高溫高速全陶瓷軸承配合技術研究

靳國棟+薛進學+李亮+王玉飛+張同賀

摘要：基于先進氮化硅陶瓷材料的特點，對全陶瓷軸承內圈與鋼軸配合的影響因素以及過盈配合動、靜態極限值進行了分析和實例試驗，證明了給出的全陶瓷軸承與鋼軸配合的分析方法可行，對高科技陶瓷軸承的推廣應用具有重要的理論和現實意義。

關鍵詞：全陶瓷軸承；動態極限值；靜態極限值；過盈配合；氮化硅；試驗

0引言

近幾十年來，隨著科學技術的進步，滾動軸承的使用環境和條件越來越苛刻，如高速、高溫、耐腐蝕、強磁性、無油潤滑等惡劣工況，采用脂潤滑和油潤滑的鋼制軸承已不能滿足要求。實踐已證明，先進陶瓷材料完全可以作為滾動軸承材料，隨著高技術陶瓷材料在軸承領域的應用，研發的高新性能的陶瓷軸承，在民用、航空航天等領域獲得了應用，明顯看到陶瓷新材料對軸承的創新所帶來的促進作用。但是，作為高附加值的高端全陶瓷軸承的推廣應用仍存在問題，諸如高強度、高韌性氮化硅陶瓷材料制備，氮化硅全陶瓷軸承評價技術，壽命預測理論，特別是陶瓷材料與鋼材料的性能差異，在高溫高速陶瓷軸承與鋼軸配合間隙不合理，嚴重影響軸承的性能。文獻[5，6]中分別提出使用柔性零件和特殊的膠粘劑，來實現陶瓷軸承與金屬的聯結，分析認為僅適用于低速常溫輕載等工況，而高溫高速重載等惡劣工況條件下陶瓷部件與金屬部件的聯接技術制約了高附加值的高端陶瓷軸承的推廣應用，為解決這一瓶頸難題，本文基于先進氮化硅陶瓷材料的特點，分析了全陶瓷軸承與鋼軸配合的影響因素，以及過盈配合動、靜態極限值，在此基礎上，針對特定工況條件下對全陶瓷軸承與鋼軸配合進行了計算分析及試驗驗證。