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混合陶瓷軸承

混合陶瓷軸承是由軸承鋼制成的套圈和氮化硅(Si₃N₄)制成的滾動(dòng)體組合而成。這種軸承除了有良好的電絕緣特性以外，還可以在更高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，在大部分的應(yīng)用中，工作壽命也比傳統(tǒng)的鋼軸承要長(zhǎng)。

極佳的電絕緣特性是氮化硅基本的特點(diǎn)之一，使用這種材料作為滾動(dòng)體的軸承，可以防止套圈免受電流的損壞，因而延長(zhǎng)軸承的工作壽命。

氮化硅的密度僅為軸承鋼的40％。由于滾動(dòng)體的重量較輕，慣性也較小，因此軸承在迅速起動(dòng)和停止時(shí)，保持架承受的作用力也更小，在高轉(zhuǎn)速的情況下，更可以大幅減少摩擦，參見(jiàn)102頁(yè)的“混合陶瓷軸承的摩擦特性”一節(jié)中的說(shuō)明。更少的摩擦表示更低的工作溫度，潤(rùn)滑劑的工作壽命也更長(zhǎng)。因此，混合陶瓷軸承極適合用于高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用中。

即使在潤(rùn)滑不足的情況下，氮化硅和鋼之間也不會(huì)有磨損的問(wèn)題，因此混合陶瓷軸承在潤(rùn)滑不良(K<1)的情況下仍然可以運(yùn)行一段較長(zhǎng)的時(shí)間。對(duì)于混合陶瓷軸承，一般以K=1用于實(shí)際運(yùn)行，而以K<1來(lái)估計(jì)軸承在工作條件下的壽命。在一些只會(huì)形成極薄潤(rùn)滑膜的介質(zhì)，如冷凍劑等作為潤(rùn)滑劑時(shí)，混合陶瓷軸承仍可能發(fā)揮出良好的性能，實(shí)現(xiàn)在“無(wú)油”之下運(yùn)行，但在設(shè)計(jì)和材料選用方面必須非常小心。如有需要應(yīng)用在這些條件下，請(qǐng)先向SKF咨詢(xún)有關(guān)這方面應(yīng)用的詳細(xì)信息。

氮化硅的硬度和彈性模量都高于一般的軸承鋼，因此軸承有較高的剛度，而且在污染環(huán)境下可以有更長(zhǎng)的工作壽命。

氮化硅的熱膨脹率小于鋼，因此氮化硅滾動(dòng)體的尺寸受溫度變化的影響較小，軸承的預(yù)緊也可以更準(zhǔn)確地控制。在設(shè)計(jì)用于極低工作溫度下的軸承配置,或需要估計(jì)混合陶瓷軸承的游隙減量時(shí)，請(qǐng)與SKF聯(lián)系。

SKF混合陶瓷深溝球軸承

SKF混合陶瓷軸承的產(chǎn)品供應(yīng)范圍中，大部分是單列混合陶瓷深溝球軸承(→圖1)，主要是因?yàn)樯顪锨蜉S承有非常廣泛的應(yīng)用范圍，尤其是在中小型的電機(jī)。帶密封的軸承能永久潤(rùn)滑，更可以簡(jiǎn)化軸承配置的設(shè)計(jì)。深溝形的滾道加上滾道與滾球之間有很高的密合度，使深溝球軸承可以承受徑向負(fù)荷和兩個(gè)方向的軸向負(fù)荷。

SKF混合陶瓷深溝球軸承的供應(yīng)范圍，包括內(nèi)徑由5至110mm的軸承，能滿(mǎn)足廣泛應(yīng)用的需要，例如內(nèi)徑45mm或以下的軸承，可以滿(mǎn)足功率在0,15至15kW的電機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)工具等應(yīng)用的需要。

SKF能提供兩種設(shè)計(jì)的混合陶瓷深溝球軸承：

·密封軸承

·開(kāi)式軸承

密封軸承

SKF密封混合陶瓷深溝球軸承(→圖2)，已預(yù)裝有潤(rùn)滑脂并可以終生潤(rùn)滑，密封的設(shè)計(jì)包括：

·RSL低摩擦密封圈(a)，用于外徑小于或等于25mm的軸承，后綴2RSL

·RSL低摩擦密封圈(b)，用于外徑大于25mm，小于或等于52mm的軸承，后綴2RSL

·RZ低摩擦密封圈(c)，用于外徑大于52mm的軸承，后綴2RZ

·RS1接觸式密封圈(d)，后綴2RS1

有關(guān)各種不同密封適用的工作條件，可參見(jiàn)從287頁(yè)開(kāi)始的“深溝球軸承”一章中有關(guān)密封件選擇的指引。

密封圈是由帶鋼骨架的丁腈橡膠(NBR)制成。這些密封圈的允許工作溫度范圍為-40至+100℃，在短時(shí)期可高達(dá)+120℃。

密封軸承預(yù)裝有優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑脂，標(biāo)準(zhǔn)采用的為聚脲基潤(rùn)滑脂，基油為合成酯油，潤(rùn)滑脂的后綴為WT。在+70至+120℃的溫度范圍內(nèi)，這種潤(rùn)滑脂有極佳的潤(rùn)滑特性，比其它一般密封軸承有更長(zhǎng)的工作壽命，而且特別適用于電機(jī)的應(yīng)用。WT潤(rùn)滑脂的主要特性可參見(jiàn)表1。

軸承可以達(dá)到的工作溫度，同時(shí)需要考慮保持架和密封件的允許溫度。帶氟橡膠密封的SKF混合陶瓷軸承可以承受高達(dá)180℃的溫度，有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)向SKF查詢(xún)。

開(kāi)式軸承

除了密封軸承以外，較大型的SKF混合陶瓷深溝球軸承能提供無(wú)密封的開(kāi)式設(shè)計(jì)。如果需要少量尺寸較小的開(kāi)式軸承，可以訂購(gòu)密封的混合陶瓷軸承，然后把密封圈拆除。

 其它SKF混合陶瓷軸承

精密混合陶瓷軸承

SKF在這產(chǎn)品系列中包括：

·精密混合陶瓷角接觸球軸承

·精密混合陶瓷圓柱滾子軸承

·精密混合陶瓷角接觸推力球軸承，單向和雙向

有關(guān)這些混合陶瓷軸承的更詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱SKF“精密軸承”(High-precision bearings)型錄。

此外，SKF還可以?huà)嫇?jù)特殊要求，提供單列或雙列的混合陶瓷角接觸球軸承、以及混合陶瓷四點(diǎn)接觸球軸承等。如有需要使用這些軸承時(shí)，請(qǐng)先向SKF査詢(xún)有關(guān)應(yīng)用方面的信息。

帶特殊鋼套圈和涂層的混合陶瓷軸承

SKF混合陶瓷軸承使用的套圈與標(biāo)準(zhǔn)鋼軸承的相同。在正常的情況下，深溝球軸承在120℃以下能保持尺寸的穩(wěn)定，角接觸球軸承則為150℃。如果需要在高溫之下持續(xù)運(yùn)行，建議使用一些經(jīng)過(guò)特殊熱處理，在更高的溫度仍可以保持尺寸穩(wěn)定的軸承，例如：

·軸承套圈在+150℃以下保持尺寸穩(wěn)定，后綴S0

·軸承套圈在+200℃以下保持尺寸穩(wěn)定，后綴S1

這些經(jīng)過(guò)特殊熱處理，后綴帶S0或S1的混合陶瓷深溝球軸承，一般不會(huì)備有現(xiàn)貨。

根據(jù)特殊的要求，SKF可以提供以淬透的不銹鋼制成的套圈，這種材料有良好的防腐蝕、耐磨損、抗氧化和耐高溫等特性，并可以在高達(dá)300℃的溫度中運(yùn)行。

如有需要使用以特殊不銹鋼制成的套圈以用于極低的環(huán)境溫度，或以高溫的工具鋼制成的套圈，請(qǐng)先與SKF聯(lián)系。

在有需要的情況下，可以在套圈加上涂層以防止防腐，例如鋅鉻或薄層高密度鉻。低摩擦的鉬基涂層可用于真空和易燃?xì)怏w下的應(yīng)用。

 一般資料和數(shù)據(jù)

尺寸，公差，內(nèi)部游隙

SKF混合陶瓷深溝球軸承拫據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)制造：

·外形尺寸符合ISO 15:1998標(biāo)準(zhǔn)

·符合ISO 492:2002標(biāo)準(zhǔn)的普通級(jí)公差

·符合ISO 5753:1991標(biāo)準(zhǔn)的C3徑向游隙(→表2)

保持架

根據(jù)不同的尺寸，SKF混合陶瓷深溝球軸承裝有以下其中一種保持架：

·卡型玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6,6保持架(→圖3a)，或

·鉚接式?jīng)_壓鋼保持架(→圖3b)

帶尼龍6,6保持架的混合陶瓷軸承可以在最高+120℃的溫度下運(yùn)作。

轉(zhuǎn)速

帶塑料保持架的混合陶瓷深溝球軸承，可以在比鋼軸承額定轉(zhuǎn)速更高的速度下運(yùn)行。產(chǎn)品表中列出的極限轉(zhuǎn)速，僅適用于相應(yīng)該軸承型號(hào)使用的保持架、密封件和潤(rùn)滑脂。帶聚醚醚酮(PEEK)保持架的混合陶瓷軸承可以在更高的速度和溫度下運(yùn)行。有關(guān)更多信息，請(qǐng)向SKF查詢(xún)。

密封軸承在產(chǎn)品表中所列的“參考轉(zhuǎn)速”，適用于開(kāi)式設(shè)計(jì)的軸承，這個(gè)參數(shù)主要用來(lái)表示相關(guān)軸承的轉(zhuǎn)速能力。對(duì)于密封軸承，實(shí)際轉(zhuǎn)速不可以高于產(chǎn)品表中的“極限轉(zhuǎn)速”。

在振動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)的工作條件下，混合陶瓷軸承仍然可以有極佳的性能。因此在這些條件下，通常無(wú)需使用特殊的潤(rùn)滑脂或施加預(yù)緊。

氮化硅的特性

適合用作軸承材料的氮化硅(Si₃N₄)，其特性可參見(jiàn)從138頁(yè)開(kāi)始的“滾動(dòng)軸承的材料”一節(jié)。

絕緣特性

混 合陶瓷軸承有極佳的絕緣特性，可以防止因交流電或直流電產(chǎn)生的電弧對(duì)潤(rùn)滑脂和滾道造成的損環(huán)?；旌咸沾奢S承即使在高頻電壓下仍然有很高的阻抗，因此可以防 止高頻電流通過(guò)滾動(dòng)體和滾道之間。對(duì)于小型的混合陶瓷球軸承，其接觸式密封是帶鋼骨架的丁腈橡膠，但密封圈與套圈接觸部位的電壓要超過(guò)2,5kVDC，才會(huì)引起電弧。如需要這方面的更詳細(xì)信息，請(qǐng)向SKF查詢(xún)。

軸向預(yù)緊

在 使用兩個(gè)混合陶瓷深溝球軸承的軸承配置中，如果在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)作和需要降低噪聲，可以在配置中施加軸向預(yù)緊。施加軸向預(yù)負(fù)荷的一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是使用彈簧墊 圈，在216頁(yè)的“通過(guò)彈簧進(jìn)行預(yù)緊”一節(jié)中有詳細(xì)的說(shuō)明和計(jì)算方法。如果需要更多有關(guān)這方面的信息，請(qǐng)參見(jiàn)在206頁(yè)的“軸承的預(yù)緊”一節(jié)。

當(dāng)量軸承負(fù)荷

有關(guān)混合陶瓷深溝球軸承當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷和靜負(fù)荷的計(jì)算方法，可以參照在299頁(yè)中一般深溝球軸承使用的公式。

補(bǔ)充代號(hào)

用于SKF混合陶瓷深溝球軸承的后綴的含義如下：

C3　   徑向游隙大于普通組

F1　   特殊的潤(rùn)滑脂填充量，占軸承自由空間的10-15%

HC5　  滾動(dòng)體的材料為氮化硅

TNH　  注塑聚醚醚酮(PEEK)保持架

TN9　  注塑玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6,6保持架

WT　   聚脲基潤(rùn)滑脂，NLGI稠度2-3，工作溫度范圍-40至+160℃(正常填充量)

2RS1　 軸承兩側(cè)帶具鋼骨架的丁腈橡膠(NBR)接觸式密封圈

2RSH2　軸承兩側(cè)帶具鋼骨架的氟橡膠(FPM)接觸式密封圈

2RSL　 軸承兩側(cè)帶具鋼骨架的丁腈橡膠(NBR)低摩擦密封圈
　　2RZ　  軸承兩側(cè)帶具鋼骨架的丁腈橡膠(NBR)低摩擦密封圈

 軸承尺寸的選擇

　　選擇混合陶瓷深溝球軸承的尺寸時(shí)，請(qǐng)參照從49頁(yè)開(kāi)始的“軸承尺寸的選擇”一章中有關(guān)一般軸承選擇的指引。由于陶瓷材料的彈性模量較高，靜負(fù)荷安全系數(shù)S₀應(yīng)作如以下的調(diào)整

　　S_{0混合陶瓷}=1,1S_0鋼

　　有關(guān)鋼軸承在不同情況下的S₀參考值，請(qǐng)參見(jiàn)在77頁(yè)的表10。

潤(rùn)滑

　　大部分SKF混合陶瓷深溝球軸承都是帶密封的，而且可以永久潤(rùn)滑。如果使用的是開(kāi)式軸承和采用
脂潤(rùn)滑的方式，應(yīng)用在電機(jī)時(shí)，建議使用SKFLGHP2潤(rùn)滑脂。非常高轉(zhuǎn)速和工作溫度在＋70℃以下的應(yīng)用，建議使用SKFLGLC2或LGLT2潤(rùn)滑脂。有關(guān)更多SKF潤(rùn)滑脂的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)從229頁(yè)開(kāi)始的潤(rùn)滑一章。
   在極高轉(zhuǎn)速的工作條件下，如果需要有更長(zhǎng)的工作壽命，應(yīng)該采用油潤(rùn)滑的方式。在這種工況下，有兩種建議的潤(rùn)滑方法：
    ·噴油潤(rùn)滑
    ·油氣潤(rùn)滑
    采用油氣潤(rùn)滑時(shí)，如采用SKF TOS-EX2油點(diǎn)潤(rùn)滑系統(tǒng)，只需要少量的潤(rùn)滑油便可以提供足夠的潤(rùn)滑，可以降低工作溫度，并允許更高的轉(zhuǎn)速，而且減少潤(rùn)滑油在空氣中的揮發(fā)，對(duì)保護(hù)環(huán)境也有很大的幫助。
    有關(guān)更多這些潤(rùn)滑方式在設(shè)計(jì)方面的信息，請(qǐng)參見(jiàn)從248頁(yè)開(kāi)始的“油潤(rùn)滑”一節(jié)，或參閱SKF“精密軸承”(High-precision bearings)型錄。