轴承作为机械产品中必不可少的重要部件,起着支承转动轴的重要作用。根据轴承中摩擦性质的不同,把轴承分为滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)和滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)。两类轴承在结构上各有特点,性能上各有利弊,选用时,要结合实际综合考虑。
滚动轴承
滚动轴承(rollingbearing)是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转;外圈作用是与轴承座相配合,起支撑作用;滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间,其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命;保持架能使滚动体均匀分布,防止滚动体脱落,引导滚动体旋转起润滑作用。
滑动轴承
滑动轴承(sliding bearing)是在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下,滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触,还可以大大减小摩擦损失和表面磨损,油膜还具有一定的吸振能力。滑动轴承种类很多,按能承受载荷的方向可分为径向(向心)滑动轴承和推力(轴向)滑动轴承两类。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下,或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。国内针对滑动轴承磨损一般采用的是补焊、镶轴套、打麻点等方法。
滚动轴承和滑动轴承的比较
1 结构与运动方式比较
滚动轴承和滑动轴承最明显的区别在于是否有滚动体。
1)滚动轴承有滚动体(球,圆柱滚子,圆锥滚子,滚针),靠转动来支撑转动轴,接触部位是一个点,滚动体越多,接触点越多。
2)滑动轴承没有滚动体,靠平滑的面来支撑转动轴,因而接触部位是一个面。
两者结构的不同决定了滚动轴承的运动方式是滚动,滑动轴承的运动方式是滑动,因而摩擦形式上也就完全不相同。
2 承载能力比较
总体来看,由于滑动轴承的承压面积大,其承载能力一般高于滚动轴承,而且滚动轴承承受冲击载荷的能力不高,但完全液体润滑轴承由于润滑油膜起到缓冲、吸振的作用,可承受较大的冲击载荷。当转速较高时,滚动轴承中滚动体的离心力增大,要降低其承载能力(高速时易出现噪音)。对于动压滑动轴承,其承载能力随转速增高而增大。
3 摩擦系数和起动摩擦阻力比较
一般工作条件下,滚动轴承的摩擦系数要低于滑动轴承,且数值较稳定。而滑动轴承的润滑易受转速、振动等外界因素的影响,摩擦系数变化范围较大。
启动时,由于滑动轴承尚未形成稳定油膜,阻力要大于滚动轴承,但静压滑动轴承起动摩擦阻力和工作摩擦系数都很小。
4 适用工作转速比较
滚动轴承由于受到滚动体离心力和轴承温升的限制,转速不能过高,一般适用于中、低速的工作状态。不完全液体润滑轴承由于轴承的发热和磨损,工作转速也不能太高。完全液体润滑轴承的高速性能非常好,特别是当静压滑动轴承采用空气作润滑剂时,其转速可达100000r/min。
5 功率损失比较
由于滚动轴承摩擦系数小,其功率损失一般不大,要小于不完全液体润滑轴承,但当润滑及安装不当时会剧增。完全液体润滑轴承摩擦功率损失较低,但对于静压滑动轴承来说,由于有油泵功率损失,总的功率损失可能高于动压滑动轴承。
6 使用寿命比较
滚动轴承由于受到材料点蚀和疲劳的影响,一般设计年限为5——10年,或者大修期间进行更换。不完全液体润滑轴承的轴瓦磨损严重,需要定期更换。完全液体润滑轴承的寿命理论上是无限的,实际上由于应力循环,特别是动压滑动轴承,轴瓦材料可能出现疲劳破坏。
7 旋转精度比较
滚动轴承由于径向间隙小,旋转精度一般较高。不完全液体润滑轴承处于边界润滑或混合润滑状态,运转不稳定,且磨损较严重,精度较低。完全液体润滑轴承由于油膜存在,缓冲吸振,精度较高。静压滑动轴承旋转精度更高。
8 其他方面比较
滚动轴承使用油、脂或固体润滑剂,用量很小,高速时用量较大,油质的清洁度要求高,因此要求密封,但轴承更换方便,一般不需要修理轴颈。对于滑动轴承,除不完全液体润滑轴承外,润滑剂一般为液体或气体,用量很大,油质清洁度要求也很高,轴承轴瓦需要经常更换,有时还修复轴颈。
滚动轴承和滑动轴承的选用
由于实际工作条件复杂多样,滚动轴承和滑动轴承的选用尚没有统一的标准。滚动轴承由于摩擦系数小,起动阻力小,灵敏,效率高,而且已标准化,具有优良的互换性和通用性,使用、润滑、维护都很方便,在选用时一般优先考虑,因此在一般机器中广泛应用。滑动轴承本身具有一些独特优点,一般应用在某些不能、不便或使用滚动轴承没有优势的场合,比如下面这些场合:
1 径向空间尺寸受限制,或须剖分安装
滚动轴承由于在结构上有内圈、外圈、滚动体和保持架,径向尺寸较大,应用上受到一定限制。当径向尺寸要求严格时,可选滚针轴承,必要时,需要选用滑动轴承。对于轴承不便,或无法从轴向进行安装,以及必须剖分安装的零部件,就要选用对开式的滑动轴承。
2 高精度的场合
当所用轴承有高精度要求时,一般选用滑动轴承,因为滑动轴承的润滑油膜可以缓冲吸振,当精度要求极高时只能选用静压滑动轴承。对于精密和高精密的磨床、各种精密仪表等,滑动轴承应用较广。
3 重载场合
滚动轴承无论是球轴承还是滚子轴承,在重载场合,容易发热和疲劳。故当载荷较大时,多选用滑动轴承,如轧钢机、汽轮机、航空发动机附件以及矿山机械等。
对于一种机器设备,应用滚动轴承和滑动轴承,各有利弊,要结合工程实际合理选用。以往大、中型破碎机一般都采用铸有巴氏合金的滑动轴承,因为能承受较大的冲击载荷,又比较耐磨,平稳。小型颚式破碎机多用滚动轴承,它的传动效率高,更加灵敏,维修方便。随着滚动轴承制造技术水平的提高,目前大型颚破亦大多采用滚动轴承。
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