Хибридни керамични лагери

В приложения, които работят при екстремни, но кратковременни натоварвания, като димни смукателни вентилатори на противопожарни инсталации и предпазни съединители, хибридните керамични лагери показват добри експлоатационни характеристики. Тъй като адхезията между силициевия нитрид и стоманата е ниска, не се наблюдава процес на микрозаваряване и устойчивостта срещу замърсяване на триещите се повърхности на лагера е много висока. Счита се, че рискът от внезапна сериозна повреда при хибридните керамични лагери е много малък.

Когато се използват в електрически задвижвания, например, хибридните керамични лагери осигуряват високоскоростна работа с ниско триене. Тъй като сферичните елементи в конструкцията на хибридните керамични лагери, които са изработени от силициев нитрид са около 40% по-леки в сравнение със стоманените, действащата върху тях центробежната сила е по-ниска. По-ниското триене и пониженото загряване позволяват работа на хибридните керамични лагери при по-високи скорости. Освен това, по-ниското тегло на хибридните лагери дава възможности за запазване на оптималните им експлоатационни натоварвания при резки ускорявания и спирания.

Тъй като топлинното разширение при хибридните керамични лагери е около 30% по-малко от характерното за стоманените, те са по-слабо чувствителни към температурни разлики между лагерните гривни. Също така, топлопроводимостта на керамичните сфери на лагерите е по-ниска. Всичко изброени характеристики обясняват по-малкото предварително натоварване на керамичните лагери. Това натоварване не се влияе значително от нарастването на температурата.

Тъй като хибридните лагери работят добре в херметично уплътнени приложения с еднократно гресиране за целия им експлоатационен живот и обикновено не изискват смазване с машинно масло, рисковете от утечки на масло в околната среда са елиминирани. Ниското триене при експлоатация също допринася за по-ниската енергийна консумация, характерна за машини, снабдени с хибридни керамични лагери.

Поради ниската им степен на грапавост (коефициентът на триене, характерен за хибридните лагери е около 20% по-нисък от този при подобни стоманени сферични лагери), хибридните лагери са източници на по-малки вибрации в сравнение с изцяло стоманените лагери. Това определя още едно от предимствата им, а именно ниските нива на генерирания по време на експлоатацията им шум. При влагането на хибридните керамични лагери в компресори, индустриални миксери, някои помпи и разходомери изброените предимства са от съществено значение.

По-ниските разходи за целия жизнен цикъл на хибридните керамични лагери в сравнение с изцяло стоманените са резултат от комплекс фактори, включително по-дългия им експлоатационен живот, намалените разходи, свързани с експлоатацията и поддръжката им, опростеното им обслужване и монтаж. В интерес на обективността следва да се отбележи, че описаните предимства на хибридните керамични лагери пред изцяло стоманените не са в сила при всички приложения. Например, при използването на хибридни керамични лагери в електродвигатели, стъпкови двигатели, енкодери и някои помпи, следва да се направи прецизен анализ на условията, при които ще работят лагерите, за да се оптимизира избора на тип лагер за конкретните изисквания.

Хибридните керамични лагери имат по-дълъг експлоатационен живот в сравнение с други видове лагерни опори. Една от причините за това е, че за разлика от изцяло стоманените, керамичните лагерни сфери се отличават с естествени изолационни свойства, които предотвратяват образуването на електрически дъги. Известно е, че следствия от възникването на електрически дъги са образуваните нарези и различни деформации върху триещите повърхности на гривните на лагерите. Описаните повреди резултират в появата на високи нива на шум при работа на лагера и преждевременно стареене на смазката. Друга специфика на хибридните керамични лагери е по-високият им скоростен обхват, който дава възможност за решаване на широко разнообразие от инженерни задачи.

Тъй като керамичните лагери са устойчиви на вибрации в статично състояние (когато не се въртят), за тях е характерен много по-нисък риск от образуване на ямички, бразди и преждевременни повреди. Разбира се, при хибридните керамични лагери също се образуват бразди и пукнатини, но периодът от време за износване поради умора на материала по принцип е по-дълъг от характерния за стоманените лагери.

Всички лагери, независимо дали са стоманени или керамични, изискват смазване. Консистентните смазки и машинните масла се използват при хибридните керамични лагери. Характерно за керамичните лагери е, че са по-слабо чувствителни към промени в условията на мазане. Например, в сравнение със стоманените лагери, керамичните лагери могат да работят при едни и същи условия на смазване при до 20% по-високи скорости.

Освен в приложения, при които се изискват високи скорости, греста е препоръчителен смазочен материал за керамичните лагери. Консистентните смазки са предпочитани, тъй като те се задържат по-лесно в черупката на лагера в сравнение с течните масла, а също така осигуряват по-добра защита срещу проникването на влага и замърсявания. Често керамичните лагери се смазват с литиева грес на минерална основа. Такива смазки са подходящи за прецизни лагерувания. За високоскоростни, високотемпературни приложения, към които са поставени и изисквания за дълъг експлоатационен живот се предпочитат синтетични смазочни материали.

Без значение от типа на използваната грес, количеството й никога не трябва да надвишава 30% от свободното пространство в лагера. Това ограничение има абсолютно задължителен характер при високоскоростни приложения. Както при всеки вид лагер, прясно гресираните керамични лагери изискват първоначален период на работа при по-ниски обороти, за да се осигури равномерно разпределение на греста в лагера. През този период излишната грес се изхвърля. Без периода на първоначално нискооборотно развъртане на лагера е възможно преждевременното му повреждане вследствие на внезапното повишаване на температурата.

Графикът за допълване с консистентна смазка при хибридните керамични лагери се определя в зависимост от конкретното приложение. Характерно за високоскоростните приложения е, че е най-добре цялата стара смазка да се отстрани и замени със свежа грес, също в съотвествие с предварително разработен план.

Течните смазки обикновено се използват в приложения, където греста е или технически неподходяща, или икономически неефективна. Други основания за предпочитано използване на машинно масло са случаи, при които цикълът за подмяна на консистентната смазка е много кратък или е необходимо да се осигури по-добро топлоотвеждане от лагера. Комбинацията от високи работни скорости и ниски работни температури на лагерите изисква метод на смазване с циркулиращо машинно масло. За други приложения се използват други методи на смазване.

Съществуват методи на смазване, при които интервалите за замяна на смазочните масла са по-дълги. Например, при смазването с маслена баня е достатъчна смяна на маслото веднъж годишно, ако работните температури са по-ниски от 50 °С. Съществува зависимост между работната температура и честотата на замяна на маслото - колкото е по-висока температурата, толкова по-кратък е цикълът за смяна на маслото.