Снижение трения в подшипниках
9 марта 2022
Эксперты Подшипник.ру рассказали о современных подходах к проектированию и разработке подшипников для снижения трения, продления срока службы и увеличения их энергоэффективности.
Подсчитано, что снижение трения во всех используемых в мире подшипниках всего на 10% обеспечило бы экономию энергии, равную мощности двух десятков крупных электростанций или 0,15–0,20% мирового потребления энергии.
В последние годы крупнейшие мировые производители подшипников всё больше внимания уделяют созданию энергосберегающих подшипников, используя новые материалы, методы смазки и передовые геометрические конструкции для снижения потерь без ущерба для грузоподъемности. Давайте подробнее рассмотрим три аспекта конструкции подшипников, которые помогут уменьшить трение и повысить эффективность.
1. Современные материалы
Традиционно специальная подшипниковая сталь была предпочтительным материалом для конструкции подшипников, обеспечивая приемлемое сочетание цены и долговечности. Однако сейчас всё чаще в качестве конструкционного материала рассматриваются трибополимеры, такие как фторопласт и нейлон, которые предлагают множество преимуществ: коррозионную стойкость, меньшую потребность в смазке, меньшие коэффициенты трения и меньший вес. У полимерных подшипников довольно ограниченный круг применений, но отдельные полимерные компоненты, например, сепараторы, уже широко применяются в стандартных подшипниках, особенно там, где необходима прецизионная точность.
Кроме того, расширяется использование гибридных и керамических подшипников, где тела качения или кольца изготовлены из промышленной керамики на основе оксидов циркония или кремния. Керамика в ряде приложений имеет значительные преимущества перед сталью в плане легкости, твердости, гладкости и коррозионной стойкости. Однако керамические подшипники оказываются многократно дороже, так что полностью сталь они вытеснить не в состоянии.
2. Оптимизация геометрии
Ведущие бренды при разработке новых энергоэффективных подшипников также большое внимание уделяют оптимизации геометрии их компонентов. В частности, конструкция сепаратора и количество шариков в подшипнике напрямую влияют на величину создаваемого трения, поскольку это определяет количество фрикционных контактов. Так что усилия разработчиков в первую очередь направлены на уменьшение контакта между телами качения и дорожками качения, а также сепаратором. Второй аспект – это оптимизация циркуляции смазки, которая также очень сильно зависит от геометрии всех компонентов подшипников.
3. Обработка поверхности
Одно из важных направлений разработок по уменьшению трения в подшипников – это снижение шероховатости поверхностей скольжения дорожек качения и, в большей степени – поверхностей тел качения. За счет этого уменьшается площадь контакта и, как следствие, трение качения. Наряду с традиционными методами, такими как, улучшенная полировка, сейчас всё чаще прибегают к специальной термической или химической обработке поверхностей качения для образования на поверхности стали более твердого и гладкого защитного слоя.
Еще одно направление – это нанесение на стальные поверхности, в основном, на тела качения, керамических покрытий. Они не только более твердые и износостойкие, чем стальные, но также имеют более низкую шероховатость и меньшее трение. Еще один плюс керамических покрытий – они делают шарики электроизолированными и снижают вероятность электроповреждений подшипников электродвигателей и генераторов при некачественном заземлении.
4. Инновационные смазки
Правильно подобранная по рабочим температурам, скоростям и нагрузкам пластичная смазка радикально уменьшает трение между поверхностями качения компонентов подшипника и предотвращает контакт металла с металлом тел качения в пределах их дорожек качения. Так что это очень хороший способ уменьшить износ и предотвратить коррозию.
Однако существуют перспективные технологии, которые при использовании в подшипниках значительно снижают трение по сравнению с традиционными смазками и технологиями обработки поверхностей качения.
Речь идет о покрытии на основе графена – особых двухмерных структур из атомов углерода. Графеновые чешуйки на поверхности качения подшипника,могут прослужить значительное время благодаря их способности переориентироваться в процессе износа, обеспечивая очень низкий коэффициент трения. Пока данная технология слишком дорога, но с ее удешевлением она может стать массовой.
Важный аспект графеновых покрытий – они экологичны и безопасны, в отличие от пластичных смазок на основе литиевого мыла и минеральных масел.
Напоминаем, что компания Подшипник.ру осуществляет прямые поставки высококачественных промышленных подшипников от ведущих мировых брендов.
Вы можете уточнить наличие и стоимость подшипников и подшипниковых узлов на складе в Москве, а также заказать их доставку в любую точку России по телефону +7 (495) 543-89-93 или электронной почте info@podshipnik.ru.
Подсчитано, что снижение трения во всех используемых в мире подшипниках всего на 10% обеспечило бы экономию энергии, равную мощности двух десятков крупных электростанций или 0,15–0,20% мирового потребления энергии.
В последние годы крупнейшие мировые производители подшипников всё больше внимания уделяют созданию энергосберегающих подшипников, используя новые материалы, методы смазки и передовые геометрические конструкции для снижения потерь без ущерба для грузоподъемности. Давайте подробнее рассмотрим три аспекта конструкции подшипников, которые помогут уменьшить трение и повысить эффективность.
1. Современные материалы
Традиционно специальная подшипниковая сталь была предпочтительным материалом для конструкции подшипников, обеспечивая приемлемое сочетание цены и долговечности. Однако сейчас всё чаще в качестве конструкционного материала рассматриваются трибополимеры, такие как фторопласт и нейлон, которые предлагают множество преимуществ: коррозионную стойкость, меньшую потребность в смазке, меньшие коэффициенты трения и меньший вес. У полимерных подшипников довольно ограниченный круг применений, но отдельные полимерные компоненты, например, сепараторы, уже широко применяются в стандартных подшипниках, особенно там, где необходима прецизионная точность.
Кроме того, расширяется использование гибридных и керамических подшипников, где тела качения или кольца изготовлены из промышленной керамики на основе оксидов циркония или кремния. Керамика в ряде приложений имеет значительные преимущества перед сталью в плане легкости, твердости, гладкости и коррозионной стойкости. Однако керамические подшипники оказываются многократно дороже, так что полностью сталь они вытеснить не в состоянии.
2. Оптимизация геометрии
Ведущие бренды при разработке новых энергоэффективных подшипников также большое внимание уделяют оптимизации геометрии их компонентов. В частности, конструкция сепаратора и количество шариков в подшипнике напрямую влияют на величину создаваемого трения, поскольку это определяет количество фрикционных контактов. Так что усилия разработчиков в первую очередь направлены на уменьшение контакта между телами качения и дорожками качения, а также сепаратором. Второй аспект – это оптимизация циркуляции смазки, которая также очень сильно зависит от геометрии всех компонентов подшипников.
3. Обработка поверхности
Одно из важных направлений разработок по уменьшению трения в подшипников – это снижение шероховатости поверхностей скольжения дорожек качения и, в большей степени – поверхностей тел качения. За счет этого уменьшается площадь контакта и, как следствие, трение качения. Наряду с традиционными методами, такими как, улучшенная полировка, сейчас всё чаще прибегают к специальной термической или химической обработке поверхностей качения для образования на поверхности стали более твердого и гладкого защитного слоя.
Еще одно направление – это нанесение на стальные поверхности, в основном, на тела качения, керамических покрытий. Они не только более твердые и износостойкие, чем стальные, но также имеют более низкую шероховатость и меньшее трение. Еще один плюс керамических покрытий – они делают шарики электроизолированными и снижают вероятность электроповреждений подшипников электродвигателей и генераторов при некачественном заземлении.
4. Инновационные смазки
Правильно подобранная по рабочим температурам, скоростям и нагрузкам пластичная смазка радикально уменьшает трение между поверхностями качения компонентов подшипника и предотвращает контакт металла с металлом тел качения в пределах их дорожек качения. Так что это очень хороший способ уменьшить износ и предотвратить коррозию.
Однако существуют перспективные технологии, которые при использовании в подшипниках значительно снижают трение по сравнению с традиционными смазками и технологиями обработки поверхностей качения.
Речь идет о покрытии на основе графена – особых двухмерных структур из атомов углерода. Графеновые чешуйки на поверхности качения подшипника,могут прослужить значительное время благодаря их способности переориентироваться в процессе износа, обеспечивая очень низкий коэффициент трения. Пока данная технология слишком дорога, но с ее удешевлением она может стать массовой.
Важный аспект графеновых покрытий – они экологичны и безопасны, в отличие от пластичных смазок на основе литиевого мыла и минеральных масел.
Напоминаем, что компания Подшипник.ру осуществляет прямые поставки высококачественных промышленных подшипников от ведущих мировых брендов.
Вы можете уточнить наличие и стоимость подшипников и подшипниковых узлов на складе в Москве, а также заказать их доставку в любую точку России по телефону +7 (495) 543-89-93 или электронной почте info@podshipnik.ru.