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为何现代矿山机械大多选用滚动轴承,而不是滑动轴承?


[中华轴承网] 2018/6/13 作者:中华轴承网

  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。

  滚动轴承有滚动体(球,圆柱滚子,圆锥滚子,滚针),靠其转动来支撑转动轴,因而接触部位是一个点,滚动体越多,接触点就越多。

  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,因而摩擦形势上也就完全不相同。

  为何现代矿山机械大多选用滚动轴承,而不是滑动轴承?

  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。

  为何现代矿山机械大多选用滚动轴承,而不是滑动轴承?

  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。

  为何现代矿山机械大多选用滚动轴承,而不是滑动轴承?

  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:

  为何现代矿山机械大多选用滚动轴承,而不是滑动轴承?

  1、径向空间尺寸受限制,或必须剖分安装的场合

  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。

  4、其他场合

  比如工作转速特别高、特大冲击与振动,以及需在水或腐蚀性介质中工作等场合,也可合理选用滑动轴承。

  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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