Алмазные подшипники для экстремальных условий
С тех пор как человек изобрел первый примитивный подшипник, не прекращается поиск новых, стойких к истиранию и негативным внешним фактором материалов. В 60-е годы, благодаря технологиям, появилась возможность создавать особо прочные сплавы, а также карбидные и керамические покрытия. Но и этого оказывается порой недостаточно и инженеры стали размышлять, как использовать самый твердый из всех известным минералов – алмаз.
Алмаз – идеальный материал для агрессивной среды
Ювелирные подшипники, используемые в часовом деле и приборостроении, известны с 18 века, но для использования в промышленных целях эти узлы не годятся из-за миниатюрности драгоценных кристаллов и их дороговизны. Проблема решилась в середине 70-х годов, когда появилась технология, позволяющая изготавливать синтетические алмазы. Сначала этот материал использовали для производства металлообрабатывающего и бурового оборудования, но затем поняли, что алмазные подшипники скольжения – не менее выгодны, чем поликристаллические буры, долота и дисковые пилы.
Алмазный подшипник представляет собой два кольца, в одно из которых впаяны вставки с синтетическими алмазами. Эти элементы играют роль втулок и создают с легированной сталью пару трения. Такая конструкция обеспечивает решение сразу нескольких проблем:
- Увеличивает на порядок срок службы опоры;
- Делает подшипник стойким к агрессивной химической среде;
- В несколько раз повышает выносливость опоры там, где присутствуют абразивные частицы.
Также изобретение алмазных подшипников позволило максимально упростить и уменьшить в размерах многие механические узлы насосного и бурового оборудования. Такие опоры не нуждаются в массивных и сложных элементах защиты – алмазные вставки прекрасно сопротивляются самым негативным факторам.
Почему алмазные подшипники пользуются спросом?
Несмотря на то, что опоры с синтетическими алмазами дороже простых подшипников скольжения, спрос на них растет с каждым годом. Известно, что насосы, использующиеся в нефте- и газодобывающей отрасли, а также в горнодобывающей технике, работают в невероятно сложных условиях. Из-за этого срок службы подшипников, контактирующих с перекачиваемой средой, не превышает 200-250 часов. После выхода из строя опоры необходима разборка узла и замена подшипника, и так каждую неделю.
В тех же условиях алмазный подшипник без проблем работает более 2000 часов. При этом такие детали не используют полимерные, стальные или резиновые уплотнения – они отлично справляются с любыми негативными факторами. Более того, в некоторых машинах опоры такого типа не только не защищают от окружающей среды, но и, наоборот, открывают к ним доступ. Известны буровые механизмы, использующие для охлаждения опор и даже в качестве смазки обычную морскую воду, причем не прошедшую никакой подготовки. Грязь, ил, песок – все что угодно, попав в алмазный подшипник, перетирается в пасту и выбрасывается из него центробежными силами.