Чому більшість гірничих машин вибирають підшипники кочення замість підшипників ковзання?

Будучи незамінним і важливим компонентом механічних виробів, підшипники відіграють важливу роль у підтримці обертових валів. Відповідно до різних властивостей тертя в підшипнику, підшипник поділяється на підшипник тертя кочення (називається підшипником кочення) і підшипник тертя ковзання (називається підшипником ковзання). Два типи підшипників мають свої особливості в структурі, і кожен має свої переваги та недоліки в роботі.

Порівняння підшипників кочення і ковзання

1. Порівняння будови та режиму руху

Найбільш очевидна відмінність між підшипниками кочення іпідшипники ковзанняє наявність або відсутність тіл кочення.

Підшипники кочення мають елементи кочення (кульки, циліндричні ролики, конічні ролики, голчасті ролики), які спираються на своє обертання, щоб підтримувати обертовий вал, тому контактна частина є точкою, і чим більше елементів кочення, тим більше точок контакту.

Підшипники ковзанняне мають тіл кочення і спираються на гладкі поверхні для підтримки обертового валу, тому контактна частина є поверхнею.

 

Різниця в структурі обох визначає, що режим руху підшипника кочення є коченням, а режим руху підшипника ковзання є ковзанням, тому ситуація тертя абсолютно різна.

 

2. Порівняння несучої здатності

Загалом, завдяки великій площі опори підшипника ковзання, його несуча здатність, як правило, вища, ніж у підшипника кочення, і здатність підшипника кочення витримувати ударне навантаження невисока, але повністю змащений рідиною підшипник може витримувати велике ударне навантаження через роль амортизації та поглинання вібрації за рахунок мастильної плівки. Коли швидкість обертання висока, відцентрова сила тіл кочення в підшипнику кочення збільшується, а його несуча здатність знижується (шум схильний до появи на високих швидкостях). У динамічних підшипників ковзання їхня несуча здатність зростає з більшою швидкістю.

 

3. Порівняння коефіцієнта тертя і пускового опору тертя

У нормальних умовах роботи коефіцієнт тертя підшипників кочення нижчий, ніж у підшипників ковзання, і значення є більш стабільним. На змащування підшипників ковзання легко впливають зовнішні фактори, такі як швидкість і вібрація, а коефіцієнт тертя змінюється в широких межах.

 

Під час запуску опір більший, ніж у підшипника кочення, оскільки підшипник ковзання ще не утворив стійку масляну плівку, але початковий опір тертя та робочий коефіцієнт тертя гідростатичного підшипника ковзання дуже малі.

 

4. Порівняння застосовних робочих швидкостей

Через обмеження відцентрової сили елемента кочення та підвищення температури підшипника швидкість підшипника кочення не може бути занадто високою, і вона, як правило, підходить для робочих умов із середньою та низькою швидкістю. Неповні підшипники з рідкою мастилом через нагрівання та знос підшипника робоча швидкість не повинна бути занадто високою. Високошвидкісні характеристики підшипників, що повністю змащуються рідиною, є дуже хорошими, особливо коли гідростатичні підшипники ковзання змащуються повітрям, і їх швидкість обертання може досягати 100 000 об/хв.

 

5. Порівняння втрат потужності

Завдяки малому коефіцієнту тертя підшипників кочення їх втрати потужності, як правило, невеликі, що менше, ніж у підшипників з неповним рідким змащенням, але вони різко збільшаться, якщо їх змастити та правильно встановити. Втрата потужності на тертя підшипників, що повністю змащуються рідиною, низька, але для гідростатичних підшипників ковзання загальна втрата потужності може бути вищою, ніж у гідростатичних підшипників ковзання, через втрату потужності масляного насоса.

 

6. Порівняння терміну служби

Через вплив ямкової ямки та втоми матеріалу підшипники кочення зазвичай розраховані на 5–10 років або замінені під час капітального ремонту. Накладки неповних підшипників, що змащуються рідиною, сильно зношені і потребують регулярної заміни. Термін служби підшипників, що повністю змащуються рідиною, теоретично необмежений, але на практиці може виникнути втомне руйнування матеріалу підшипника через зміну навантажень, особливо для динамічних підшипників ковзання.

 

7. Порівняння точності обертання

Підшипники кочення зазвичай мають високу точність обертання завдяки малому радіальному зазору. Неповний підшипник, змащений рідиною, знаходиться в стані граничного змащення або змішаного змащення, робота нестабільна, знос серйозний, а точність низька. Завдяки наявності масляної плівки повністю змащений рідиною підшипник амортизує та поглинає вібрацію з високою точністю. Гідростатичні підшипники ковзання мають більш високу точність обертання.

 

8. Порівняння інших аспектів

У підшипниках кочення використовується масло, мастило або тверде мастило, кількість дуже мала, кількість велика на високій швидкості, чистота мастила має бути високою, тому її потрібно герметизувати, але підшипник легко замінити , і, як правило, не потребує ремонту журналу. Для підшипників ковзання, на додаток до підшипників з неповною рідкою мастилом, мастильний матеріал, як правило, рідкий або газоподібний, кількість дуже велика, вимоги до чистоти масла також дуже високі, колодки підшипників потрібно часто замінювати, а іноді журнал ремонтують .

 

Вибір підшипників кочення та підшипників ковзання

Через складність і різноманітність реальних умов роботи єдиного стандарту вибору підшипників кочення і ковзання немає. Завдяки малому коефіцієнту тертя, малому пусковому опору, чутливості, високій ефективності та стандартизації підшипники кочення мають чудову взаємозамінність і універсальність, зручні у використанні, змащуванні та обслуговуванні, і, як правило, їм надається пріоритет при виборі, тому вони широко використовуються загалом машини. Самі підшипники ковзання мають деякі унікальні переваги, які зазвичай використовуються в деяких випадках, коли підшипники кочення не можуть бути використані, незручні або без переваг, наприклад у таких випадках:

 

1. Розмір радіального простору обмежений, або установку потрібно розділити

Завдяки внутрішньому кільцю, зовнішньому кільцю, елементу кочення та клітці в конструкції радіальний розмір підшипника кочення є великим, і застосування обмежене до певної міри. Голчасті роликові підшипники доступні, коли радіальні розміри суворі, і, якщо необхідно, потрібні підшипники ковзання. Для деталей, які незручно мати підшипники, або не можуть бути встановлені з осьового напрямку, або де деталі повинні бути розділені на частини, використовуються роз'ємні підшипники ковзання.

 

2. Високоточні приводи

Якщо до використовуваного підшипника пред’являються високі вимоги до точності, зазвичай вибирають підшипник ковзання, оскільки масляна плівка підшипника ковзання може поглинати вібрацію, а коли точність надзвичайно висока, можна вибрати лише гідростатичний підшипник ковзання. Для точних і високоточних шліфувальних верстатів, різних точних інструментів і т. д. широко застосовуються підшипники ковзання.

 

3. Сильні навантаження

Підшипники кочення, будь то кулькові чи роликові, схильні до нагрівання та втоми у важких умовах експлуатації. Тому, коли навантаження велике, в основному використовуються підшипники ковзання, такі як прокатні стани, парові турбіни, аксесуари для авіаційних двигунів і гірниче обладнання.

 

4. Інші випадки

Наприклад, якщо робоча швидкість є особливо високою, удари та вібрація надзвичайно великі, а також потреба працювати у воді чи корозійних середовищах тощо, підшипники ковзання також можна розумно вибрати.

 

Для свого роду машин та обладнання, застосування підшипників кочення та підшипників ковзання, кожен має свої переваги та недоліки, і їх слід розумно вибирати в поєднанні з фактичним проектом. У минулому великі та середні дробарки зазвичай використовували підшипники ковзання, відлиті з бабіту, оскільки вони могли витримувати великі ударні навантаження, а також були більш зносостійкими та стабільними. Мала щекова дробарка в основному використовується з підшипниками кочення, які мають високу ефективність передачі, більш чутливі та прості в обслуговуванні. З підвищенням технічного рівня виробництва підшипників кочення більшість великих кулачкових молотів також використовуються в підшипниках кочення.