Разница между подшипниками скольжения и качения

Разница между подшипниками скольжения и качения

В чем разница между подшипниками качения и скольжения? Насколько она принципиальная с точки зрения эксплуатации? Можно ли заменить подшипник качения подшипником скольжения? На эти и другие вопросы дадим ответы в статье.

Конструкция подшипника качения

Разница между подшипником скольжения и качения становится заметна уже на этапе конструкции, ведь устройство у вторых более сложное. Подшипник качения представляет собой два кольца, вставленных с зазором одно в другое. Между кольцами располагаются тела качения:

· ролики,

· бочонки,

· шарики,

· иглы.

 

С наружной стороны меньшего кольца и с внутренней стороны большего кольца часто делают насечки для того, чтобы улучшить сцепление между кольцами и телами качения.

Вал продевается сквозь внутреннее кольцо подшипника качения. При вращении детали начинает вращаться внутреннее кольцо подшипника — и приводит в движение тела качения. Наружное же кольцо подшипника остается неподвижным.

Разновидностью подшипника качения является подшипник качения с сепаратором. Разделитель представляет собой кольцо, в полости которого имеются углубления. В них помещаются тела качения. Такая конструкция работает более эффективно и при этом имеет малую толщину.

Так же, как и подшипники скольжения, подшипники качения производятся в открытом и закрытом виде. Наибольшее распространение получили закрытые подшипники качения, которые практически полностью герметичны и защищены от воздействия окружающей среды. Их не нужно смазывать, они дольше служат и способы выдерживать большие нагрузки.

 

 

Подшипники скольжения

– это опоры вращающихся деталей, работающие при относительном скольжении цапфы по поверхности подшипника.

Смазка и режимы трения подшипников

Для смазывания трущихся поверхностей подшипников применяют жидкие, пластичные (густые), твердые и газообразные смазочные материалы. Для уменьшения износа поверхности цапфы и подшипника разделены слоем смазки достаточной толщины, которая больше суммы высот шероховатостей поверхностей (h > RZ1 + RZ2).
При соблюдении этого условия не происходит непосредственного касания и изнашивания трущихся поверхностей. Несущая поверхность масляного слоя очень высока, и он воспринимает передаваемую нагрузку. Сопротивление вращению подшипника в этом случае определяется только внутренним трением в смазочном материале, а коэффициент трения f = 0,001…0,005.

При непрерывном вращении вала с достаточно большой скоростью масло увлекается вращающимся валом, в нем создается гидродинамическое давление, образуется «масляный клин», разделяющий трущиеся поверхности (рис. 4.3).
Скорость вращения вала, зазор между цапфой и подшипником, вязкость и количество подаваемого масла связаны между собой. При правильном соотношении между ними подшипник скольжения может длительное время эксплуатироваться без заметного износа.

 

Рис. 4.3. Положение шипа в подшипнике

Масло не только смазывает трущиеся детали, но и отводит от них тепло, поэтому в масляную систему (например, авиационного двигателя) входят масляные радиаторы, в которых масло охлаждается.
В условиях полужидкостного трения нарушается непрерывность масляного слоя и в отдельных местах происходит соприкосновение неровностей трущихся поверхностей. Поэтому здесь не исключается изнашивание поверхностей, а только уменьшается его интенсивность (коэффициент полужидкостного трения f = 0,008…0,1).

Подшипники качения

состоят из наружного и внутреннего колец, между которыми в сепараторе расположены шарики или ролики. Сепаратор разделяет тела качения, чтобы они не соприкасались.
Применение подшипников качения позволило заменить трение скольжения трением качения. Трение качения существенно меньше зависит от смазки. Условный коэффициент трения качения мал и близок к коэффициенту жидкостного трения в подшипниках скольжения (f = 0,0015…0,006). При этом упрощаются система смазки и обслуживание подшипника.

Преимуществами подшипников качения являются:
- небольшие потери на трение;
- взаимозаменяемость, облегчающая монтаж и ремонт подшипниковых узлов;
- малые пусковые моменты;
- нетребовательность к смазке и уходу (за исключением случаев, когда от подшипников, например, роторов авиационных двигателей, необходимо отводить тепло).

Недостатками подшипников качения являются:
- чувствительность к ударам и вибрациям вследствие большой жесткости подшипника;
- сравнительно большие радиальные габаритные размеры;
- шум при работе с высокой частотой вращения.
Большая часть вращающихся деталей авиационных конструкций установлена на подшипниках качения.

Подбор подшипников

В конструкциях самолета, в отличие от конструкций в машиностроении, шарикоподшипники работают, как правило, с небольшими скоростями вращения. Поэтому их подбирают не по допускаемым нагрузкам и по сроку службы, а по разрушающим нагрузкам. Заделка подшипников осуществляется сплошной завальцовкой обкатыванием шариком без проточки и с проточкой в детали, обжатие пуансоном – без проточки в детали в шести или восьми точках, обжатие пуансоном – в шести и восьми точках по специальной проточке в детали, установкой пружинных упорных колец – в специальную канавку в детали.
Вид заделки зависит от предела прочности материала и от диаметра подшипника и берется по ГОСТ. Посадки под подшипники также задаются ГОСТ.

 

 

 

Конструктивно обе разновидности подшипников схожи, но в работе используют принципиально разные силы. Если коротко ответить на вопрос, в чем разница между подшипником качения и скольжения, то это будет снижение силы трения при контакте подшипника с валом вращения. В сравнении с подшипниками скольжения, подшипники качения работают с более высоким КПД и не приводят к сильному трению соприкасающихся поверхностей.

Кроме того, разница подшипника качения и скольжения заключается в условиях эксплуатации. Подшипники скольжения можно использовать в воде и других жидких рабочих средах (при условии, что конструкция подшипника закрытая). Подшипники качения, напротив, чувствительны ко влажности, зато они могут эксплуатироваться при высоких температурах.

Таблица сходств и различий подшипников качения и скольжения

Признак	Подшипники скольжения	Подшипники качения
Срок эксплуатации	При прочих равных срок эксплуатации дольше.	При прочих равных прослужат меньше.
Условия эксплуатации	Закрытые подшипники скольжения могут использоваться в пыльных условиях или при контакте с водой. Подшипники скольжения допустимо эксплуатировать при вибрационных и ударных нагрузках.	Могут эксплуатироваться при высоких температурах. Большая влажность для них недопустима.
Шумность	При работе издают легкий шум.	В работе практически бесшумные.
Валы	Вал и подшипник скольжения изнашиваются с разной скоростью, что может делать более частым техническое обслуживание. Подшипники этого типа эффективно работают даже с валами большого диаметра.	Эффективно работают с разными валами, в том числе с высокой скоростью вращения.
Цена	Процесс изготовления подшипников скольжения проще, поэтому их стоимость ниже.	Подшипники качения сложнее в производстве, их стоимость выше.

Таким образом, в некоторых случаях разница между подшипником качения и скольжения не принципиальна, и можно заменить один на другой. Но в некоторых ситуациях, например, если механизм эксплуатируется в контакте с водой или при высоких температурах, если на вал приходится большая нагрузка или если у него высокая скорость вращения, заменять подшипник скольжения на качения и обратно нельзя.

 

Разница между подшипниками скольжения и качения

В чем разница между подшипниками качения и скольжения? Насколько она принципиальная с точки зрения эксплуатации? Можно ли заменить подшипник качения подшипником скольжения? На эти и другие вопросы дадим ответы в статье.