Подшипник скольжения или качения что лучше

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:

• Внутреннее кольцо.
• Сепаратор (обойма).
• Тела качения.
• Внешнее кольцо.
• Защитная крышка (применяется не всегда).

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 (цельный или разборный).
• Вкладыш или втулка (изготовленные из антифрикционного материала).
• Смазывающее устройство.

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:

• Имеет разъемное исполнение. Это огромный плюс для использования в двигателе внутреннего сгорания. На коленчатый вал надеть подшипник качения не представляется возможным. И поэтому применяют подшипник скольжения.
• Экономичный вариант для применения на больших по диаметру валах.
• Способны работать в воде.
• При ремонте не возникает необходимость демонтировать остальные детали.
• В отличие от шарикоподшипников могут воспринимать большие вибрационные, а также ударные нагрузки.
• Размеры подшипников радиального типа относительно небольшие.
• Имеется возможность регулирования зазора между валом и вкладышем.
• Просты в тихоходных машинах.
• Надежны в приводах с высокой скоростью.
• Бесшумная работа.

Однако и у подшипников качения есть свои преимущества:

• Материалы для изготовления дешевле.
• Не требуют постоянного надзора за смазкой.
• Нет увеличенного трения при пуске.
• Меньший расход смазочных материалов.
• Меньше сила трения.
• Размер подшипников упорного типа меньше.

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.

Какая разница между подшипником скольжения и качения?

На сегодняшний день подшипники широко применяются в самых различных механизмах, так или иначе связанных с задействованием вращающихся элементов. Сделав краткое вступление про особенности изделия, перейдем к рассмотрению главного вопроса — чем отличается подшипник скольжения от качения?

Если присмотреться, то визуально можно обнаружить, что в подшипнике скольжения имеется только одна втулка и смазка. А, что касается же качения, то у него есть:

• шарики
• ролики
• бочонки
• цилиндры

Это одно из главных отличий, что может броситься в глаза каждому кто сталкивается с рассматриваемым предметом. Приведем чертеж для точного представления данного материала.

Хочется отметить, что обе разновидности могут спокойно как разбираться, так и собираться. Не будем забегать в конструкционные особенности, а продолжим дальше искать отличия данных элементов.

Для понятного и удобного представления мы подготовили таблицу, где вы узнаете сходства и разницу типов подшипников.

Свойства

Скольжения

Качения

закрытые подшипники могут применяться в местах, где имеется пыль, вода. Этот вид следует использовать при вибрационной и ударной нагрузке

хорошая эксплуатация с предельными температурными значениями. Недопустим высокий уровень влажности

при взаимодействии с валом, подшипник может изнашиваться путем разных скоростей. Но у них высокая эффективность в работе с валами больших диаметров

благоприятно эксплуатируются со всеми видами валов

производство проще, цена ниже

сложнее в изготовлении, цена будет выше

Итак, в нескольких примерах разница между подшипником качения и скольжения не такая уж значительная. В таких случая их можно заменить один на другой. Но, что касается таких ситуаций, когда устройство взаимодействует с водой, с высокими температурами, если на вал приходится большая нагрузка или если у него высокая скорость вращения, поменять подшипник скольжения на качения и обратно нельзя.

Свойства

Подшипники — одно из ключевых изобретений, которое определило путь развития промышленности.

Самый простой подшипник состоит из двух колец, вставленных одно в другое и предназначенное для поддержания и направления вращающегося вала.

Задача, которую призваны решать подшипники любого типа – это снижение трения между вращающимся и стационарными узлами агрегата. Это необходимо для снижения потерь энергии, нагрева и износа деталей, вызываемыми силой трения.

Подшипник скольжения

Этот механизм часто производят в виде массивной металлоопоры. В ней проделывают отверстие, куда вставляют вкладыш, выполненный из материала с низким коэффициентом трения. Параметры подшипника скольжения зависят от следующих параметров:

1. размера элементов, входящих в этот узел
2. скоростью вращения вала и размера нагрузок, приходящихся на него
3. густотой смазки

Подшипник качения

В подшипниках этого типа трение скольжение подменяется трением качения. Благодаря такому решению происходит существенное снижение трения и износа. Подшипники качения имеют разнообразные конструкции и размеры. По этому поводу мы подготовили слайд-шоу разных фигур подшипников качения.

Таким образом, мы рассмотрели вопрос — чем отличается подшипник скольжения от кручения. По каждому виду сборочного узла дали пояснение, узнали их конструкционные особенности и назначение.

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.

• Удержание оси или вала в заданном положении.
• Снижение уровня сопротивления при контакте фиксирующей конструкции и вращающегося вала.
• Передача физической нагрузки от вращающегося элемента к другим конструкционным деталям, узлам и механизмам.

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.

Подшипники скольжения

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

• Редко выходят из строя.
• Могут выдерживать большие вибрационные и ударные нагрузки.
• Имеют меньший радиальный размер, в сравнении с подшипниками качения.
• Подшипники скольжения разъемного типа могут быть демонтированы без необходимости разбирать всю конструкцию.
• Малый уровень шумности.
• Возможность работы в водной среде.
• Между валом и поверхностью подшипника может быть зазор, что гарантирует их беспроблемное и высокоэффективное использование даже в паре с сильно изношенными элементами.
• Характеризуются высоким коэффициентом полезного действия даже в паре с крупными валами.

Минусы подшипников скольжения

• Обязательно требуют смазку.
• Если смазка низкого качества, то быстро изнашиваются вследствие трения.
• Большие расходы на смазку.
• Нужно постоянно контролировать рабочие условия.
• У подшипников качения более высокий КПД.
• Вал и подшипник изнашиваются с разной скоростью.
• Невысокая долговечность.
• При производстве подшипников скольжения задействуются более дорогие материалы, в сравнении с подшипниками качения.

Подшипники качения

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.

Преимущества и недостатки подшипников скольжения и качения

Весьма часто можно слышать вопрос о том, подшипники какого типа «лучше», качения или скольжения. Чтобы ответить на него, проведём небольшую сравнительную оценку данных изделий.

Преимущества и недостатки подшипников скольжения и качения в сравнении

1. Если в устройстве возможна реализация жидкостной смазки, более предпочтительными будут являться опоры, укомплектованные подшипниками скольжения.

В сравнении с аналогами, в которых реализовано трение качением, они располагают рядом существенных плюсов:

• малыми геометрическими размерами;
• простотой компоновки и конструкции в целом;
• ремонтопригодностью и невысокой стоимостью при существенных диаметрах;
• возможность воспринимать значительные аксиальные нагрузки и механические, ударного характера;
• потери на преодоление трения при пусковых режимах работы у них существенно меньше;
• способны продолжать работу в штатном режиме при кратковременных проблемах с поступлением смазки;
• высокая пожарная безопасность и значительная надёжность против возникновения заеданий.

1. Увеличение угловых скоростей вращения валов, укомплектованных подшипниками качения, существенно уменьшает долговечность последних.

У рабочих элементов подшипников данного типа весьма незначительные, по площади, поверхности, что делает подобные опоры гораздо более жёсткими. Это, в свою очередь, влияет на шумность их работы и способствует возникновению вибрационных нагрузок, особенно при существенных частотах вращения.

1. У подшипников качения кольца выполняются неразъёмными (цельными), что объясняет их непригодность для использования в отдельных узлах и механизмах (например, при монтаже на шейку коленвала).

Изделия данных типов не являются взаимозаменяемыми. Подшипник скольжения невозможно поменять на подшипник качения.

1. Принципиально возможно поменять подшипник скольжения на игольчатый, так как последние имеют меньшие внешние диаметры (по сравнению с роликоподшипниками либо шарикоподшипниками) и способны воспринимать существенные ударные нагрузки.

Поэтому, используя палец шатуна со значительной поверхностной прочностью, можно установить игольчатый подшипник, не имеющий внутреннего кольца. Что позволяет минимизировать габариты подшипникового узла.

1. Подшипники скольжения, в сравнении с изделиями качения, нуждаются в увеличенных расходах смазки.

Причём, смазочные материалы требуется подавать непрерывно. В противном случае высока вероятность перегрева подшипникового узла и его заклинивание.

1. Подшипники качения, в сравнении с изделиями противоположного типа, нуждаются (практически всегда) в меньшем расходе энергии.

Они гораздо удобнее в эксплуатации, не нуждаются в постоянном уходе (смазку можно осуществлять периодически), имеют меньший радиальный зазор (рабочий), отличаются значительной несущей способностью на единицу своей ширины. Для их производства расходуется гораздо меньше дорогостоящих цветных металлов.

Они более точные и не столь дорогие, так как стандартизация подшипников качения позволила наладить массовое централизованное производство. Эти изделия отличаются повышенной (по сравнению с подшипниками скольжения) пожарной безопасностью и стойкостью к возникновению заеданий (пример, переход, при производстве букс вагонов на роликоподшипники полностью устранил их возгорание).

Малая ширина обойм подшипников качения обеспечивает значительную компактность данных изделий. А это весьма важное преимущество при установке подшипников в устройствах со стеснёнными осевыми габаритами.