軸承是機械裝備中重要的核心基礎(chǔ)件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體,降低其運動過程中的摩擦系數(shù),并保證其回轉(zhuǎn)精度,其性能優(yōu)劣直接影響著重大裝備與主機的質(zhì)量、性能及可靠性,常常被譽為機械裝備中的“心臟”零部件。
我國軸承工業(yè)飛速發(fā)展,軸承品種由少到多,產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平從低到高,行業(yè)規(guī)模從小到大,已經(jīng)形成了產(chǎn)品門類基本齊全、生產(chǎn)布局較為合理的專業(yè)生產(chǎn)體系。
小編:你知道軸承是用什么材料制成的呢?
讀者:印象當(dāng)中,絕大部分是鋼制、閃閃發(fā)亮的吧?
小編:沒錯。軸承一般用的是高碳鋼GCr15,就是俗稱的軸承鋼。此外還有滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、耐高溫軸承鋼、中碳耐沖擊軸承鋼,現(xiàn)在最新型的軸承材料是陶瓷。
讀者:鋼制的軸承怎么能絕緣呢?
小編:下面我為大家講講由清華大學(xué)天津高端裝備研究院復(fù)合制造與智能識別研究所研發(fā)的絕緣軸承,來解決你的困惑。
絕緣軸承采用特種噴涂工藝,在軸承的外表面噴鍍優(yōu)質(zhì)覆膜,覆膜與基體結(jié)合力強,絕緣性能好,可避免感應(yīng)電流對軸承的電蝕作用,防止電流對潤滑脂和滾動體、滾道造成的損壞,提高軸承的使用壽命。
防止軸承電腐蝕的措施有兩種,一種是在電機軸上裝接地裝置(分流),使電流不通過軸承;一種是使軸承成為絕緣體。從可靠性等方面來看,解決牽引電機軸承電蝕問題,以絕緣軸承方式為主。而比起其它絕緣方法,如軸或外殼絕緣等,更加符合成本效益和可靠。絕緣軸承的外形尺寸和基本技術(shù)特點與非絕緣軸承相同,因此可以百分之百互換。適用于電機、發(fā)電機,特別是變頻電機應(yīng)用更廣泛。
如何使軸承成為絕緣體呢?
清華的科研人員選用兩種不同的材料,通過等離子噴涂制備工藝使軸承成為絕緣體。
方法一:使用氧化物、樹脂等絕緣材料噴涂軸承零件,使之成為絕緣軸承。
方法二:以氮化物絕緣陶瓷制作絕緣軸承。
氧化物絕緣軸承
氮化物絕緣軸承
通過等離子噴涂制造的絕緣軸承優(yōu)勢:
1.良好的結(jié)合強度
等離子噴涂的高速性能確保軸承表面結(jié)合強度大于30MPa,從而保證涂層經(jīng)久耐用。
2.工作熱影響小
因采用特殊工藝參數(shù),熔化的粒子噴涂在套圈表面時,被迅速冷卻并凝固,能使軸承表面始終保持在100℃左右,消除高溫對軸承帶來的變形影響。
3.專業(yè)封孔技術(shù)
噴涂后采用專業(yè)的后續(xù)封孔技術(shù),能滲透噴涂層的20%左右厚度。
①防止涂層磨削加工時從砂輪上掉下來的磨粒污染涂層中的孔隙;
②保證涂層絕緣性能;
③提高涂層的抗腐蝕性能 ;
④封填孔隙,以防止氧化;
⑤保證涂層的氣密性。
絕緣方式的應(yīng)用,一般根據(jù)電機的電源狀態(tài)來決定,對于高壓大電機,或用于變頻電源供電的電機,考慮電源中含有的高頻成分,會造成電機軸電流的增加;另外,涉及一些特殊工況,比如電動汽車、軌道機車牽引電機、風(fēng)力發(fā)電機等,必須采用相應(yīng)的絕緣方案。
隨著科技的迅猛發(fā)展,絕緣軸承的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,主要包括以下幾個領(lǐng)域:電力行業(yè)、鐵路行業(yè)、機械及冶金行業(yè)、礦業(yè)機械行業(yè)、石化行業(yè)等。