Łożyska toczne – Nowe materiały, nowe konstrukcje

-- piątek, 01 luty 2008

W przypadku pierścieni łożyskowych i elementów tocznych nowoczesne procesy hartowania skrośnego stali łożyskowych pozwalają na redukcję zawartości tlenu i pierwiastków niemetalicznych, co prowadzi do uzyskania lepszych właściwości. Ma to zastosowanie do łożysk pracujących w temperaturach powyżej 250°C przez dłuższy czas, wtedy wysokostopowe stale łożyskowe zachowują twardość, a łożysko swoje właściwości eksploatacyjne.

W zastosowaniach, gdzie może wystąpić korozja, nierdzewne stale łożyskowe, takie jak stale chromowe czy chromowo-molibdenowe stanowią zabezpieczenie. Jednak ich mniejsza twardość jest ograniczeniem możliwości przenoszenia obciążeń w porównaniu ze stalami konwencjonalnymi, a odporność korozyjna jest dobra tylko wtedy, gdy cała powierzchnia jest doskonale wypolerowana i nie zostanie uszkodzona podczas montażu.

Łożyska ceramiczne, w których elementy toczne wykonano z azotku krzemu, rozwiązały problemy w wielu zastosowaniach ze względu na wysoką twardość materiałów, niską gęstość, niską termiczną rozszerzalność, wysoką oporność elektryczną, niską stałą dielektryczną i brak reakcji na pola magnetyczne. W rezultacie zastosowanie ceramiki pomogło stworzyć kategorię „łożysk hybrydowych”, które są kombinacją elementów tocznych z azotku krzemu ze stalowymi pierścieniami. Mają one wyraźne zalety w porównaniu z konwencjonalnymi łożyskami wykonanymi całkowicie ze stali. Są lżejsze, twardsze i bardziej wytrzymałe; mogą pracować przy wyższych prędkościach i przy niższych temperaturach pracy (mniej wzrasta temperatura łożyska przy wyższych prędkościach); są bardzo odporne na zużycie – nawet w warunkach złego smarowania.

Kulki ceramiczne mają gęstość o ok. 40% mniejszą niż kulki stalowe, przez to siła odśrodkowa działająca na kulki jest mniejsza, a więc mniejsze jest tarcie. W rezultacie mogą one pracować przy większych prędkościach i być chłodniejsze. Relatywnie większa twardość skutkuje wyższą odpornością na zużycie względem cząstek twardych, zanieczyszczeń i wibracji; a ich bardzo nieelastyczna natura oznacza większą sztywność łożyska i mniejsze odkształcenia pod obciążeniem. Sprzyja to niezawodności eksploatacyjnej. Ich naturalne właściwości elektroizolacyjne są szczególnie korzystne w silnikach o zmiennej prędkości i generatorach, w zastosowaniach, gdzie istnieje możliwość powstania łuku elektrycznego. W przeciwieństwie do łożysk z powłokami, łożyska hybrydowe izolują „od środka”.