轴承作为机械产品中不可缺少的重要组成部分,对旋转轴起着重要的支撑作用。根据轴承摩擦性能的不同,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)。两种轴承在结构上各有特点,性能上也各有优劣。选择时要结合实际情况综合考虑。
滚动轴承和滑动轴承的比较
1、结构与运动管理方式方法比较
滚动轴承和滑动轴承最明显的区别是滚动元件的存在与否。
滚动轴承有滚动体(滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针滚子),由其旋转来支撑转轴,所以接触点是一个点,滚动体越多,接触点越多。
滑动轴承没有滚动体,转轴由光滑面支撑,所以接触部分是一个面。
两者进行结构的不同程度决定了滚动轴承的运动管理方式是滚动,滑动轴承的运动教学方式是滑动,因而产生摩擦形势上也就没有完全不相同。
2、承载能力比较
通常,因为滑动轴承的轴承面积大,所以滑动轴承的承载能力通常高于滚动轴承的承载能力,并且承受冲击载荷的能力不高。然而,由于润滑油膜缓冲和吸收振动功能,全液体润滑轴承可以承受较大的冲击载荷。当转速较高时,滚动轴承滚动体的离心力增大,其承载能力降低(转速高易产生噪声)。对于动压滑动轴承,其承载能力随转速的增大而增大。
3.摩擦系数与起动摩擦阻力的比较
一般情况下,滚动轴承的摩擦系数低于滑动轴承,数值稳定。但是滑动轴承的润滑容易受到转速、振动等外界因素的影响,摩擦系数变化很大。
启动时,由于使用滑动轴承企业尚未发展形成一个稳定油膜,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没有摩擦相关系数都很小。
4、适用工作转速比较
滚动轴承受滚动体的离心力和轴承的温升的限制,转速不能过高,一般适用于中低速工作状态。不完全液体润滑的轴承由于轴承发热和磨损,工作速度不宜过高。全液润滑轴承的高速性能非常好,特别是当用空气作为静压轴承的润滑剂时,其转速可达10万r/min。
5、功率损失比较
由于滚动轴承的摩擦系数较小,其功率损失一般较小,小于不完全液体润滑轴承,但润滑时和安装不当会大大增加。全液体润滑轴承的摩擦功率损失较小,但由于泵功率损失,静压轴承的总功率损失可能高于动压轴承。
6、使用寿命比较
滚动轴承受材料的点蚀和疲劳影响,设计寿命一般为5~10年,或在大修时更换。液体润滑不完全的轴承,轴瓦磨损严重,需要定期更换。理论上,完全润滑轴承的寿命是无限的。事实上,由于应力循环,特别是流体动力滑动轴承,轴承衬套材料可能会疲劳。
7、旋转精度比较
滚动轴承企业由于径向间隙小,旋转精度要求一般具有较高。不完全液体进行润滑轴承系统处于一个边界润滑或混合润滑状态,运转不稳定,且磨损较严重,精度相对较低。完全没有液体润滑轴承公司由于油膜存在,缓冲吸振,精度水平较高。静压滑动轴承旋转精度达到更高。
8、其他方面比较
滚动轴承采用油、润滑脂或固体润滑剂,用量很小,在高速时,用量较大,油品清洁度高,因此要求密封,但更换轴承方便,一般不需要修理轴颈。在滑动轴承情况下,除了不完全液体润滑之外,润滑剂通常是液体或气体,对油清洁度的要求很高,需要频繁更换轴承套,有时需要修理轴颈。
滚动轴承和滑动轴承的选择
由于实际工况的复杂性和多样性,滚动轴承和滑动轴承的选择没有统一的标准。滚动轴承具有摩擦系数小、启动阻力小、灵敏、高效、标准化、互换性和通用性好、使用、润滑和维护方便等优点,在通用机械中得到广泛应用。滑动轴承本身具有一些独特的优点,一般用在一些不可能、不方便或使用滚动轴承没有优势的场合,如以下情况:
1、径向发展空间结构尺寸范围受限制,或必须剖分安装的场合
滚动轴承的结构有内圈、外圈、滚动体和保持架,径向尺寸大,应用受到限制。当径向尺寸要求严格时,可选用滚针轴承,必要时可选用滑动轴承。对于轴承不方便,或不能从轴向安装,且必须分体安装的部件,有必要选择分体滑动轴承。
2、高精度的场合
当对轴承精度有较高要求时,一般选用滑动轴承,因为滑动轴承的油膜可以缓冲振动,当对精度有较高要求时,只选用静压滑动轴承。对于精密和高精度的磨床,各种精密仪器、滑动轴承都得到了广泛的应用。
3、重载场合
滚动轴承,无论是滚珠轴承还是滚柱轴承,在重载下都容易发热和疲劳。因此,当负荷较大时,经常使用滑动轴承,如轧机、汽轮机、航空发动机附件和矿山机械。
4、其他场合
比如管理工作进行转速特别高、特大冲击与振动,以及需在水或腐蚀性环境介质中工作等场合,也可合理设计选用一个滑动轴承。
对于机械设备来说,滚动轴承和滑动轴承的应用各有优缺点,应结合实际合理选择。过去,大中型破碎机一般采用巴氏合金滑动轴承铸造,因为它能承受较大的冲击载荷,而且更耐磨、稳定。小颚式破碎机采用滚动轴承,传动效率高,灵敏度高,维护方便。随着滚动轴承制造技术的进步,滚动轴承也被用于大规模钳口断裂。