Autosportfoto

Životnosť?! Daj sa vypchať! Sú tu keramické ložiská

Neprekonateľný výkon a závratná cena, aj to sú keramické ložiská. Oceľové ložiská pre ne ani nie sú konkurencia. Keramické ložiská sa ale objavili už vo všetkom od drahých (tú sumu si ani neviete predstaviť) motorov Formule 1 až po kolieska na skateboardoch. Stoja za vysoké vstupné náklady? Jednoznačne áno.

Jedným z priekopníkov technológie keramických ložísk využívaných v automobilových pretekoch je firma Performance Bearing a jej zakladateľ, Jack Wilson. Pán Wilson je uzavretý v trojuholníku: pretekár-veterán, konštruktér a nakoniec sústružník-frézar. Roky strávil rozvíjaním nových nápadov týkajúcich sa priamo trenia ložísk.

*Pozn.: valivé ložiská (guľôčkové, ihličkové, súdkové, atď.) majú radi rozbehy a dobehy, ale neznášajú dlhodobo vysoké otáčky; klzné ložiská (rôzne panvy najčastejšie vo vnútri motorov áut) sa tešia z vysokých otáčok, ale neznesú rozbehy a dobehy.
To čo sa v minulosti, pri založení spoločnosti v roku 2002 zdalo iba ako trápenie, dnes pomáha pretekárom zo všetkých oblastí a zo všetkých kútov sveta, autá, motorky, motokáry a dokonca aj priemyselné stroje.

Keramické ložisko 101

Nie vždy je potrebné všetko vyrábať iba z najdrahších a najlepších materiálov, tým sa stroj predimenzuje, čo pocítite v peňaženke. V automobilovom priemysle je preto takzvané hybridné ložisko. Šálky ložiska (dráhy v ktorých sa valivé telieska pohybujú) sú vyrobené z ocele ako pri štandardných ložiskách. Zo samotnej keramiky sú vyrobené valivé telieska (guľôčky, ihličky, atď.). V prípade keramického ložiska 101 sú šálky z chrómovej ocele 52100 a guľôčky z pevnej kremíkovonitridovej keramiky.

Takéto aj keď „iba" hybridné ložiská dokážu zase voči iným formám keramík znášať veľké rázy. Kremíkovonitridové guľôčky sú tvrdšie, viac teplote a korózii odolnejšie a ľahšie ako oceľové. Kto tomu neverí, nemal by veriť ani NASA, pretože práve od nich tento materiál prišiel. Dnes to privilégium používať takéto materiály budúcnosti nemá iba NASA. Dnes takéto ložiská nájdete v pretekárskych autách v predných, zadných nápravách, prevodovkách a diferenciáloch. Môžete to využiť ale na miesto akéhokoľvek ložiska, je to iba otázka peňazí, výskumu a vývoja.

Výhody keramiky

So všetkým je to o výhodách a nevýhodách. U keramiky však stojí na strane nevýhod cena a tým tento zoznam končí a začína sa zoznam výhod, ktorý je dlhý. Postupne si to rozoberieme.

1. Keramika je omnoho ľahšia ako oceľ. Hovoríme o 50-75% rozdiele hmotnosti. To znižuje rotačné a zotrvačné sily ktoré sa celkom vedia nabaliť z celého auta. Ložiská sú predsa v kolesách, motore, prevodke, a kope iných častí automobilu/motocykla.

2. Tuhosť je, povedané jedným slovom, fenomenálna. Pán Wilson sa pred mnohými rokmi spojil s Bobom Panellom (za mlákou veľmi uznávaný vývojár pretekárskych motorov) a zapracovali spolu na keramickej guľôčke, takej, čo zničí betón bez svojej deformácie.
Takéto vysvetlenie ale nikomu stačiť nebude, nie sme predsa ohromení, zatiaľ. Pokus, ktorý dokazuje pevnosť keramickej guľôčky pozostával z porovnania deformácie na lise. Prvá, oceľová guľôčka sa začala (nenávratne) deformovať už pri sile dvoch ton od lisu. Rovnako veľká keramická guľôčka bola zaťažovaná až silou 20 ton, potom povolil pracovný stôl a guľôčka bola do neho zatlačená.
Samozrejme takúto tuhosť nemá každý tvar, napríklad dlhé keramické ihlice sa doslova rozprášia pri zaťažení.

3. Odolnosť voči vysokým teplotám je ďalším výborným aspektom keramiky. Oceľová g. začala meniť svoju štruktúru už pri 400°C, pričom keramická g. veselo fungovala aj pri teplotách nad 2.000°C.

4. Najpodstatnejším atribútom je ale trenie. V porovnaní s hociktorou oceľou je to o 9/10 menej. To znamená, že raz roztočené keramické ložisko sa točí celý deň.

Ako je možné nízke trenie?

V prvom rade keramické guľôčky nekorodujú a nemôžu byť ku šálkam ani studeno zvarené. Preto nie je potrebný ani olej, ani mazací tuk ktoré by znižovali trenie medzi šálkami a guľôčkami a aby hlavne zabezpečili ochranu voči korózii. Ďalej materiál SI3N4, teda kremíkový nitrid je chemická zlúčenina kremíku a dusíka s vysokým bodom tavenia a tento materiál je chemicky nereagujúci. Si3N4 sa používa aj v prípade hybridných ložísk a aj v prípade celokeramických ložísk. Okrem toho sú (ako už vieme) vhodné pre vysoké zaťaženia, obvodové rýchlosti, obrovské teploty a aj kde je vysoké riziko vzniku korózie, do elektrických a magnetických polí. Vznik materiálu je však zapísaný v roku 1972 a do sériovej výroby sa dostal v roku 1990 - a kde je doteraz, prečo ho nepoužívajú automobilky bežne aspoň v športových autách?

*Pozn.: studený zvar vzniká trením kovových plôch pod veľkým tlakom.

Pre zvedavcov už len udám cenu bežne používaného guľôčkového ložiska 6305 (vnútorný priemer 25mm, vonkajší priemer 65mm a šírka 17mm). Celooceľové je za cca 4€ a hybridné (teda guľôčky z keramiky a šálky z ocele) za 129$.

Zdroj: lsxtv.com

Vladislav Baniari; mixmotor.eu