在鋼滾道上使用陶瓷滾動體的混合軸承與全鋼軸承相比具有一些眾所周知的優點,如低重量、良好的電阻,在苛刻的潤滑和污染條件下的良好性能。這些特性使混合陶瓷軸承在高速機床主軸等專業應用領域具有無可爭議重要地位。隨著時間的推移,由于制造技術的進步以及材料成本的降低,混合陶瓷軸承的用途范圍已經進一步擴大。更多的用戶發現,在許多情況下,陶瓷滾動體軸承的性能優于全鋼軸承。例如,它們通常表現出較低的工作溫度,更耐受顆粒物質的表面損傷,并且不會遭受鋼與鋼表面焊接相熔的潛在風險,而傳統軸承在極端條件下可能會發生這種風險。此外,混合陶瓷軸承具有較低的邊界潤滑摩擦系數,這使它們在潤滑不良的應用中更有效地發揮作用。但是直到現在,工程師們還很難數據化地顯示混合陶瓷軸承在應用中如何優于全鋼軸承。根據SKF研究說法,這是因為工程師用于計算軸承額定壽命的現有方程并不能反映混合陶瓷軸承設計的實際性能。傳統的軸承壽命模型是基于次表面疲勞。當軸承旋轉時,軸承部件不斷地被加載和卸載。經過數百萬次的循環,疲勞在材料中累積,最終導致失效。工程師可以根據應用中預期的載荷,速度,潤滑信息計算出給定軸承設計的額定壽命。軸承的動態額定載荷值,主要用于量化軸承的次表面性能。這種傳統壽命計算模型被廣泛使用,并被納入國際標準 ISO 281,但它并沒有以最好的方式展示混合陶瓷軸承。由于陶瓷滾動體比鋼球更堅固,它們在負載下變形更小,這意味著載荷集中在更小的材料區域,增加的應力會加速次表面疲勞。我們可以這樣理解:同樣的工況下,非常理想的潤滑條件,軸承只發生次表面疲勞失效,那么SKF混合陶瓷軸承發生次表面疲勞的壽命時間會短于全鋼軸承。更重要的是,現實的經驗告訴我們,軸承的失效并不總是與傳統壽命計算模型一致。根據傳統軸承的失效經驗,我們知道大多數軸承失效是由于材料表面問題,而不是材料次表面問題,而根本原因通常是潤滑不良或污染造成的損壞。我們都認可此觀點,標準 ISO 281的軸承壽命修正因素也包含這些潤滑因素的影響。我們已經知道混合陶瓷軸承在許多常見情況下具有優勢。當軸承負荷較大,但能夠在清潔、潤滑良好的環境中運行時,次表面疲勞很可能是最終的失效模式,而鋼軸承的性能可能比混合軸承更好。但許多滾動軸承在較輕的負載下運行,但潤滑不良或污染的可能性更大。
SKF技術團隊對四種具有代表性的現實應用進行了實驗:
1、在泵軸承使用油浴潤滑和油膜強度不足導致潤滑不良的情況下,混合陶瓷軸承的額定壽命是同等全鋼軸承的8倍;
2、對于使用污染潤滑劑的螺桿壓縮機軸承,混合陶瓷軸承的額定壽命比傳統鋼軸承長100倍;
3、另外兩種應用情況下,是在兩種不同的負載下,電機在清潔、潤滑良好的條件下運行,混合陶瓷軸承的額定壽命與傳統軸承非常相似。
1、混合軸承通常用于要求高表面疲勞抗力的惡劣潤滑條件 或 混合陶瓷技術的其他潛在好處,如電阻或更長的潤滑脂壽命;2、對于負荷大,在清潔、潤滑良好的環境中運行的軸承,次表面疲勞很可能是最終的失效模式,而鋼軸承的性能可能比混合軸承更好。