Повышение производительности и эффективности оборудования зачастую связано с увеличением скорости вращения валов, что приводит к увеличению центробежных сил в опорах.
Дорожки качения наружных колец подшипников испытывают большие нагрузки, чем дорожки качения колец внутренних. Это приводит к увеличению неравномерности распределения нагрузки между телами качения, к повышенному тепловыделению, а также к снижению жесткости подшипника из‑за возможного перекоса колец.
Для современных высокоскоростных подшипников оценочным показателем является параметр скорости dn, представляющий собой произведение диаметра отверстия в подшипнике на частоту вращения вала, по данным [1] он может достигать значительной величины 3,5 · 106 мм/мин. При этом существенно возрастают контактные напряжения на дорожках качения наружных колец и тел качения. Поэтому критичным становится снижение долговечности традиционных подшипников из‑за больших центробежных сил. Для решения этой проблемы идут по пути изменения внутренней геометрии подшипника, используют пустотелые тела качения, а также применяют керамические материалы. Наибольшее применение среди известных материалов технической керамики, используемых для изготовления тел качения, нашел нитрид кремния. Характерное для него сочетание хороших трибологических свойств и высокой ударной вязкости обуславливает его достаточно широкое применение.
Известно, что недостатком керамики на основе нитрида кремния является хрупкость [2]. Нитрид кремния, Si3N4, принят международным стандартом в качестве подшипникового материала. Данное применение этого материала потребовало разработки специальных методов испытания и проверки. В результате на рынке доступны высококачественные шарики для подшипников из нитрида кремния диаметром до 47,625 мм (рис. 1). Шарики из нитрида кремния обеспечивают работоспособность подшипников качения в условиях особо высоких частот вращения и повышенных температур, обладают достаточной жесткостью, способствуют электрической изоляции и снижению шума.