Dlaczego większość maszyn górniczych wybiera łożyska toczne zamiast ślizgowych?

Jako niezbędny i ważny element produktów mechanicznych, łożyska odgrywają ważną rolę we wspieraniu obracających się wałów. Zgodnie z różnymi właściwościami ciernymi łożyska, łożysko dzieli się na łożysko toczne (określane jako łożysko toczne) i łożysko ślizgowe (określane jako łożysko ślizgowe). Te dwa typy łożysk mają swoją własną charakterystykę konstrukcyjną, a każdy z nich ma swoje zalety i wady w działaniu.

Porównanie łożysk tocznych i ślizgowych

1. Porównanie konstrukcji i trybu ruchu

Najbardziej oczywista różnica pomiędzy łożyskami tocznymi iłożyska ślizgoweoznacza obecność lub brak elementów tocznych.

Łożyska toczne mają elementy toczne (kulki, rolki cylindryczne, rolki stożkowe, rolki igiełkowe), których obrót opiera się na podparciu obracającego się wału, więc część stykowa jest punktem, a im więcej elementów tocznych, tym więcej punktów styku.

Łożyska zwykłenie mają elementów tocznych i opierają się na gładkich powierzchniach podtrzymujących obracający się wał, więc część stykowa jest powierzchnią.

 

Różnica w ich budowie określa, że ​​tryb ruchu łożyska tocznego toczy się, a tryb ruchu łożyska ślizgowego to ślizg, więc sytuacja tarcia jest zupełnie inna.

 

2. Porównanie nośności

Ogólnie rzecz biorąc, ze względu na dużą powierzchnię nośną łożyska ślizgowego, jego nośność jest na ogół większa niż łożyska tocznego, a zdolność łożyska tocznego do wytrzymywania obciążenia udarowego nie jest wysoka, ale łożysko całkowicie smarowane cieczą może wytrzymać duże obciążenie udarowe ze względu na rolę amortyzacji i pochłaniania drgań dzięki filmowi oleju smarującego. Przy dużej prędkości obrotowej zwiększa się siła odśrodkowa elementów tocznych łożyska tocznego i zmniejsza się jego nośność (przy dużych prędkościach może wystąpić hałas). W przypadku dynamicznych łożysk ślizgowych ich nośność wzrasta wraz ze wzrostem prędkości.

 

3. Porównanie współczynnika tarcia i początkowego oporu tarcia

W normalnych warunkach pracy współczynnik tarcia łożysk tocznych jest niższy niż w przypadku łożysk ślizgowych, a wartość jest bardziej stabilna. Na smarowanie łożysk ślizgowych łatwo wpływają czynniki zewnętrzne, takie jak prędkość i wibracje, a współczynnik tarcia jest bardzo zróżnicowany.

 

Podczas rozruchu opór jest większy niż w przypadku łożyska tocznego, ponieważ łożysko ślizgowe nie utworzyło jeszcze stabilnego filmu olejowego, ale początkowy opór tarcia i współczynnik tarcia roboczego hydrostatycznego łożyska ślizgowego są bardzo małe.

 

4. Porównanie obowiązujących prędkości roboczych

Ze względu na ograniczenie siły odśrodkowej elementu tocznego i wzrost temperatury łożyska, prędkość łożyska tocznego nie może być zbyt wysoka i ogólnie jest odpowiednia do warunków pracy przy średnich i niskich prędkościach. Niekompletne łożyska smarowane cieczą ze względu na nagrzewanie się i zużycie łożyska, prędkość robocza nie powinna być zbyt wysoka. Łożyska w pełni smarowane cieczą charakteryzują się bardzo dobrą pracą przy dużych prędkościach, zwłaszcza gdy hydrostatyczne łożyska ślizgowe są smarowane powietrzem, a ich prędkości obrotowe mogą sięgać 100 000 obr/min.

 

5. Porównanie strat mocy

Ze względu na mały współczynnik tarcia łożysk tocznych, ich utrata mocy na ogół nie jest duża, czyli mniejsza niż w przypadku niekompletnych łożysk smarowanych cieczą, ale znacznie wzrośnie, jeśli zostaną prawidłowo nasmarowane i zamontowane. Strata mocy tarcia w łożyskach w pełni smarowanych cieczą jest niewielka, ale w przypadku hydrostatycznych łożysk ślizgowych całkowita strata mocy może być wyższa niż w przypadku hydrostatycznych łożysk ślizgowych z powodu utraty mocy pompy olejowej.

 

6. Porównanie żywotności

Ze względu na wpływ wżerów i zmęczenia materiału, łożyska toczne są zwykle projektowane na 5 ~ 10 lat lub wymieniane podczas remontu. Okładziny niekompletnych łożysk smarowanych cieczą są mocno zużyte i wymagają regularnej wymiany. Żywotność łożysk w pełni smarowanych cieczą jest teoretycznie nieograniczona, ale w praktyce może wystąpić uszkodzenie zmęczeniowe materiału łożyska w wyniku cyklicznych zmian naprężeń, zwłaszcza w przypadku dynamicznych łożysk ślizgowych.

 

7. Porównanie dokładności obrotu

Łożyska toczne charakteryzują się na ogół dużą dokładnością obrotu ze względu na mały luz promieniowy. Niekompletne łożysko smarowane cieczą znajduje się w stanie smarowania granicznego lub mieszanego, a działanie jest niestabilne, zużycie jest poważne, a dokładność jest niska. Dzięki obecności filmu olejowego w pełni smarowane cieczą łożyska amortyzują i pochłaniają wibracje z dużą dokładnością. Hydrostatyczne łożyska ślizgowe mają wyższą dokładność obrotu.

 

8. Porównanie innych aspektów

Łożyska toczne wykorzystują olej, smar stały lub smar stały, ilość jest bardzo mała, ilość jest duża przy dużej prędkości, wymagana jest wysoka czystość oleju, dlatego wymagane jest uszczelnienie, ale łożysko jest łatwe do wymiany i generalnie nie wymaga naprawy dziennika. W przypadku łożysk ślizgowych, oprócz niekompletnych łożysk smarowanych cieczą, smar jest zazwyczaj płynny lub gazowy, ilość jest bardzo duża, wymagania dotyczące czystości oleju są również bardzo wysokie, płytki łożyskowe wymagają częstej wymiany, a czasami czop jest naprawiany .

 

Dobór łożysk tocznych i ślizgowych

Ze względu na złożone i różnorodne rzeczywiste warunki pracy nie ma jednolitej normy doboru łożysk tocznych i ślizgowych. Ze względu na mały współczynnik tarcia, mały opór rozruchowy, czułość, wysoką wydajność i standaryzację, łożyska toczne charakteryzują się doskonałą wymiennością i wszechstronnością, są wygodne w użyciu, smarowaniu i konserwacji oraz są generalnie traktowane priorytetowo przy wyborze, dlatego są szeroko stosowane ogólnie maszyny. Same łożyska ślizgowe mają pewne unikalne zalety, które są powszechnie stosowane w niektórych sytuacjach, w których nie można zastosować łożysk tocznych, są one niewygodne lub pozbawione zalet, na przykład w następujących przypadkach:

 

1. Rozmiar przestrzeni promieniowej jest ograniczony lub instalacja musi zostać podzielona

Ze względu na konstrukcję pierścienia wewnętrznego, pierścienia zewnętrznego, elementu tocznego i koszyka, rozmiar promieniowy łożyska tocznego jest duży, a zastosowanie jest do pewnego stopnia ograniczone. Łożyska igiełkowe są dostępne, gdy wymiary promieniowe są rygorystyczne, a jeśli to konieczne, wymagane są łożyska ślizgowe. W przypadku części, w których niewygodne jest posiadanie łożysk lub których nie można zamontować w kierunku osiowym, lub gdy części muszą być podzielone na części, stosuje się dzielone łożyska ślizgowe.

 

2. Okazje o wysokiej precyzji

Gdy stosowane łożysko ma wysokie wymagania dotyczące precyzji, zazwyczaj wybiera się łożysko ślizgowe, ponieważ film oleju smarowego w łożysku ślizgowym może buforować pochłanianie drgań, a gdy dokładność jest wyjątkowo wysoka, można wybrać tylko hydrostatyczne łożysko ślizgowe. W szlifierkach precyzyjnych i wysoce precyzyjnych, różnych precyzyjnych instrumentach itp. szeroko stosuje się łożyska ślizgowe.

 

3. Przypadki dużego obciążenia

Łożyska toczne, czy to kulkowe, czy wałeczkowe, są podatne na ciepło i zmęczenie w trudnych warunkach. Dlatego też, gdy obciążenie jest duże, najczęściej stosuje się łożyska ślizgowe, takie jak walcarki, turbiny parowe, osprzęt silników lotniczych i maszyny górnicze.

 

4. Inne okazje

Na przykład prędkość robocza jest szczególnie wysoka, wstrząsy i wibracje są wyjątkowo duże, a konieczność pracy w wodzie lub mediach korozyjnych itp. Można również rozsądnie dobrać łożyska ślizgowe.

 

W przypadku danego rodzaju maszyn i urządzeń, zastosowania łożysk tocznych i ślizgowych, każde z nich ma swoje zalety i wady i powinno być rozsądnie dobrane w połączeniu z rzeczywistym projektem. W przeszłości w dużych i średnich kruszarkach zwykle stosowano łożyska ślizgowe odlewane z babbittu, ponieważ wytrzymywały one duże obciążenia udarowe, były bardziej odporne na zużycie i stabilne. Mała kruszarka szczękowa jest najczęściej używana z łożyskami tocznymi, które mają wysoką wydajność przekładni, są bardziej czułe i łatwe w utrzymaniu. Wraz z poprawą poziomu technicznego produkcji łożysk tocznych, większość dużych łamaczy szczękowych jest również stosowana w łożyskach tocznych.