Развитие технологий привело к появлению деталей, имеющих необычные характеристики. К ним относятся подшипники для эксплуатации в вакууме. К опорам, используемым в этой среде, выдвигаются особые требования. Это связано с тем, что многие свойства, критически важные при использовании в стандартных условиях, в вакууме не играют большой роли. При этом становятся ключевыми другие качества, которым в других случаях не придают большого значения. Вакуумные подшипники используются в приборостроении, энергетике и аэрокосмической отрасли. Также в последнее десятилетие одним из крупных потребителей такой продукции стала электроника.
Какими свойствами должен обладать вакуумный подшипник
В среде, где отсутствует воздух, большое значение играет чистота. Промышленный подшипник с консистентной или жидкой смазкой будет источником серьезных проблем, так как пары смазки приводят к загрязнению чистой среды. В связи с этим в вакуумном объеме устанавливают опоры, не требующие смазки. Если учесть, что в подобном оборудовании скорость вращения вала редко превышает 700-800 оборотов в секунду, такой узел может работать эффективно продолжительное время.
На сегодняшний день идеальным решением для вакуумной среды считаются керамические подшипники. Они не требуют смазки и устойчивы к истиранию. В большинстве случаев характеристики этих деталей идеально вписываются в требования, предъявляемые к узлам вращения. Но иногда бывают ситуации, когда вал или ось вращается в вакууме с высокой частотой или работают с большими нагрузками. В таких случаях все же требуется смазка. Для таких случаев выпускают специальные продукты, давление паров в которых имеет низкие значения.
Безвоздушная среда выдвигает особые требования и к материалам узлов. Чаще всего вакуумные подшипники производят из керамики и стойких к коррозии сталей. Также производители предлагают для такого использования гибридные модели, сочетающие в себе сталь и керамику. При этом, выбирая материал опоры вращения, учитывают некоторые факторы. Стальные и гибридные подшипники допускается использовать лишь там, где узел вращения не нагревается выше 100 градусов Цельсия. В оборудовании, работающем при повышенных температурах, устанавливают исключительно керамические детали.
Почему керамика – лучший материал для вакуумных подшипников
Изделия из керамики по большинству параметров лучше всего подходят для применения в вакууме. Среди их важных особенностей особо стоит выделить такие:
- Отсутствие потребности в смазке;
- Высокая стойкость к износу;
- Диэлектрические свойства;
- Химическая инертность;
- Отсутствие магнитных свойств;
- Стойкость к высоким и низким температурам.
Также нужно отметить, что керамические подшипники легко очищаются. Для этого используется сжатый воздух или обычная вода.
Наиболее востребованы сегодня опоры, изготовленные из нитрида кремния и оксида циркония. При этом нитрид кремния показывает более высокую термостойкость и может применяться для подшипников, работающих при температуре до +800 градусов. Циркониевые опоры способны эффективно работать только при температурах, не превышающих +400 градусов. Также важно и то, что подшипники для вакуума из нитрида кремния лучше противостоят динамическим нагрузкам и естественному износу. При этом нужно уточнить, что продукты из оксида циркония при тех же размерах и основных рабочих параметрах гораздо дешевле.
Для особо сложных условий эксплуатации такие производители как SKF, INA, FAG, KOYO и NSK выпускают подшипники из карбида кремния. Они способны эффективно выполнять свои функции при сверхвысоких температурах, достигающих отметки +1300 градусов Цельсия, и обладают высокой прочностью. Они хорошо переносят вибрации и даже умеренной силы удары. Цена опор из карбида кремния традиционно высокая, а спрос на них небольшой. Поэтому эти изделия производят, в основном, по индивидуальному заказу.
