陶瓷混合轴承：推进空中旅行

凭借一个多世纪的航空创新，铁姆肯公司创造了许多航空第一——从直升机的发明到第一次登月和火星登陆。 如今，铁姆肯公司的工程师运用他们在摩擦管理、动力传输和冶金方面的专业知识，最大限度地提高空中消防和民用飞机发动机等应用的可靠性。

现在，飞机设计师正在突破可能的极限，以优化性能并实现更高的效率。 铁姆肯公司在工程和制造混合圆柱和圆锥滚子轴承方面的能力将优化飞机和旋翼飞机的性能，以迎接新的飞行时代。

“120 多年来，我们收集了有关钢材的摩擦、磨损、润滑和轴承设计方面的知识。它很好地转化为了解氮化硅的特性——以及我们如何成功地设计和制造两者。”

约翰·洛瑞
首席航空航天工程师

混合航空轴承：提高效率的关键
出于节约能源、成本和环境的愿望，航空航天客户希望从每个飞机系统和部件中提取每一点可能的效率。 铁姆肯公司的钢制航空轴承已经非常高效。 为了实现未来的效率提升，工程师正在扩大可用于服务市场的混合轴承类型的范围。

“混合”轴承之所以如此命名，是因为它们结合了钢圈和陶瓷滚动体，而更传统的轴承两者都使用钢。 陶瓷滚子的氮化硅是“轴承级”——最高质量。

“氮化硅的硬度几乎是轴承钢的两倍，并且具有使其更轻、更坚固且能够更好地在更高速度下运行的附加特性，”航空航天总工程师 John Lowry 说。 “它是一种陶瓷，可以承受真正恶劣的条件，并且在滚动接触轴承中表现良好。”

用于航空轴承的陶瓷滚动元件的实验可以追溯到几十年前，美国宇航局航天飞机发动机在 1990 年代初使用它们。 随着开发优化解决方案的竞赛加速，越来越多的混合轴承类型正在出现，以提高飞机发动机、发电机和起动机以及旋翼飞机齿轮箱的效率。

铁姆肯公司的工程师最近与国防飞机制造商密切合作，为多种应用开发混合滚子轴承，包括开发一种比现有低涵道比涡扇发动机更强大、更高效的飞机涡轮发动机。

铁姆肯公司的摩擦学专家在研发中发挥了重要作用，他们针对通常用于制造滚子相邻轴承部件的各种钢种测试陶瓷滚子的强度。 材料如何相互作用直接影响性能。

铁姆肯公司的不同之处：专有制造工艺
“120 多年来，我们收集了有关钢材的摩擦、磨损、润滑和轴承设计方面的知识，”Lowry 指出。 “它很好地转化为理解氮化硅的特性——以及我们如何成功地设计和制造两者。”

航空航天项目经理 Melissa Kerney 说，所使用的氮化硅是最高等级的产品，并按照非常高的标准进行加工。

“实现航空级产品的差异化发生在两个阶段，两个阶段都在制造阶段，”她说。

首先，使用氮化硅粉末形成接近最终形状的“空白”辊。 粉末配方决定了材料如何承受形成最终成为陶瓷辊的“坯料”。

其次，铁姆肯公司使用专有的磨削和超精加工工艺在内部完成这些毛坯的精确要求。

“这非常具有挑战性，”Kerney 说。 “氮化硅比钢强得多，需要完全不同的精加工、测量和检查方法。我们将我们对材料科学的了解与我们的制造和工具专业知识相结合。结果是满足行业检测要求的极其耐用、可靠的轴承。”

随着混合滚子轴承工程和制造的全面发展，铁姆肯公司已投资于制造能力，以生产业内最完整的锥形和圆柱轴承系列之一，该轴承采用氮化硅滚子。 铁姆肯公司计划在 2023 年前开始全面生产以支持航空航天客户。

为什么是航空航天，为什么是现在？ Kerney 说：“这是需要混合解决方案的最艰难的应用，而混合提供了最大的价值主张。”

铁姆肯公司的工程师正在使用陶瓷来提高许多重要行业的轴承性能。 了解具有微小陶瓷颗粒的特殊耐磨涂层如何提高风力涡轮机和农业设备的效率。

Last Updated: 2023/06/21

Published: 2022/05/11