对提高整个行业可靠性的需求不断增加，这意味着工程师需要考虑设备的所有组件。轴承系统是机器中的关键部件，其故障可能会带来灾难性且代价高昂的后果。轴承设计对可靠性有重大影响，特别是在极端操作条件下，包括高温或低温，真空和腐蚀性气氛。本文概述了在具有挑战性的环境中指定轴承时应考虑的注意事项，以便工程师可以确保其设备的高可靠性和出色的长寿命性能。 　　轴承系统包括许多元件，例如包括滚珠，套圈，保持架和润滑。标准轴承通常无法承受严酷环境的严酷考验，因此需要特别考虑各个零件。最重要的元素是润滑，材料和特殊的热处理或涂层，通过仔细考虑每个因素，就可以最好地为应用配置轴承。
在高温下运行
　　高温应用（例如在航空航天工业中的致动系统中使用的应用）可能会给标准轴承带来挑战。此外，随着设备的体积越来越小和功率密度的增加，设备中的温度也在上升，这给平均轴承带来了问题。
润滑方式
　　润滑是此处的重要考虑因素。润滑油具有最高的工作温度，在该温度下它们将开始降解并迅速蒸发，从而导致轴承故障。通常将标准润滑脂的最高温度限制在120°C左右，某些常规的高温润滑脂能够抵抗高达180°C的温度。
　　但是，对于需要更高温度的应用场合，可以使用特殊的氟化润滑脂，并且可以获得超过250°C的温度。在不可能进行液体润滑的情况下，可以选择使用固体润滑，这样即使在更高的温度下也可以实现低速可靠的运行。在这种情况下，建议使用二硫化钼，二硫化钨，石墨或聚四氟乙烯作为固体润滑剂，因为它们可以忍受很高的温度并持续更长的时间。
材料
　　当温度超过300°C时，则需要特殊的环和球材料。AISIM50是一种高温钢，通常被推荐使用，因为它在高温下表现出很高的耐磨性和抗疲劳性。BG42是另一种高温钢，在300°C时具有良好的热硬度，通常被指定使用，因为它具有很高的耐腐蚀性，并且在极端温度下也不易疲劳和磨损。
　　还需要高温笼，它们可以用特殊的聚合物材料提供，包括PTFE，聚酰亚胺，聚酰胺-酰亚胺和聚醚-醚-酮。对于高温油润滑系统，轴承保持架也可以由青铜，黄铜或镀银钢制成。
涂层和热处理
　　先进的涂层和表面处理技术可应用于轴承，以消除摩擦，防止腐蚀并减少磨损，从而改善高温下的轴承性能。例如，钢制保持架可以涂银以提高性能和可靠性。在润滑剂失效/缺乏的情况下，镀银的作用类似于固体润滑剂，使轴承能够在短时间内或紧急情况下继续运行。
低温下的可靠性
　　另一方面，低温对于标准轴承可能会造成问题。
润滑方式
　　在低温应用中，例如温度在-190°C左右的低温泵应用中，油润滑会变得蜡状，从而导致轴承故障。诸如MOS2或WS2之类的固体润滑是提高可靠性的理想选择。此外，在这些应用中，被泵送的介质可以充当润滑剂，因此需要对轴承进行特殊配置，以使用与介质良好配合的材料在这些低温下运行。
材料
　　SV30®是可用于改善轴承疲劳寿命和耐磨性的一种材料，它是一种马氏体经过淬火，高氮，耐腐蚀的钢。还建议使用陶瓷球，因为它们具有出色的性能。该材料的固有机械性能意味着它们在恶劣的润滑条件下也能提供出色的运行性能，并且更适合在低温下可靠运行。
　　保持架材料也应选择为尽可能耐磨，这里的好选择包括PEEK，聚三氟氯乙烯和PAI塑料。
热处理
　　环应经过特殊热处理，以提高低温下的尺寸稳定性。
内部设计
　　低温工作的另一个考虑因素是轴承的内部设计。轴承被设计成具有一定程度的径向游隙，但是随着温度的降低，轴承部件会发生热收缩，因此径向游隙的量会减少。如果在运行过​​程中径向游隙减小到零，则将导致轴承故障。旨在用于低温应用的轴承应设计成在室温下具有更大的径向游隙，以便在低温下具有可接受的工作径向游隙水平。
处理真空压力
　　在超高真空环境中，例如在制造电子设备，半导体和LCD中存在的环境中，压力可能低于10-7mbar。超高真空轴承通常用于制造环境中的致动设备。另一个典型的真空应用是涡轮分子泵，可在制造环境中产生真空。在后一种应用中，经常需要轴承高速工作。
润滑方式
　　在这些条件下润滑是关键。在如此高的真空度下，标准的润滑脂会蒸发并脱气，而缺乏有效的润滑会导致轴承故障。因此需要使用特殊的润滑。对于高真空环境（低至约10-7mbar），可以使用PFPE润滑脂，因为它们具有更高的耐蒸发性。对于超高真空环境（10-9mbar及以下），需要使用固体润滑剂和涂料。
　　对于中等真空环境（大约10-2mbar），通过精心设计和选择特殊的真空润滑脂，可以使轴承系统具有超过40,000小时（约5年）的使用寿命，并可以高速运行。实现。
耐腐蚀性能
　　打算在腐蚀性环境中使用的轴承需要特别配置，因为它们可能会暴露于酸，碱和盐水以及其他腐蚀性化学物质中。
材料
　　材料是腐蚀性环境的重要考虑因素。标准轴承钢容易腐蚀，导致早期轴承故障。在这种情况下，应考虑使用带陶瓷球的SV30环材料，因为它们具有很高的耐腐蚀性。实际上，研究表明，在盐雾环境中，SV30材料的使用寿命比其他耐腐蚀钢的使用寿命长很多倍。在受控的盐雾测试中，SV30钢在经过1000小时的盐雾测试后仅显示出轻微的腐蚀迹象，并且在测试环上清楚地看到了SV30的高耐腐蚀性。特殊的陶瓷球材料（例如氧化锆和碳化硅）也可以用于进一步提高轴承的耐腐蚀性物质。
从介质润滑中获得更多收益
　　最终的挑战性环境是应用，其中介质充当润滑剂，例如制冷剂，水或液压油。在所有这些应用中，材料都是最重要的考虑因素，并且经常发现SV30–陶瓷混合轴承提供了最实用，理想的解决方案。
结论
　　极端环境对标准轴承提出了许多操作挑战，从而导致它们过早失效。在这些应用中，应仔细配置轴承，使其适合特定目的并提供出色的持久性能。为确保轴承的高可靠性，应特别注意润滑，材料，表面涂层和热处理。