Гибридные подшипники с керамическими телами качения способствуют развитию авиасообщений

Гибридные подшипники с керамическими телами качения способствуют развитию авиасообщений

За более чем сто лет инноваций в аэрокосмической промышленности компания Timken способствовала множеству побед в данной области — от изобретения вертолета до первых посадок на Луну и Марс. Сегодня инженеры Timken применяют свои специальные знания в сфере управления трением, передачи мощности и металлургии для максимального повышения надежности противопожарной авиации, двигателей пассажирских самолетов и т. д.

Проектировщики расширяют границы возможного, оптимизируя технические характеристики и добиваясь новых уровней эффективности современных воздушных судов. Возможности компании Timken в сфере разработки и производства гибридных цилиндрических и конических роликовых подшипников с керамическими телами качения помогут оптимизировать технические характеристики самолетов и вертолетов для новой эпохи воздушного сообщения.


«Вот уже более 120 лет мы собираем знания о трении, износе, смазке и конструкции подшипников применительно к стальным материалам. Это позволило нам лучше понять свойства нитрида кремния, благодаря чему мы успешно разрабатываем и производим изделия из обоих материалов».

John Lowry
Главный инженер аэрокосмических разработок


Гибридные подшипники для аэрокосмической техники: важнейший элемент повышения эффективности
Клиенты из аэрокосмической отрасли, которым требуется сокращать энергопотребление, затраты и воздействие на окружающую среду, стремятся обеспечить наивысшую эффективность каждой системы, каждого компонента воздушного судна. Стальные подшипники Timken для аэрокосмической техники и без того очень эффективны. Но, чтобы добиться еще большей эффективности в будущем, инженеры расширяют ассортимент доступных на рынке гибридных подшипников.

Эти подшипники называются гибридными, поскольку сочетают в себе стальные кольца и керамические элементы качения, тогда как в традиционных подшипниках и те, и другие изготавливаются из стали. Для керамических роликов используется нитрид кремния «подшипникового», то есть наивысшего качества.

«Нитрид кремния почти в два раза тверже подшипниковой стали и обладает дополнительными свойствами, делающими его легче, прочнее и более пригодным к работе при высоких скоростях, — говорит главный инженер аэрокосмических разработок John Lowry. — Именно керамика выдерживает по-настоящему неблагоприятные условия эксплуатации и отлично работает в роликовых подшипниках качения».

Эксперименты с керамическими элементами качения начались несколько десятилетий назад — в начале 90-х годов прошлого века они использовались в двигателях космических челноков NASA. По мере ускорения разработок оптимизированных решений появилось множество новых типов гибридных подшипников, позволивших повысить эффективность работы двигателей, генераторов и пусковых механизмов самолетов и редукторов вертолетов.

С недавних пор инженеры Timken работают в тесном сотрудничестве с авиастроителями над созданием гибридных роликовых подшипников для нескольких компонентов, включая авиационные турбины, значительно превышающие по мощности и эффективности существующие двухконтурные турбореактивные двигатели.

Трибологи Timken сыграли важную роль в исследованиях, разработках и тестировании прочности керамических роликов при взаимодействии со сталью различных марок, обычно используемых в производстве непосредственно прилегающих к роликам компонентов подшипников. Взаимодействие материалов напрямую влияет на технические характеристики изделия.

Преимущества Timken: собственные производственные процессы
«Вот уже более 120 лет мы собираем знания о трении, износе, смазке и конструкции подшипников применительно к стальным материалам, — отмечает Lowry. — Это позволило нам лучше понять свойства нитрида кремния, благодаря чему мы успешно разрабатываем и производим изделия из обоих материалов».

Руководитель аэрокосмической программы Melissa Kerney утверждает, что используется нитрид кремния наивысшего качества, обработка которого осуществляется в соответствии с очень высокими стандартами.

«Дифференциация, максимально повышающая качество изделий для аэрокосмической промышленности, происходит на двух этапах, оба из которых производственные», — говорит она.

Во-первых, из порошка нитрида кремния создается «заготовка» изделия, близкая к заданной форме. Формула порошка определяет, насколько стойким будет материал заготовки, которая впоследствии станет керамическими роликами.

Во-вторых, отделка заготовок в Timken выполняется в соответствии с точными требованиями с использованием собственных процессов шлифования и чистовой обработки.

«Это очень непросто, — говорит Kerney. — Нитрид кремния значительно прочнее стали и требует совершенно иного подхода к чистовой обработке, измерению размеров и контролю качества. Мы применяем свои знания в области материаловедения в сочетании с богатым опытом в сфере производства и инструментальной обработки изделий. В результате получаются исключительно прочные, надежные подшипники, отвечающие требованиям промышленного контроля качества».

Теперь, при наличии полностью отработанного процесса проектирования и производства гибридных роликовых подшипников, компания Timken вкладывает средства в технологические возможности для производства самой полной в отрасли линейки цилиндрических и конических подшипников с роликами из нитрида кремния. К 2023 году в компании планируют начать серийное производство изделий для клиентов из аэрокосмической промышленности.

Почему аэрокосмос, и почему именно сейчас? Вот мнение Kerney: «Это одна из наиболее сложных областей применения, в которой требуются гибридные решения и в которой они обеспечивают максимальную ценность».


Инженеры Timken используют керамику для улучшения технических характеристик подшипников для множества основных отраслей. Узнайте, как специальные износостойкие покрытия с мельчайшими керамическими частицами помогают повышать эффективность работы ветряных турбин и сельскохозяйственной техники.