Подшипник качения и подшипник скольжения в чем разница

Подшипник качения и скольжения: разница, виды, сферы применения

Подшипники, предназначенные для конструкций с поворотными движениями, бывают двух типов – скольжения и качения. Отличаются они тем, каким образом передается сила между деталями – с помощью скользящих элементов или катящихся. Разберем подробнее оба случая.

Подшипники качения

Конструкция подшипников качения простая – это два кольца, в которые встроены дорожки для качения. Тела качения, которые будут передвигаться по этим дорожкам, помещены между кольцами. Как правило, этими телами являются шарики или ролики игольчатой, цилиндрической, бочкоподобной или конической формы.

Важная часть конструкции подшипников качения – сепаратор, благодаря которому шарики или ролики не соприкасаются, а распределены на равное расстояние. В игольчатых подшипниках благодаря сепараторам и сферическим роликами дополнительно контролируется правильность положения осей тел качения. А в разборных подшипниках сепараторы объединяют вместе тела качения, благодаря чему собирать подшипники проще.

Штампованные сепараторы, как правило, изготавливаются из стали. В особых случаях используются латунные сплавы, полимерные материалы и т. д. Так, полимерные сепараторы из термопластика применяются очень широко, особенно если изготовлены из армированного полиамида.

Для тел качения или колец используют особую закаленную сталь с добавлением хрома. Также применяют так называемую цементованную сталь. Если условия работы подшипников качения предполагают экстремальную эксплуатацию (например, высокая частота вращения, серьезная нагрузка, эксплуатация при высокой температуре, повышенной коррозии), то делают их из жаростойкой и нержавеющей стали, особых полимеров, керамических материалов и прочих покрытий.

Различают подшипники качения открытого типа, а также с уплотнителями контактного и щелевого типа, которые могут быть расположены с одной и с обеих сторон.

Применение подшипников качения и их отличия

Подшипники качения – общий тип деталей, но внутри него различают много подвидов, отличающихся по свойствам, внешнему виду, условиям эксплуатации. Но обычно подбор подшипников осуществляется для конкретной детали и конструкции экспериментально, так как подобрать конкретный вид можно лишь условно, учитывая несколько факторов. Так, учитывают следующие моменты:

Если учесть все характеристики, дефекты подшипников качения при работе будут минимальными. Исключеним составляют случаи, когда размер подшипника и его типе обусловлен диаметром конструкции. Тогда невозможно выбирать между вариантами.

Рассмотрим основные подшипники качения и скольжения и отличия между ними.

Если подшипники качения создаются для переноса радиальной нагрузки, то это радиальные подшипники. Преимущество их в том, что они могут выдерживать комбинированные нагрузки. Поэтому различают много их типов:

Игольчатые же подшипники и многие цилиндрические подобных преимуществ не имеют – они принимают только радиальную нагрузку.

Следующий тип подшипников – упорные. Это подшипники качения, которые воспринимают осевую нагрузку. Существуют также комбинированные варианты этих изделий, которые могут возпринимать и радиальную нагрузку.

Выбирая подшипник, анализируют, стеснено ли пространство в радиальном направлении. Если да, то устанавливают подшипники, в которых меньшая высота поперечного сечения (игольчатые без колец или с внутренним кольцом, радиальные шарикоподшипники и т. д.). Если же оно ограничено в осевом направлении, выбирают однорядные цилиндрические подшипники либо упорные игольчатые без колец.

Немаловажно и то, какой тип направления движения вала в подшипнике. Так, есть модели, имеющие возможность осевого сдвига, направляющие вал в нескольких аксиальных направлениях, а также те, которые имеют возможность углового смещения, за счет чего компенсируются возможные перекосы конструкций.

Определяя нужный размер подшипника качения, учитывают несколько факторов. В первую очередь, рассчитывают будущую нагрузку на деталь, а также ее тип – динамическая или статическая. Также учитывают возможную грузоподъемность подшипника, сроки его эксплуатации, надежность и т. д. Так, вращающиеся подшипники имеют динамическую нагрузку. А те, что перемещаются крайне мало между кольцами, неподвижны или осуществляют колебательные движения, по сути имеют статическую нагрузку. Поэтому роликоподшипники имеют более высокое напряжение, чем шарикоподшипники. Первые применяют для большой нагрузки (валы, огромные конструкции), а вторые – для малой и средней.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения в корне отличаются от подшипников качения. Но задача их та же – обеспечить направление двух движущихся деталей или их опирание, передавая при этом все силы в деталях. Отличие состоит в том, что если в подшипниках качения работают тела качения – шарики и цилиндры, – то в подшипниках скольжения эту роль выполняют подвижные детали (планки, валы или цапфы). Они скользят по поверхности неподвижного элемента (полукольца или втулки). Благодаря подобному принципу скольжение элемента происходит между антифрикционным слоем подшипника и деталью, для которой он служит. Благодаря заложенной смазке, а также покрытию площадь контакта активно смазывается. Если же движение происходит радиально, подвижность обеспечивается за счет зазора между антифрикционным слоем и валом.

Различают много видов подшипников качения. Это и радиальные подшипники, и упорные, и полосы, полукольца, и многие другие варианты и конструкции. Они имеют ряд бесспорных преимуществ – бесшумная работа, способность выдерживать высоку нагрузку, при этом относительно медленно вращаться или колебаться. Кроме того, именно этот тип рекомендуется для работы в тяжелых условиях эксплуатации, когда наблюдается перепад температуры. За счет этих уникальных свойств подшипники скольжения применяются во всех сферах промышленности, особенно для деталей со стесненным пространством.

Источник

В чем разница между подшипниками скольжения и качения?

На сегодняшний день подшипники широко применяются в самых разных механизмах, так или иначе связанных с задействованием вращающихся элементов. Подшипники вращают детали в часовых механизмах, двигают валы в ДВС, шахтные турбины и даже знаменитый аттракцион «Колесо обозрения».

Говоря простыми словами, подшипник – это кольцо, которое надевается на цилиндрический предмет. Они могут быть самыми разнообразными как по конструкции, так и по функциональному назначению. Например, для удерживания автомобильного колеса используются радиальные подшипники. А для вращения офисных кресел применяются подшипники упорные. В зависимости от классификации подшипников насчитывается от 7 до 10 разновидностей. Так или иначе, каждый подшипник служит для выполнения трех основных задач.

Самыми популярными видами подшипников на сегодняшний день являются подшипники скольжения и подшипники качения. Именно их мы и опишем далее, определив основные различия, конструкционные особенности и сферы применения.

Речь идет о кольцах, внутри которых размещаются валы или втулки. Кольцо фиксирует вал в необходимом положении и начинает вращаться в заданной плоскости. Выделяют разъемные и неразъемные подшипники скольжения. Неразъемный подшипник – это полное кольцо, в которое можно вставить втулку. Разъемный подшипник можно разделить на два компонента, один из которых фиксирует вал, а второй вставляется сразу после фиксации. С эксплуатационной точки зрения конструкция разъемного подшипника является более удобной, что и обуславливает большую распространенность данного варианта.

В процессе вращения, вал осуществляет непосредственное соприкосновение с подшипником скольжения, что создает трение в системе пары «вал-подшипник». Данный процесс в конечном итоге приводит к быстрому износу элементов данной системы, то влияет на резкое уменьшение скорости движения вала. Чтобы этого не допустить, применяются разные смазки, значительно снижающие уровень трения, что является одним из главных условий повышения уровня долговечности подшипника. Помимо увеличения срока службы подшипника и вала, смазка дополнительно влияет на уменьшение силы трения, гарантирует эффективный теплоотвод, а также снижает воздействие на механизмы внешней среды.

Существуют твердые, газообразные и жидкие смазки. Именно жидкий вариант используется в большинстве современных подшипников скольжения. Что касается твердых смазок, основу которых составляет графит, то их могут использовать в подшипниках скольжения, на которых приходится большая нагрузка. Например, если речь идет о подшипнике для поездов, удерживающих колесный вал, то здесь жидкая смазка будет просто выдавлена большим давлением. Газообразные смазки могут применяться на высокоточных производствах, где к использованию деталей предъявляются особые условия. Газообразная смазка должна воспрепятствовать физическому соприкосновению подшипника и вала.

Плюсы подшипников скольжения

Минусы подшипников скольжения

Подшипники качения характеризуются более сложным устройством, в сравнении с предыдущим вариантом. Во-первых, их конструкция включает в себя сразу два кольца разного диаметра. Расхождения в диаметрах колец ровно такое, чтобы между ними точно разместились другие элементы подшипниковой системы. Чтобы обеспечить хорошее сцепление между кольцами, внутри большого кольца и снаружи маленького прорезаются желоба. Между кольцами можно поместить бочонки, иглы, шарики и другие тела качения, которые будут определять название подшипника и принцип его работы. Результатом соединения трех элементов в единое целое является достаточно надежная и эффективная конструкция, во внутреннее кольцо которой вставляется вал. Вращаясь, вал оказывает воздействие на маленькое кольцо, которое раскручивается и «тянет» за собой те тела качения, которые находятся между кольцами. Большое кольцо остается неподвижным, то есть статично. Тела вращения между кольцами гарантируют значительное снижение уровня трения между элементами системы.

Подшипники качения могут производиться с сепаратором или без сепаратора. Сепаратор – это широкое кольцо, в котором на равном расстоянии создаются отверстия. Указанные отверстия служат для размещения в них тел качения, что гарантирует повышение эффективности подшипника с одновременным уменьшением объема задействованных материалов. Подшипники качения, в большинстве своем, создаются именно с сепараторами. Впрочем, есть модели и без сепараторов, в которых размещается максимально возможное число тел качения, без необходимости учета расстояния между ними. Чем больше тел качения будет размещено в подшипнике, тем большей грузоподъемностью будет характеризоваться данный элемент. В то же время, подшипники без сепараторов отличаются более низким лимитом скорости валового вращения.

В соответствии с официальной классификацией, выделяют открытые и закрытые подшипники качения. Закрытые подшипники характеризуются наличием специальных проекторов, призванных предотвратить воздействие внешней среды на элементы подшипникового механизма. Это позволяет эксплуатировать закрытые подшипники без смены смазки и дополнительного обслуживания. Открытые подшипники качения более подвержены влиянию окружающей среды, что зачастую приводит к попаданию внутрь конструкции инородных тел с последующим разрушением подшипника.

Главным преимуществом использования подшипников качения считается минимизация трения при соприкосновении подшипника с поверхностью вала. Тела качения гарантируют снижение энергозатрат на преодоление сопротивления вала и кольца, что, в свою очередь, существенно снижает уровень износа и увеличивает КПД в сравнении с подшипниками скольжения.

Плюсы подшипников качения

Минусы подшипников качения

Источник

Сравнение плюсов и минусов рассматриваемых подшипников качения от подшипников скольжения

Подшипник скольжения, это поддерживающая вал (вариант, вращающуюся ось) опора. Цапфа вращающейся детали (ось, вал) скользит по опоре.

Подшипниками качения именуются опоры для качающихся либо вращающихся деталей, в конструкциях которых применяются тела качения различной геометрии. Принцип работы основан на реализации трения качения.

Эти изделия конструктивно более сложные, чем подшипники скольжения. На рынок производители поставляют их полностью готовыми к установке. Выполнение дополнительной доработки для монтажа не требуется.

Основное отличие подшипников рассматриваемых типов

Главным является различие в реализованном типе трения.

Подшипники скольжения

В подшипниках скольжения, это трение скольжения. Две поверхности, разделённые, как правило, третьей средой, перемещаются друг относительно друга.

Max величина сил, которые передаются подобным подшипником, определяется, чаще всего, по значению удельного давления, которое может (без вывода изделия из строя) создаваться на поверхности контакта. Величина последнего вычисляется с учётом прочностных характеристик применяемых материалов. Подобный подход справедлив для всех моделей и типов подшипников скольжения.

Главным их достоинством можно назвать простую и сравнительно дешёвую конструкцию. Чаще всего подобные изделия ставятся в устройствах необслуживаемых, и требуют для монтажа меньше места.

В качестве основного недостатка следует отметить существующие ограничения в передаче действующих усилий, меньшую точность шпинделей и направляющих валов и достаточно значительные пусковые моменты.

Подшипники качения

В подшипниках качения реализовано трение качения.

Внешняя прилагаемая нагрузка передаётся шариками (роликами), движущимися между обоймами по специальным дорожкам качения, сформированным на торцевых поверхностях внутреннего и наружного кольца.

Тела качения фиксируются на заданных расстояниях одно от другого специальным элементом, сепаратором.

Для надёжной работы изделия требуется организация его смазывания, также, как и для подшипников скольжения. Однако выполняется она не постоянно, а периодически, в рамках выполняемого ТО. Использование смазочных материалов приводит к снижению трения, что существенно сокращает потери мощности на его преодоление.

Конструкция подшипника скольжения не позволяет добиться внутри него чистого движения. Последнее обязательно включает, в определённой степени, трение скольжения.

Размер данной составляющей определяется кинематическими свойствами изделия. Если составляющая трения скольжения значительная, это может стать причиной повреждений элементов конструкции подшипника. В результате он выйдет из строя гораздо раньше установленного срока.

Подшипники, в которых реализовано трение качения, составляют значительную часть рынка подшипниковой продукции. Однако их использование, в отдельных случаях (работы при незначительных внешних нагрузках, существенных ускорениях, больших скоростях) может быть затруднено, в силу специфики конструктивных особенностей изделий.

Пример, для надёжной и бесперебойной работы подшипника качения, на него обязательно должна действовать определённая внешняя нагрузка.

Сравнение плюсов и минусов рассмотренных типов изделий

К бесспорным преимуществам подшипников качения относятся:

Источник

Подшипник качения и скольжения: особенности и в чем разница

Подшипник уже довольно давно используется в качестве сборочного узла любого механизма. Сложно представить без него машину или агрегат. Служит он для опоры или упора вала, для поддержания заданной жесткости с минимальной сопротивляемостью при трении.

Особо распространены два типа подшипника: качения и скольжения.

Подшипник качения

Самый широко используемый тип. Состоит он из следующих деталей:

Такие подшипники применяются в оборудовании всех отраслей и назначений. Притом данный тип очень разнообразен. Тела качения бывают: сферические, роликовые, бочкообразные, игольчатые. В качестве материала для тел преимущественно используется сталь. В особо агрессивных средах применяют стеклянные тела качения.

На внутреннем кольце по внешней стороне протачивается желобок. Так же делают желоб по внутренней стороне внешнего кольца. Эти канавки являются дорожками для тел качения. Таким образом, шары вращаются точечно касаясь дна желобка и его стенок. Роликовые тела при вращении касаются всей плоскости канавок.

Сепаратор, как правило, состоит из двух спаянных между собой половинок. Его роль – создавать направление для движения тел и сохранять постоянную одинаковую дистанцию между ними. В некоторых случаях применяют подшипник качения без сепаратора, что позволяет увеличить нагрузку на узел, однако, скорость вращения не может быть большой при такой конструкции.

Подшипник качения по воспринимаемой нагрузке классифицируется на упорный, радиальный, радиально-упорный. На радиальные нагрузка распределяется перпендикулярно оси вала. Нагрузка вдоль вала недопустима.

Упорные принимают нагрузку параллельную оси. Запрещена нагрузка поперечная валу.

Радиально упорные. Могут принимать нагрузку как параллельно, так и перпендикулярно оси вала.

В целях уменьшения габаритов в некоторых случаях не используется внутреннее кольцо. При таком варианте эксплуатации на валу, неподвижном или активном, вытачивается канавка и сепаратор с внешним кольцом надевается непосредственно на ось или вал механизма.

Подшипники с защитной крышкой более долговечны и требуют меньшего внимания на обслуживание. Открытые же могут быстро выйти из строя при недостаточной или неправильной смазке и попадания инородных предметов.

Для подшипников качения применяют различные виды смазок: жидкие (различные масла), пластичные (солидол), твердые (графитовая смазка). Иногда подшипники работают без смазки, однако, скорость вращения тел качения не должна быть высокой, а нагрузка большой. В противном случае подшипник быстро нагревается и выходит из строя.

Подшипник скольжения

В данном типе подшипника трение возникает при скольжении состыкованных плоскостей вала и втулки.

Подшипник скольжения состоит из следующих элементов:

Корпус для такого типа чаще всего массивный, изготавливается из разных металлов и может быть цельный или разъемный. Корпус оснащён одним или несколькими масляными клапанами. Клапан служит для подвода смазки на рабочую плоскость вкладыша или втулки. Также при смазке под давлением, при помощи специальных масляных станций, имеется отвод для отработанного масла, которое потом попадает на станцию и вновь на подшипник. Таким образом, смазка является циркулирующей.

Вкладыш чаще изготавливают из антифрикционных металлов, таких как: бронза и чугун. Могут применяться стальные вкладыши с нанесенным слоем баббита.

Подшипник скольжения классифицируется на радиальный, упорный, радиально упорный.

В качестве смазочного материала преимущественно применяют масла. Также применяются пластичные, твердые и даже газообразные смазки.

Разница между подшипниками скольжения и качения

Подшипник скольжения имеет ряд преимуществ, которые отличают его от подшипника качения:

Однако и у подшипников качения есть свои преимущества:

У каждого вида подшипника есть свои преимущества и слабые стороны, что позволяет применять при отдельный вид при определённых условиях. Из общего же только предназначение – опора вала и создание минимального трения при работе.

Источник