Гибридные подшипники уже доказали свою эффективность в непростых ситуациях, поэтому перед ними ставят все более сложные задачи. В новом исследовании британского отделения SKF подробно рассматривается феномен роста популярности подшипников с керамическими телами качения.
Изначально, гибридные подшипники были разработаны для высокопроизводительных газовых турбин. Но как только их уникальное сочетание прочности и легкости оценили по достоинству, они начали применяться в более привычных устройствах и узлах, таких как шпиндели станков, электродвигатели и генераторы.
Одна из причин успеха гибридных шариковых подшипников (с керамическими шариками) заключается в том, что они обеспечивают более высокие скорости вращения, чем стандартные стальные подшипники, и в большинстве случаев более долговечны. Кроме того, они обладают исключительной устойчивостью к высоким температурам. Так, условия работы подшипника вала турбины в реактивном двигателе предполагают вращение со скоростью более 30000 об/мин и нагрев подшипника до температуры свыше 650°C. Было доказано, что гибридные шарикоподшипники выдерживают такие условия лучше, чем подшипники со стальными шариками, а там, где температура газа превышает 1100°C, могут применяться только высококачественные керамические материалы.
Тем не менее, следует учесть еще одно качество, благодаря которому гибридные подшипники выбирают во многих случаях – это устойчивость к электрическому току. Когда между кольцами обычных подшипников через стальные тела качения проходят блуждающие токи, они оставляют на дорожках качения темные волнистые борозды, вызывают преждевременное старение смазки и уменьшение срока службы обычных подшипников. В отличие от них, гибридные подшипники не подвержены таким повреждениям, так как керамика является диэлектриком, то есть не проводит ток.
Одной из причин возникновения блуждающих токов является применение все более популярных частотно-регулируемых приводов, предназначенных для повышения КПД электрооборудования. В двигательных установках подшипники лежат на пути наименьшего сопротивления электрическому току. Пленку смазки между дорожкой и телом качения в подшипнике можно рассматривать как конденсатор, особенно это актуально для токов высокой частоты. Между кольцами подшипника постепенно нарастает разность потенциалов, до тех пор, пока не достигнет напряжения пробоя изолирующего слоя смазки. В этот момент возникает разряд тока большой силы, то есть происходит короткое замыкание. Выделяющееся при этом тепло приводит к локальному расплавлению металлической поверхности. Опять-таки, подшипники с керамическими телами качения исключают возможность такой ситуации, и между статором и ротором электрического двигателя обеспечивается гальваническая развязка и полная электрическая изоляция.
В последнее время гибридные подшипники качения с керамическими шариками и разъемным по окружности внутренним кольцом, получили широкое распространение в различных областях, включая железнодорожный транспорт и электроэнергетику. Несмотря на то, что стоимость гибридного подшипника обычно выше, чем аналогичного с телами качения из стали, разница компенсируется экономией на обслуживании и выдающимися надежностью и сроком службы.
Подшипники гибридной конструкции оказались особенно эффективны при очень больших размерах, например, для мощных генераторов на электростанциях. Для такого труднодоступного оборудования всегда желательно минимизировать объем требуемого техобслуживания и вероятность поломки, так как затраты при этом могут оказаться непозволительно велики. Отличным решением в данном случае являются гибридные подшипники с уникальными характеристиками и размерами, подогнанными к такому специфическому оборудованию, и обеспечивающие его долговечность.
Без регулярного и точно дозированного смазывания стандартные подшипники быстро изнашиваются и выходят из строя, но гибридные подшипники требуют меньше смазки и поэтому допустимые погрешности больше. Также они меньше нагреваются при работе и требуют смазочной пленки меньшей толщины, поэтому смазка меньше изнашивается, а межсмазочные интервалы больше. Гибридные подшипники SKF и полностью керамические подшипники могут предложить множество преимуществ, позволяют уменьшить время простоя оборудования и увеличить рентабельность предприятия.
