准制造:

·外形尺寸符合ISO 15:1998标准

·符合ISO 492:2002标准的普通级公差

·符合ISO 5753:1991标准的C3径向游隙(→表2)

保持架

根据不同的尺寸,SKF混合陶瓷深沟球轴承装有以下其中一种保持架:

·卡型玻璃纤维增强尼龙6,6保持架(→图3a)

·铆接式冲压钢保持架(→图3b)

带尼龙6,6保持架的混合陶瓷轴承可以在最高+120℃的温度下运作。

      表2
内部游隙  
轴承内径   径向游隙  
d   C3  
大于 最小 最大
mm   μm  
  6 8 23
6 10 8 23
10 18 11 25
18 24 13 28
24 30 13 28
30 40 15 33
40 50 18 36
50 65 23 43
65 80 25 51
80 100 30 58
100 120 36 66



转速

带塑料保持架的混合陶瓷深沟球轴承,可以在比钢轴承额定转速更高的速度下运行。产品表中列出的极限转速,仅适用于相应该轴承型号使用的保持架、密封件和润滑脂。带聚醚醚酮(PEEK)保持架的混合陶瓷轴承可以在更高的速度和温度下运行。有关更多信息,请向SKF查询。

密封轴承在产品表中所列的“参考转速”,适用于开式设计的轴承,这个参数主要用来表示相关轴承的转速能力。对于密封轴承,实际转速不可以高于产品表中的“极限转速”。

在振动或往复摆动的工作条件下,混合陶瓷轴承仍然可以有极佳的性能。因此在这些条件下,通常无需使用特殊的润滑脂或施加预紧。

氮化硅的特性

适合用作轴承材料的氮化硅(Si3N4)其特性可参见从138页开始的“滚动轴承的材料”一节。


绝缘特性

混 合陶瓷轴承有极佳的绝缘特性,可以防止因交流电或直流电产生的电弧对润滑脂和滚道造成的损环。混合陶瓷轴承即使在高频电压下仍然有很高的阻抗,因此可以防 止高频电流通过滚动体和滚道之间。对于小型的混合陶瓷球轴承,其接触式密封是带钢骨架的丁腈橡胶,但密封圈与套圈接触部位的电压要超过2,5kVDC,才会引起电弧。如需要这方面的更详细信息,请向SKF查询。

轴向预紧

在 使用两个混合陶瓷深沟球轴承的轴承配置中,如果在高转速下运作和需要降低噪声,可以在配置中施加轴向预紧。施加轴向预负荷的一个简单的方法是使用弹簧垫 圈,在216页的“通过弹簧进行预紧”一节中有详细的说明和计算方法。如果需要更多有关这方面的信息,请参见在206页的“轴承的预紧”一节。

当量轴承负荷

有关混合陶瓷深沟球轴承当量动负荷和静负荷的计算方法,可以参照在299页中一般深沟球轴承使用的公式。


补充代号

用于SKF混合陶瓷深沟球轴承的后缀的含义如下:

C3    径向游隙大于普通组

F1    特殊的润滑脂填充量,占轴承自由空间的10-15%

HC5   滚动体的材料为氮化硅

TNH   注塑聚醚醚酮(PEEK)保持架

TN9   注塑玻璃纤维增强尼龙6,6保持架

WT    聚脲基润滑脂,NLGI稠度2-3,工作温度范围-40+160℃(正常填充量)

2RS1  轴承两侧带具钢骨架的丁腈橡胶(NBR)接触式密封圈

2RSH2 轴承两侧带具钢骨架的氟橡胶(FPM)接触式密封圈

2RSL  轴承两侧带具钢骨架的丁腈橡胶(NBR)低摩擦密封圈
  2RZ   轴承两侧带具钢骨架的丁腈橡胶(NBR)低摩擦密封圈

 轴承尺寸的选择

  选择混合陶瓷深沟球轴承的尺寸时,请参照从49页开始的“轴承尺寸的选择”一章中有关一般轴承选择的指引。由于陶瓷材料的弹性模量较高,静负荷安全系数S0应作如以下的调整

  S0混合陶瓷=1,1S0钢

  有关钢轴承在不同情况下的S0参考值,请参见在77页的表10。


润滑

  大部分SKF混合陶瓷深沟球轴承都是带密封的,而且可以永久润滑。如果使用的是开式轴承和采用
脂润滑的方式,应用在电机时,建议使用SKFLGHP2润滑脂。非常高转速和工作温度在+70℃以下的应用,建议使用SKFLGLC2或LGLT2润滑脂。有关更多SKF润滑脂的详细信息,请参见从229页开始的润滑一章。
   在极高转速的工作条件下,如果需要有更长的工作寿命,应该采用油润滑的方式。在这种工况下,有两种建议的润滑方法:
    ·喷油润滑
    ·油气润滑
    采用油气润滑时,如采用SKF TOS-EX2油点润滑系统,只需要少量的润滑油便可以提供足够的润滑,可以降低工作温度,并允许更高的转速,而且减少润滑油在空气中的挥发,对保护环境也有很大的帮助。
    有关更多这些润滑方式在设计方面的信息,请参见从248页开始的“油润滑”一节,或参阅SKF“精密轴承”(High-precision bearings)型录。