Подшипники с жидкостным трением очень требовательны к режиму работы. Снижение количества оборотов, повышение нагрузки или воздействие высокой температуры способны нарушить их функциональность. Эти факторы могут перевести жидкостное трение в полужидкостное, а в отдельных случаях и в экстремальное для таких устройств полусухое.

В подшипниках с жидкостным трением нагруженная цапфа, при неработающем механизме, лежит на вкладыше. При изготовлении этих деталей учитывают специфику их работы, поэтому расточка вкладыша всегда больше диаметра шипа или цапфы. Когда цапфа начинает свое вращение, смазочная жидкость, прилипая к поверхностям, устремляется в щель между цапфой и вкладышем. При высокой скорости вращения давление в жидкости повышается, уравновешивая радиальную нагрузку на цапфу. Это приводит к тому, что она всплывает и перестает касаться вкладыша. Для реализации жидкостного трения важно соблюдение еще одного условия – несущий слой жидкости должен полностью покрывать все неровности на поверхностях деталей, как цапфы или шипа, так и вкладышей.
Жидкостный режим непрерывно поддерживается из-за того, что вращающаяся цапфа непрерывно нагнетает в зазор жидкость. В процессе работы опорного узла ось цапфы несколько смещена в сторону вращения. Жидкостный режим по праву считается самым благоприятным для подшипника скольжения, так как при нем практически отсутствуют потери энергии на трение, а также износ элементов механизма.

Трение жидкости имеет важную особенность – при уменьшении зазора между цапфой и вкладышами увеличивается несущая способность масла и подшипник становится более грузоподъемным. Но уменьшение зазора влечет за собой существенное повышение точности изделия и дополнительные требования к монтажу. Кроме этого снижается охлаждающий эффект от присутствия в детали смазки и появляется вполне реальный риск перегрева подшипника. Также существует зависимость грузоподъемности такого подшипника от скорости. Даже при существенном зазоре возможно добиться высокого давления смазки вокруг цапфы, если увеличить частоту ее вращения.
При расчете подшипника скольжения с жидкостным трением принято учитывать такой параметр как его длина. Чем длиннее подшипник, тем меньше вероятность вытекания смазочного материала через торцы детали. Логично было бы предположить, что увеличение длины благотворно влияет на несущую способность жидкости, но тут есть один важный нюанс. При большой длине втулок гораздо выше вероятность того, что цапфа деформируется и прорвет смазочный слой, обеспечивающий жидкостное трение.

В связи с этой особенностью принято считать, что для подшипника такого типа как слишком малое, так и очень большое отношение диаметра к длине являются нежелательными. Также известно, что отрицательно влияют на качество работы такого узла отклонения от правильной геометрической формы его элементов. Овальность, бочкообразность, конусность – эти дефекты цапфы или вкладышей влияют на размер зазора в подшипнике, что в разных режимах его работы создает различные угрозы нормальному  функционированию. Точность размеров всех трущихся деталей – это важное требование к подшипникам скольжения, независимо от принципа их работы.
На эффективность жидкостного трения влияет высота неровностей на трущихся деталях. Чем она больше, тем сложнее установить оптимальный режим работы узла. Поэтому изделия, предназначенные для использования с таким трением, подвергаются особо тщательной обработке. Когда трение полужидкостное, то выступы материала разрывают слой смазки и это приводит к увеличению коэффициента трения. Считается, что полужидкостное трение – это комбинация жидкостного и граничного взаимодействия. При этом под граничным трением понимают контакт между поверхностями с крайне тонкой разделительной пленкой смазки. А вот полусухое трение – это уже сочетание граничного трения с сухим.

И в полужидкостном, и в полусухом режиме трения важную роль играют используемые для изготовления узла материалы. Оптимальное сочетание трущейся пары обеспечивает стойкость к истиранию и сводит к минимуму риск заедания в процессе работы. Как ни странно, но при жидкостном трении правильный выбор материалов также играет большую роль. Это связано с тем, что подшипники скольжения с жидкостным трением в момент запуска и перед остановкой на некоторое время находятся в режиме полужидкостного трения, когда неровности поверхностей цапфы и вкладышей разрывают слой смазки и соприкасаются.

Еще один значимый в этом случае фактор – оптимальный температурный режим. Повышение этого показателя почти всегда говорит о нарушении режима работы узла. Выделение тепла связано с процессом трения, который очень нежелателен в жидкостном режиме и допускается в небольших пределах в полужидкостном и полусухом трении. Нужно помнить, что адсорбирующие масляные пленки стремительно теряют свою прочность при нагревании. Это ставит под угрозу нормальную работу узла вращения – в полужидкостном и полусухом трении нагревание приводит  выплавлению материала из которого изготовлен вкладыш и последующему заеданию подшипника скольжения.

Поделитесь в соц. сетях

конструкции, типы, производство, назначение, достоинства и недостатки — VkMP

Содержание статьи:

• Общие сведения
• Конструкция
• Смазка конструкции
• Разновидности конструкций
• Выбор производителя
• Достоинства и недостатки
• Материалы вкладышей
• Металлические вкладыши
• Металлокерамика
• Неметаллические вкладыши

В генераторах, двигателях внутреннего сгорания и т. д. применяются подшипники скольжения. Это детали, которые способны передавать крутящий момент, обеспечивая нормальную работу механизмов. Подшипники обладают определенной конструкцией. Это обеспечивает определенный набор технических и эксплуатационных характеристик детали. Особенности конструкции подшипников скольжения, их разновидности, достоинства и недостатки будут рассмотрены далее.

Общие сведения

Подшипники скольжения (ГОСТ 3189-89) представляют собой самый древний вид подобных деталей. Они применяются в качестве элемента вращающихся деталей для передачи поступательного движения. Это основная составляющая опоры вала, которая обеспечивает процесс его вращения в процессе скольжения цапфы по поверхности подшипника.

Вам будет интересно:Производство монтажной пены: технология, сырье, оборудование

Представленная деталь воспринимает осевые и радиальные нагрузки, которые были приложены к валу. От качества этого элемента конструкции зависит правильная работа агрегата.

Существует существенная разница подшипников качения и скольжения. Первый из названных вариантов характеризуется наличием такой конструкции, которая обеспечивает распределение нагрузки между множеством элементов качения. Они заключены внутри корпуса. Подшипник скольжения же воспринимает нагрузку при возникновении скольжения. Но в обеих разновидностях деталей правильная работа может быть обеспечена только при наличии качественной смазки.

Вам будет интересно:”Белая Долина”, Энгельс: адрес, выпускаемая продукция, качество , отзывы сотрудников и покупателей

Рассматривая разницу подшипников качения и скольжения, стоит отметить, что стоимость их заметно отличается. Это объясняется степенью нагрузки, которую могут выдержать эти детали. Так, подшипник качения стоит дороже, так как он может работать при более высоких скоростях. Он обладает более совершенной конструкцией.

Подшипник скольжения стоит относительно недорого. При этом он применяется во многих отраслях человеческой деятельности. Такие разновидности конструкций применяют там, где использование подшипников качения невозможно или невыгодно:

• В изделиях, в которых валы работают в условиях повышенной вибрации и ударов. Например, это могут быть двигатели внутреннего сгорания, молоты, прокатные станы, прочее.
• В конструкции валов большого диаметра. Это может быть система гидротурбин, прокатных станов и т. д.
• В высокоскоростных агрегатах, например, центрифугах.
• В устройствах высокой точности, например, опоры механизмов телескопов, микроскопов, шпиндели станков и прочее.
• В бытовой технике, тихоходных машинах и механизмах, приборах, которые работают в воде или агрессивной среде.
• В устройствах с малым размером валов, например, в часах, хронометрах и т. д.

Конструкция

Вам будет интересно:Методы изготовления печатных плат: технология производства

Как устроен подшипник скольжения? Основными элементами его конструкции являются корпус, в котором находится специальный вкладыш. Процесс их изготовления регламентирован ГОСТом.

Корпус подшипника скольжения может быть разъемным или цельным. В первом случае для соединения основания и крышки производится при помощи болтов, винтов или клиньев. Если же корпус цельный, он может быть цельнолитым или сварным. Выбор зависит от условий эксплуатации. Литые разновидности выдерживают большую нагрузку.

Так как на цельные корпусы действует поперечное усилие, для продления их срока эксплуатации крышка и основание снабжаются специальными координационными поверхностями.

Вкладыши подшипника скольжения могут иметь регулируемый и нерегулируемый зазор. Работу конструкции обеспечивают один или несколько клиньев масляного типа. В неразъемных подшипниках вкладыши изготовлены в виде втулок.

В современных агрегатах подшипники имеют сравнительно небольшую длину. Это позволяет понизить жесткость вала. Также требования к зазору в посадке стали не столь жесткими. Он может быть минимальным в коротком подшипнике. В этом случае не возникает опасности заклинивания, заедания подвижных частей конструкции при перекосе.

Рассматривая, как устроен подшипник скольжения, стоит отметить, что короткие разновидности конструкций имеют и некоторые недостатки. В них быстрее заканчивается смазка. Если ее вовремя не добавить, конструкция выйдет из строя. Но зато в них будут меньшие зазоры. В коротких подшипниках отвод тепла от трущихся поверхностей лучше. Если же длина большая, применяется самоустанавливающаяся конструкция. Она позволяет устранить перекосы при их появлении.

Смазка конструкции

Рассматривая конструкцию подшипников скольжения, стоит отметить, что одним из немаловажных элементов является смазка. Как уже было сказано, она состоит из корпуса и втулки. Опорная часть вала называется цапфой. Она (как и форма рабочей поверхности конструкции) может быть конической, цилиндрической или плоской. Если цапфа находится на конце вала, это шип. Если же она расположена в середине, это шейка.

Обязательным элементом конструкции является смазывающее устройство. Оно поставляет масло или иной материал с соответствующими качествами в зазор, образованный между валом и втулкой. Смазка позволяет конструкции вращаться с небольшим сопротивлением. Если этот материал закончится, деталь выйдет из строя из-за перегрева, возникшего в процессе трения. Также будут разрушаться рабочие поверхности.

Вам будет интересно:Явление помпажа двигателя самолета

Смазочные материалы могут иметь разный вид. Чаще всего это консистентные материалы, обладающие высокой вязкостью. В процессе работы подшипника она нагревается, становится более текучей. Это объясняет качественное скольжение подвижных элементов.

Чтобы повысить безопасность применения подобных конструкций, промышленные подшипники стали обеспечивать особой смазкой. Она представляет собой твердый пористый материал. Это порошкообразная смазка, которая отличается долговечностью и высоким качеством. Она обеспечивает длительный срок эксплуатации подшипников.

Это система самосмазки конструкции. Она изготовлена по технологии порошковой металлургии. В процессе работы подшипника из этого материала выделяется масло. Им изначально пропитывается твердая фракция. Когда система бездействует, она остывает. Масло впитывается обратно. Так потери масла сводятся к минимуму. Это особенно важно при эксплуатации промышленных подшипников. На них действуют значительные нагрузки, поэтому к качеству смазки здесь выдвигают повышенные требования. При использовании подобной системы на подшипнике указывают, что он самосмазывающийся.

Разновидности конструкций

Рассматривая классификацию подшипников скольжения, можно отметить, что они отличаются по разным признакам. В первую очередь различают представленные детали по конструкционным особенностям. Они могут быть разборными и неразборными. По области применения подшипники могут быть бытовыми и промышленными. Они отличаются размерами, принципом работы и установки.

Кроме того, представленные в продаже подшипники отличаются материалом корпуса и втулки. Как уже было сказано, отличается и смазочный состав внутри системы. Еще одной классификацией является различие деталей по принципу воспринимаемой нагрузки. В соответствии с этой характеристикой различают три основных типа подшипников скольжения:

• Упорные. Они воспринимают осевые силы, которые направлены параллельно оси цапфы. Такие конструкции часто называют подпятниками.
• Радиальные. Такие конструкции предназначены для работы в условиях радиальной нагрузки. На ось цапфы в этом случае действует перпендикулярная нагрузка.
• Радиально-упорные. Универсальный тип конструкции. Они воспринимают как осевые, так и радиальные нагрузки.

В зависимости от характеристик представленных приборов, определяется и их область применения.

Выбор производителя

Рассматривая особенности конструкции подшипников скольжения, стоит отметить, что она может несколько отличаться в зависимости от подходов к производству. Их производят из разных материалов. От этого зависит область применения и срок эксплуатации изделий.

Сегодня одним из крупнейших отечественных производителей представленных деталей является Тамбовский завод подшипников скольжения. Здесь применяют самые современные технологии изготовления конструкций из биметалла. Компания специализируется на производстве подшипников скольжения для двигателей тракторов, автомобилей, тепловозов, комбайнов, судов, а также для компрессоров больших производств. Изготовление продукции выполняется на современном оборудовании известных зарубежных компаний.

Продукция завода применяется в двигателях таких транспортных средств:

• ГАЗ.
• М-412.
• ВАЗ.
• ЗАЗ.
• ЯМЗ.
• ЗИЛ.

Также представлен большой выбор подшипников для двигателей тракторов. Втулки для коленчатого вала имеют размеры:

• Ширина – 14-102 мм.
• Диаметр – 24-135 мм.
• Толщина – 1,5-6,1 мм.

Активно сотрудничая с производителями различных транспортных средств и агрегатов, Тамбовский завод постоянно совершенствует конструкции подшипников. Это позволяет удовлетворить растущие требования покупателей.

Кроме этого, производителя на отечественном рынке представлен большой выбор подшипников скольжения иных производителей, например, ООО «Дайдо Металл Русь», Zollern Company и т. д. Присутствие на рынке конкуренции приводит к постоянному совершенствованию конструкций, способствует применению новых материалов, технологий в процессе изготовления подшипников.

Достоинства и недостатки

Существует ряд достоинств и недостатков подшипников скольжения. К положительным характеристикам конструкции можно отнести:

• Простая конструкция, поэтому стоимость этой разновидности деталей относительно невысокая. Для малонагруженных и тихоходных машин подшипник изготавливают в виде простой втулки.
• Надежность в процессе эксплуатации. Подшипники скольжения применяют даже в высокоскоростных приводах. При этом конструкция у них достаточно надежная, что позволяет эксплуатировать такую деталь в течение длительного времени.
• Способны принимать и выдерживать большие динамические нагрузки. Конструкция не боится ударов, вибраций. Это объясняется большой площадью рабочей поверхности, которая принимает нагрузку. Слой смазки оказывает демпфирующий эффект. Он располагается между вкладышем и валом, что также значительно продлевает срок эксплуатации изделия.
• Подшипники издают при работе низкий уровень шума. На любой скорости система функционирует практически беззвучно.
• Радиальные размеры сравнительно небольшие.
• При использовании разъемных конструкций можно устанавливать на шейки валов сложной формы, например, коленчатого вала. При этом не нужно демонтировать зубчатые колеса, шкивы и прочие детали, размещенные на иных цапфах.

Конструкция подшипников скольжения имеет и определенные недостатки:

• В процессе эксплуатации проводится постоянный контроль системы. Это объясняется необходимостью присутствия в конструкции смазки. В противном случае может произойти перегрев системы. Если смазка перестанет поступать к трущимся элементам, произойдет его поломка.
• Осевые размеры довольно большие. Это необходимо для увеличения рабочей площади рабочей поверхности конструкции. Она воспринимает нагрузку.
• В период пуска наблюдаются значительные потери мощности из-за трения. Такое может случиться при использовании некачественной или неподходящей смазки.
• Эксплуатационные расходы сравнительно высокие. Это объясняется необходимостью применения большого количества смазки. Также проводится остановка агрегатов для проведения чистки и охлаждения системы. Это приводит к простоям оборудования.
• Система в период пуска оказывает влияние на износ поверхности цапфы. Это особенно заметно при использовании некачественной смазки.

Материалы вкладышей

Вам будет интересно:Производственные технологии: описание понятия, разработка, развитие, функции

Рядом специфических качеств отличаются подшипники скольжения. Материалы подшипников скольжения должны удовлетворять ряд требований. Они должны:

• Быть износостойкими и характеризоваться высокой сопротивляемостью к заеданию при неправильной смазке. Особенно это заметно в период старта, разгона и торможения.
• Быть устойчивыми к хрупкому разрушению, которое может возникнуть из-за ударов. Также материалы должны быть наделены высокой сопротивляемостью усталости.
• Обладать низкий показатель трения.
• Иметь высоким значением теплопроводности.
• Характеризоваться низким коэффициентом расширения при повышении температуры.

Втулка – это сменная деталь подшипника скольжения. Она должна изготавливаться из прочных, высококачественных материалов. Именно вкладыши изнашиваются в конструкции быстрее всего. Они принимают на себя основные нагрузки. Если бы изнашивалась цапфа, ее замена и восстановление стоили бы на порядок дороже. Поэтому к ее качествам выдвигают повышенные требования.

Чем тверже поверхность цапфы, тем надежнее механизм. Поэтому эта часть подшипника обычно упрочняется или закаливается. Вкладыши же могут быть как металлическими, так и неметаллическими. В отдельную категорию выделяют металлокерамические втулки.

Металлические разновидности материалов – это бронза, баббиты, сплавы алюминия, цинка, специального антифрикционного чугуна. Выбор материала зависит от области применения подшипника, особенностей его эксплуатации.

Металлические вкладыши

Из различных металлов и сплавов могут изготавливаться подшипники скольжения. Материалы подшипников скольжения соответствуют требованиям стандартов. Для изготовления втулок могут применяться следующие металлы:

• Бронза. Этот тип вкладышей применяют при больших нагрузках, а также средних скоростях вращения. Самым высоким антифрикционным эффектом в этой группе обладают оловянные сплавы бронзы. Если этот металл сочетать с алюминием или свинцом, цапфа будет быстро изнашиваться. Поэтому подобные сплавы монтируют только на закаленные разновидности опорного участка вала. Сплавы бронзы и свинца применяют в том случае, если на конструкцию действуют ударные нагрузки.
• Баббитовый сплав. Он создан на основе олова или свинца. Такой материал применяют для изготовления втулок в ответственных конструкциях, которые работают в сильно или средне нагруженных условиях. Это один из лучших антифрикционных металлов, так как он стоек к заеданию, отлично прирабатывается в своем узле. Но его прочность невелика. Поэтому баббит заливается тонким слоем на твердую основу втулки из чугуна, стали или бронзы.
• Чугун. Применяются антифрикционные разновидности материала. Они подходят для использования в тихоходных малоответственных механизмах.

Металлокерамика

Сменная деталь подшипника скольжения может изготавливаться из металлокерамики. Этот материал изготавливают в процессе прессования и спекания меди и железа в порошкообразном виде. В состав добавляется графит, свинец или олово.

Это пористый материал, который предварительно насыщают расплавленным маслом. Это позволяет системе долго работать без замены смазочного материала. Вкладыши из металлокерамики применяют в тихоходных машинах, в местах, куда сложно подвести смазку.

Неметаллические вкладыши

Втулки могут быть изготовлены из неметаллических материалов. Для этого применяются специальные антифрикционные пластмассы. Также в этих целях могут быть использованы древеснослоистый пластик и резина. Такие разновидности вкладышей устойчивы к заеданию, нетребовательны к смазочным составам. Они хорошо прирабатываются в узле. Область применения этих подшипников специфична. Так как смазывать систему можно практически водой, это позволяет использовать подшипник в пищевой промышленности и ряде других отраслей.

Источник

Подшипники – Машиноведение

Разница между подшипниками скольжения, шариковыми и роликовыми подшипниками

Блоки палубы развиваются. Подшипники постоянно совершенствуются, поскольку производители стремятся минимизировать трение в различных случаях нагрузки.

Типы подшипников

Помимо количества шкивов, блоки также можно классифицировать по их подшипникам.

  • Подшипники скольжения : Хотя само название звучит довольно расплывчато, это гладкие, твердые поверхности, которые
перемещаются друг по другу. Шкив вращается вокруг центральной втулки.

  • Шариковые подшипники : Маленькие сферические шарики имеют небольшой контакт между поверхностями, что приводит к низкому трению. Однако поверхности шариков могут деформироваться при больших нагрузках, что приведет к заклиниванию блока,

• Роликовые подшипники : «Ролики» представляют собой небольшую трубку, расположенную вокруг центра подшипника.
    Ролики – это «компромисс» между плоскостью и шариками. Ролики изнашиваются быстрее, чем шарикоподшипники, но могут выдерживать более высокие нагрузки, поскольку имеют большую площадь контакта.

Different applications

Подшипники скольжения

В первых блоках ( и оригинальный! ) использовались подшипники скольжения, но они постепенно уступают место подшипникам с более высокими эксплуатационными характеристиками. Подшипники скольжения имеют наименьшее количество движущихся частей. Долгий срок службы и низкие эксплуатационные расходы при тяжелых нагрузках являются основными преимуществами подшипников скольжения.

Металлические или пластмассовые шкивы накатываются непосредственно на металлические штифты или втулки. Подшипники скольжения часто состоят из пластиковой поверхности и металлического корпуса. Другой распространенный тип подшипника скольжения будет использовать втулку из мягкой бронзы и полированный стальной вал. Их статическая способность и способность выдерживать высокие нагрузки делают подшипники скольжения подходящими для крюков, ахтерштагов, полозьев и поворотных блоков фала. Однако полный контакт между двумя поверхностями приводит к большему трению, что снижает их потенциальную скорость движения.

Шариковые подшипники

Шариковые подшипники стали ответом на уменьшение этого трения, и они очень хорошо справляются с этой задачей. Однако малая контактная поверхность шариков, которая так сильно снижает трение, является и их самым большим недостатком, т.е. точечная нагрузка на шарики может привести к сжатию, при больших нагрузках и заклиниванию блока. Шариковые подшипники представляют собой высокопроизводительные блоки, подходящие для работы на высоких скоростях, но их размер и вес значительно увеличиваются по мере увеличения нагрузки. Таким образом, НИОКР по опорным подшипникам на данном этапе не были завершены.

Роликовые подшипники

Роликовые подшипники представляют собой компромисс между подшипниками скольжения и шариковыми подшипниками. Ролики обеспечивают низкое трение при высоких рабочих нагрузках. Линии с большой нагрузкой работают быстрее, плавнее и легче регулируются по сравнению с блоком подшипников скольжения. Они также могут быть меньше и легче блока шарикоподшипников при той же рабочей нагрузке из-за увеличенного контакта между роликами и ступицей.

Используемые на парусных судах длиной от 35 футов, эти блоки оптимальны для грота, поводков, ахтерштагов, кормовых оттяжек и галсов.

В блоках больших лодок используются шариковые и роликовые подшипники. Роликовые подшипники принимают на себя основные нагрузки линии, а шарикоподшипники устанавливаются по обеим сторонам, чтобы шкив работал плавно даже при внеосевых нагрузках. Это можно увидеть в «двухступенчатой ​​подшипниковой системе» основных блоков Ronstan.

Из чего сделаны подшипники?

Шариковые и роликовые подшипники обычно изготавливаются из следующих материалов:

Делрин — Обычно встречается в палубных блоках и известен как «ацеталь». Это термопласт, специально разработанный для высокого сжатия, но низкого растяжения, поэтому подходит для низких нагрузок.

Torlon-  Это коммерческое название, данное высокоэффективному термопластичному композитному материалу, предлагающему улучшение характеристик шаров Delrin.

Керамика-  Керамические шарикоподшипники невероятно прочны и могут быть отполированы до невероятно гладкой поверхности. Это позволяет им справляться с чрезвычайно тяжелыми нагрузками с очень низким трением, но их стоимость обычно ограничивает их блоками уровня Гран-при.

На протяжении многих лет основу большинства моделей блоков составляли тяжелые пластмассы с боковыми пластинами из алюминия или нержавеющей стали, которые использовались для передачи нагрузки. По мере роста вычислительной мощности проектировщики точно моделировали критически важные траектории нагрузки, чтобы обеспечить достаточную прочность современных легких композитных материалов. Сегодня блоки легче и меньше, чем те, которые использовались десять лет назад, что делает их идеальными для более тонких высокотехнологичных тросов/веревок.

Возможно, еще один шаг этой эволюции – текущий сдвиг в сторону веревочных блоков
и напермы наклона на петли Dyneema®.

Это всего лишь современная эволюция блока подшипников скольжения, но он
вызвал яростные споры: настоящий ли это блок или просто фрикционный шкив?

  Оставьте свое мнение ниже!

Подшипники скольжения превосходят подшипники качения

Подшипники скольжения или скольжения заменяют подшипники качения в широком спектре продуктов, включая насосы, ветряные турбины и оборудование для сельского хозяйства и строительства. Когда-то считалось, что для сложных деталей требуются сложные подшипники качения, но конструкторы узнают, что простота конструкции подшипников скольжения имеет свои преимущества.

Это не означает, что подшипники скольжения подходят для любого применения, где в настоящее время устанавливаются подшипники качения. Чрезвычайно точное расположение вала или требования к низкому трению, например, могут исключить использование подшипников скольжения.

Но во многих случаях замена традиционных подшипников качения современными подшипниками скольжения дает пользователям как технологическое, так и конкурентное преимущество. При правильном применении подшипники скольжения экономят вес и место, выдерживают большую нагрузку, требуют меньше обслуживания и лучше гасят вибрацию, чем их аналоги с элементами качения.

Ведущими тенденциями замены являются бывшие пользователи игольчатых подшипников, которые говорят, что подшипники скольжения легче приспосабливаются к небольшим изменениям размеров в корпусах и валах. Бывшие пользователи более крупных шариковых и роликовых подшипников также получают значительную экономию от использования подшипников скольжения.

Автомобильные инженеры уже преобразовали подшипники качения в подшипники скольжения в насосах, системах рулевого управления, компрессорах кондиционеров, коромыслах двигателей, дроссельных заслонках, коробках передач и трансмиссиях. А на горизонте — переработанные тормоза, карданные шарниры, генераторы и стартеры. Аналогичные изменения внесли конструкторы ветряков и сельскохозяйственной техники.

Уменьшение веса
Одним из факторов, привлекающих конструкторов к использованию подшипников скольжения, является стоимость. Сложная, многокомпонентная и прецизионная конструкция подшипников качения может сделать их на 25–400 % дороже, чем подшипники скольжения. Инструмент, необходимый для установки прецизионных подшипников качения, является еще одной существенной статьей расходов; инструмент для подшипников скольжения стоит на 50–75 % меньше.

В некоторых отраслях, таких как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, дизайнеры также могут придавать денежную ценность снижению веса. Автопроизводители были особенно агрессивны в сокращении веса для достижения целей топливной экономичности. По некоторым оценкам, каждый килограмм веса, снятого с автомобиля, приводит к экономии от 1 до 2 евро для производителя оригинального оборудования.

Типичный подшипник скольжения весит в два раза меньше веса игольчатого роликоподшипника со штампованным наружным кольцом аналогичного размера. В зависимости от производителя, аналогичные игольчатые роликоподшипники с механически обработанными кольцами могут весить почти в пять раз больше, чем сопоставимые подшипники скольжения, а радиальные шарикоподшипники могут весить до 14 раз больше. Уменьшение веса может показаться незначительным, когда отдельные подшипники весят от 10 до 140 г, но они накапливаются по мере увеличения размера и количества подшипников.

Помимо веса самих подшипников, конструкторы должны учитывать вес и сложность корпуса. Стандартная толщина стенки подшипников скольжения от 1 до 2,5 мм позволяет разработчикам подрезать корпуса подшипников для снижения веса и затрат на сырье. Переход на цельные подшипники скольжения также избавляет от стопорных колец, механически обработанных заплечиков и других удерживающих элементов качения, которые увеличивают вес подшипника.

Сохранение контакта
Поскольку подшипники скольжения имеют гораздо большую площадь контакта с поверхностью, чем подшипники качения, конструкторы могут сэкономить место и деньги, используя меньшие подшипники скольжения, которые выдерживают большие нагрузки. Например, типичный подшипник скольжения размером 20 × 23 × 15 мм может иметь динамическую нагрузку 42 кН и статическую нагрузку 75 кН. Сопоставимый игольчатый подшипник со штампованным наружным кольцом размером 20 × 26 × 16 мм будет иметь типичную динамическую и статическую грузоподъемность 12,7 кН и 20,1 кН соответственно.

Подшипники скольжения также лучше выдерживают ударные нагрузки, например, в системе подвески на неровной дороге. В таких условиях подшипники качения могут быть подвержены усталостным повреждениям и бринеллированию — постоянным вмятинам на дорожке качения, которые образуются, когда нагрузки на тело качения превышают предел упругости материала дорожки качения.

Туфли на шпильке могут нанести такой же ущерб полу, но туфли на плоской подошве, которые носил тот же человек, не оставят следов. Такое же распределение нагрузки дает подшипникам скольжения значительное преимущество перед точечными нагрузками в подшипниках качения и, особенно, игольчатых, роликовых и шариковых подшипниках.

Прилегаемость материалов также позволяет подшипникам скольжения выдерживать большее смещение вала. Если подшипник качения специально не предназначен для компенсации, несоосность может увеличить износ и сократить срок службы, поскольку нагрузка сосредоточена на узкой площади контакта. Напротив, подшипники скольжения, даже при небольшом смещении, не концентрируют нагрузки на шариках или роликах, а распределяют их более равномерно.

Минимизация площади контакта — один из способов уменьшить трение, поэтому конструкторы традиционно выбирают подшипники качения для приложений с очень низким коэффициентом трения. Однако рассмотрение одного только трения может привести к тому, что конструктор выберет неподходящий подшипник.

Некоторые подшипники скольжения требуют периодической смазки, но многие из них имеют твердую смазку, встроенную в слой скольжения, что устраняет необходимость в дополнительной смазке, проверке резания и требованиях по техническому обслуживанию.

Подшипники качения могут работать не очень хорошо при определенных условиях колебаний. Большая масса их движущихся компонентов создает большую инерцию, чем более простые и компактные подшипники скольжения. Эту инерцию необходимо преодолевать всякий раз, когда подшипник меняет направление.

Кроме того, низкоамплитудные высокочастотные колебания могут повредить подшипники качения. Этот тип нагрузки концентрирует контактное напряжение на нескольких элементах подшипника и соответствующих дорожках качения, что приводит к усталостному разрушению и износу уплотнения.

Если угол колебания мал — меньше, чем результат деления 360° на количество тел качения в подшипнике — тела качения не будут перекрываться, и в зоне контакта может возникнуть недостаток смазки. При амплитудах колебаний до 90° смазка может взбиваться и разрушаться быстрее.

Подшипники скольжения, с другой стороны, распределяют циклические нагрузки по гораздо большей площади, скользя непосредственно по валу и существенно снижая контактные напряжения и риск усталости. Кроме того, отсутствуют тела качения, препятствующие течению смазки и усиливающие ее вспенивание.

Бесшумная работа, долгая работа
Подшипники качения могут быть шумными, причем уровень шума повышается по мере износа тел качения или потребления смазочных материалов. Относительно небольшая несоосность или перекос в элементах качения или дорожках качения вызывают вибрации, которые переходят в слышимый шум. Затем вибрации и шум дополнительно усиливаются соседними деталями внутри сборки.

Подшипники скольжения не имеют внутренних движущихся частей, так что там нечему дребезжать. Более того, современные передовые подшипники скольжения состоят из нескольких связанных слоев инженерных металлов и полимеров. Слоистая структура и сами материалы служат для поглощения вибраций. В результате снижается уровень шума от взаимодействия подшипника и вала.

Цельная конструкция также упрощает установку и техническое обслуживание подшипника. Просто вставьте его в корпус, и все готово. Неправильное обращение и сборка подшипников качения являются основными причинами повреждений и преждевременного выхода из строя.

При правильном проектировании и установке любой подшипник должен обеспечивать желаемую производительность в течение всего срока службы. Пользователи могут избежать преждевременных отказов, выбрав правильный подшипник для условий эксплуатации и выполняя соответствующее и своевременное техническое обслуживание.

Тем не менее, самосмазывающаяся конструкция многих подшипников скольжения может потребовать меньше обслуживания, чем требуется для подшипников качения. Кроме того, меньше деталей, которые могут изнашиваться или выходить из строя, что еще больше упрощает требования к техническому обслуживанию.

Роликовые подшипники в сравнении с шарикоподшипниками

Подшипники качения, антифрикционные шариковые или роликовые, обеспечивают механические средства противодействия радиальным и осевым нагрузкам во вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение валах. В этой статье кратко описаны оба типа, а затем приведены некоторые примеры, когда один тип может быть выбран вместо другого. Чтобы узнать больше о различных типах подшипников, обратитесь к нашему руководству по покупке подшипников.

Шарикоподшипники

Типичный шарикоподшипник состоит из внутренней и внешней дорожек качения, ряда сферических элементов, разделенных водилой, и, часто, экранов и/или уплотнений, предназначенных для предотвращения попадания грязи и смазки. При установке внутреннее кольцо часто слегка прижимается на вал, а внешнее кольцо удерживается в корпусе. Имеются конструкции для работы с чисто радиальными нагрузками, чистыми осевыми (упорными) нагрузками и комбинированными радиальными и осевыми нагрузками.

Шариковые подшипники имеют точечный контакт; то есть каждый мяч соприкасается с дорожкой на очень маленьком участке – теоретически в точке. Подшипники сконструированы таким образом, что небольшая деформация, создаваемая шариком при вкатывании в зону нагрузки и выходе из нее, не превышает предела текучести материала; ненагруженный мяч возвращается к своей первоначальной форме. Шариковые подшипники не имеют бесконечного срока службы. В конце концов, они выходят из строя из-за усталости, растрескивания или по ряду других причин. Они разработаны на статистической основе со сроком службы, при котором ожидается, что определенное количество выйдет из строя после определенного количества оборотов.

Производители предлагают однорядные радиальные подшипники четырех серий со стандартным диаметром отверстия. Радиально-упорные подшипники рассчитаны на то, чтобы выдерживать осевую нагрузку в одном направлении, и могут быть сдвоены для восприятия осевой нагрузки в двух направлениях.

Соосность вала и подшипника играет решающую роль в сроке службы подшипника. Для большей устойчивости к несоосности используются самоустанавливающиеся подшипники.

Для увеличения допустимой радиальной нагрузки держатель подшипника исключается, а пространство между дорожками качения заполняется таким количеством шариков, которое поместится — так называемый подшипник с полным комплектом. Износ в этих подшипниках выше, чем в подшипниках с водилами, из-за трения между соседними телами качения.

В критических случаях, когда биение вала является проблемой, например, в шпинделях станков, подшипники могут быть предварительно нагружены, чтобы компенсировать любой зазор в подшипниковом узле, который уже имеет жесткие допуски.

Роликовые подшипники

Подобно шарикоподшипникам, роликовые подшипники имеют линейный, а не точечный контакт, что обеспечивает большую грузоподъемность и более высокую ударопрочность. Сами ролики бывают нескольких форм: цилиндрические, сферические, конические и игольчатые. Цилиндрические роликоподшипники выдерживают только ограниченные осевые нагрузки. Сферические роликоподшипники могут компенсировать несоосность и большее усилие, а в сложенном виде – усилие в любом направлении. Конические роликоподшипники могут выдерживать значительные осевые нагрузки. Игольчатые подшипники, вариант цилиндрических роликоподшипников, могут выдерживать высокие радиальные нагрузки для своего размера и могут быть изготовлены как упорные игольчатые подшипники.

Роликовые подшипники доступны в виде полнокомплектных конструкций, и игольчатые подшипники почти всегда относятся к этому типу. Игольчатые подшипники особенно эффективны при возвратно-поступательном движении, но трение будет выше из-за трения роликов о ролики.

При использовании цилиндрических роликоподшипников на валах с угловым смещением предпочтительно использовать два коротких роликоподшипника, установленных спиной к спине, а не один длинный роликоподшипник.

Выбор шарикового или роликового подшипника

Как правило, шариковые подшипники используются при более высоких скоростях и более легких нагрузках, чем роликовые подшипники. Роликовые подшипники лучше работают при ударных и ударных нагрузках.

обычно продаются в сборе и просто заменяются как узлы. Роликовые подшипники часто можно разобрать, а держатель роликов и ролики или наружные или внутренние кольца заменить по отдельности. Заднеприводные автомобили используют такое расположение передних колес. Преимущество этой конструкции заключается в том, что дорожки качения можно насаживать на валы и в корпуса для создания неразъемных узлов без риска повреждения самих роликов.

стандартизированы и могут использоваться производителями взаимозаменяемо. Роликовые подшипники стандартизированы менее формально, поэтому специалисту по техническому заданию необходимо обратиться к каталогу производителя, чтобы выбрать подшипник, подходящий для применения.

Подшипники качения изготавливаются с определенным внутренним зазором. Любая несоосность, которая просто выталкивает шарик из положения и удаляет этот внутренний зазор, не должна иметь большого влияния на срок службы подшипника. Роликовые подшипники более чувствительны к угловому смещению. Например, шариковый подшипник, работающий на умеренной скорости с достаточно свободной посадкой, может успешно работать при угловом смещении от 0,002 до 0,004 дюйма/дюйм. между подшипником и валом. Для сравнения, у цилиндрического роликоподшипника могут возникнуть проблемы, если несоосность превысит 0,001 дюйма/дюйм. Производители, как правило, указывают приемлемые диапазоны углового смещения для своих индивидуальных подшипников.

Резюме

В этой статье представлено краткое обсуждение различий между подшипниками качения. Для получения дополнительной информации о дополнительных продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие подшипники Артикул

• Что такое втулка? Взгляд на этот тип подшипника скольжения (он же подшипник скольжения)
Подшипники скольжения
• и шарикоподшипники — в чем разница?
• Все о шарикоподшипниках — что нужно знать
• Все о линейных подшипниках — что нужно знать
• Все о роликовых подшипниках — что нужно знать
• Все о подшипниках скольжения — что нужно знать
• Типы классификаций подшипников и принципы их работы
• Лучшие поставщики подшипников в США и ведущие мировые производители подшипников
• Все о ювелирных подшипниках — что вам нужно знать
• Стандартные размеры подшипников
• Бесплатные модели САПР для подшипников

Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Преимущества пластиковых линейных подшипников

Предпочитаете посмотреть вебинар? Вот: https://www. youtube.com/watch?v=SLXX4kHNp5s

Тема сегодняшнего вебинара — скольжение или качение: преимущества пластиковых линейных подшипников. Мы собираемся обсудить, как правильно внедрить пластиковые линейные подшипники скольжения в приложения, в которых вы, вероятно, больше знакомы с проектированием шарикоподшипников с рециркуляцией. Внедрение пластиковых линейных подшипников — это способ помочь вам увеличить срок службы вашего оборудования, снизить затраты и устранить потребность в смазке в ваших приложениях.

Эта презентация носит технический характер, и из нее можно сделать несколько основных выводов:

1. Как изготавливаются подшипники из композитного пластика
2. Чем то, что мы называем подвижным пластиком или искусственным пластиком, отличается от более простых коммерческих пластиков, доступных на рынке
3. Как они работают
4. Чем они отличаются от рециркуляционных шарикоподшипников
5. Как они могут помочь сократить время обслуживания и простоев, связанных со смазкой или сбоями, связанными со смазкой, в полевых условиях
6. Как они могут снизить затраты за счет самосмазывания
7. Как правильно внедрить пластиковые линейные подшипники в ваши конструкции
8. Различные примеры применения (чтобы вы могли лучше понять, когда и где использовать пластиковые подшипники)

В igus мы не обязательно изобретаем новые пластмассы, но мы разрабатываем новые трибологически оптимизированные композитные пластмассы, специально разработанные для подшипников.

Заметка о трибологии

Трибология — это ключевая компетенция, на которой igus фокусируется при создании движущихся пластиков. Мы изучаем сопрягаемые поверхности, включая износ и фрикционные характеристики этих систем. По сути, мы пытаемся разработать материалы, которые улучшают пластмассы для подшипников.

Многие из вас привыкли использовать детали, которые требуют масла и обслуживания. Если мы сможем снизить затраты на масло и износ, мы сможем снизить общую стоимость ваших систем и приложений.

Проектирование композитных пластиковых подшипников

Начнем с базовых полимеров. Эти полимеры могут представлять собой основу из ПОМ или ПА. Эти полимеры отвечают за основные механические свойства подшипника. Он определяет прочность сердцевины, грузоподъемность и пределы температуры сердцевины продукта.

К этому мы добавляем матрицу твердой смазки. Иногда это принимает форму наполнителей из ПТФЭ. Существуют и другие типы твердых смазочных материалов, иногда силикон, которые мы добавляем в материалы подшипников. Эти смазочные материалы отвечают за снижение трения в приложении.

Мы также добавляем в основной материал укрепляющие волокна и армирующие смеси, которые не только улучшают несущую способность, но и повышают износостойкость деталей. Этот подшипник сам по себе является лишь половиной уравнения в системе подшипников. Другая половина уравнения — это вал или рельс, на который опирается подшипник.

Противофаза и промывки

Противофаза возникает, когда перенос материала подшипника переходит в микрообработку вала.

Важно понимать, что однажды сделанный перенос не может быть смыт. Это основное преимущество пластиковых деталей. Эти детали хорошо работают в приложениях, которые погружаются в воду или подвергаются промывке.

На многих линиях розлива происходит промывка щелочью. Если вы пытаетесь использовать подшипники, требующие влажной смазки, как только на них распыляется промывочная жидкость, смазка подшипников вымывается из системы. Это выщелачивание означает, что для обслуживания всей линии вам потребуется повторно вводить смазку. Пластиковые подшипники не требуют этого и хорошо подходят для применений с химической промывкой или погружением в воду.

Геометрия пластиковых деталей

Многие люди привыкли видеть пластмассовые подшипники в виде простой втулки или фланца. Однако пластиковые линейные подшипники также могут иметь элементы внешнего диаметра, которые могут помочь предотвратить вращение в приложениях. Эти особенности могут удерживать детали механически фиксированными в осевом направлении.

Канавки являются важной характеристикой внутреннего диаметра (ID) пластиковых подшипников igus. Канавки служат двум целям. Во-первых, это грязные каналы. Если ваше приложение сильно загрязнено грязью, почвой или частицами, канавки могут действовать как каналы для этого носителя. Что еще более важно, они могут уменьшить тепловое расширение внутреннего диаметра подшипника по направлению к валу. Это означает, что мы можем производить детали с более жесткими допусками и меньшим зазором в приложении, чем вы могли бы производить со стандартным подшипником скольжения. Стандартный подшипник скольжения, когда он набухает, будет двигаться только в одном направлении. Это к валу, что может привести к выходу из строя подшипника. Таким образом, канавки на внутреннем диаметре являются важной особенностью пластикового подшипника из термопласта.

Сравнение пластмасс igus с обычными пластмассами

На приведенной выше диаграмме показано сравнение трения между обычными пластиками и композитным пластиком, который мы называем iglide J, который является специалистом по линейным подшипникам из линейки движения igus. пластмассы.

Обратите внимание, как фрикционные характеристики отличаются от более простых пластиков справа, таких как PEEK или POM. Вы увидите, что iglidur J имеет лучшее трение на анодированном алюминии и цементируемой стали, которая, вероятно, является наиболее распространенным материалом для валов линейных подшипников. Достижения трибологии блещут по сравнению с простыми пластмассами не только трением, но и износом.

Итак, мы обсудили, как изготавливаются пластиковые подшипники, как работает эта технология и чем они отличаются от более простых пластиков. Теперь для нас очень важно сравнить их с наиболее распространенными системами линейных подшипников, которые представляют собой шарикоподшипники с рециркуляцией.

Пластмассовые линейные подшипники и рециркуляционные шарикоподшипники

Существуют различия в трении между пластиковыми подшипниками скольжения и линейными рециркуляционными шарикоподшипниками. Шариковые подшипники с рециркуляцией имеют коэффициент трения 0,01, тогда как пластиковые подшипники скольжения имеют коэффициент трения от 0,16 до 0,25.

На приведенном выше слайде основные преимущества каждой части выделены зеленым цветом, а основные проблемы каждой части выделены красным.

Линейные рециркуляционные шарикоподшипники всегда требуют влажной смазки, которая может быть консистентной смазкой или маслом. Пластиковые подшипники не требуют внешней смазки, так как они самосмазывающиеся. А поскольку они не требуют смазки, как шарикоподшипники, они очень хорошо работают как в грязной, так и в чистой среде. Они обеспечивают снижение затрат и идеально подходят для легких применений, а также для коротких ходов. Пластиковые подшипники лучше подходят для позиционирования и захвата.

Рециркуляционные шарикоподшипники идеально подходят для высокоточных приложений или приложений, которые имеют высокие скорости в сочетании с высокими нагрузками. Они также предлагают преимущества в высококонсольных приложениях за пределами того, что мы называем соотношением 2:1, которое мы обсудим позже.

Благодаря низкому коэффициенту трения шарикоподшипники облегчают перемещение устройств с ручным приводом. Шариковые подшипники также имеют низкий зазор, поскольку в них используется технология качения вместо технологии скольжения.

Они могут быть изготовлены с меньшими допусками, так что они действительно хорошо подходят для таких условий, как станки, механическая обработка или перемещение мелких деталей в очень маленькие места.

Некоторые недостатки заключаются в том, что они могут быть непомерно дорогими для многих применений, у них есть проблемы с вибрациями, они требуют постоянного обслуживания и смазки и могут быть шумными. И они должны использовать закаленный вал.

Пластмассовые подшипники могут выполнять различные типы профилей движения, такие как линейные и вращательные. В то же время они имеют малый вес и могут использоваться на мягких валах, что очень важно во многих отраслях, где используется нержавеющая сталь. Для шарикоподшипников требуется закаленный вал 440c, который может подвергаться точечной коррозии и коррозии, тогда как для пластиковых деталей может использоваться нержавеющая сталь серии 300. Этот диапазон стали легче обрабатывать и имеет гораздо лучшую коррозионную стойкость.

Некоторые проблемы пластиковых деталей заключаются в том, что они имеют более высокие коэффициенты трения, чем шариковые подшипники, а также более высокие зазоры из-за того, что они скользят, а не катятся. Поскольку пластиковые подшипники не работают с таким же точечным контактом, как шарикоподшипники, они снижают поверхностное давление в любом конкретном приложении. Это делает их лучшими в условиях высоких статических нагрузок или приложений с ударными нагрузками, которые могут привести к застреванию шариков в валу, вызывая заедание – то же самое с вибрациями и краевыми нагрузками. Кроме того, шарикоподшипники не очень хорошо подходят для приложений с высокими ускорениями из-за инерции шариков.

Много раз я бываю у клиентов и вижу валы с повреждениями как в начале, так и в конце хода. В основном это происходит из-за высоких ускорений, когда двигатель начинает двигаться, но шарики из-за проблем с инерцией сначала начинают скользить, а затем догоняют по ходу движения. То же самое происходит во время процесса торможения или когда двигатель меняет курс. Шарики движутся в направлении, противоположном самому подшипнику, повреждая вал.

Пластиковые подшипники скольжения не имеют такой проблемы. Для профилей ускорения пластиковых деталей нет реальных ограничений. Не верьте на слово компании igus о пластмассовых подшипниках и о том, как они могут сэкономить и снизить затраты на техническое обслуживание. Нам нравится много говорить об этом, но практически любое исследование подшипниковых систем скажет вам, что проблема номер один в любой подшипниковой системе связана с неисправностями, связанными со смазкой. Это может быть связано с неправильным обслуживанием деталей, несвоевременным или неправильным введением смазки, а также с экологическими проблемами, когда использование смазки и грязи приводит к попаданию загрязняющих веществ в шариковый подшипник.

Поскольку композитные линейные пластиковые подшипники не требуют этих внешних смазок, основная проблема отказа, связанного со смазкой, отсутствует. Они также не требуют вспомогательного оборудования, необходимого для поддержания чистоты систем. Пластиковые подшипники не требуют специальных уплотнений или грязесъемников для предотвращения попадания смазки и/или пыли в систему. Они самоочищаются.

Если вы посмотрите на эту фотографию приложения ниже, вы увидите две составные направляющие линейной опоры, которые находятся в отрезной пиле для древесно-стружечных плит.

Вы можете видеть, что часть, по которой перемещаются подшипники, чистая. Это потому, что подшипники имеют свойство самоочищения. Если вы посмотрите на конец вала, где подшипники не перемещаются, вы увидите, что к нему прилипло загрязнение. Итак, важно отметить, что пластиковые подшипники самоочищаются. У них не будет проблем со смазкой, как у линейных шарикоподшипников.

Преимущество пластиковых подшипников по сравнению с шарикоподшипниками, которое иногда упускают из виду, — это снижение веса. Это важно не только для отраслей, где вы пытаетесь снизить вес, например, в автомобильной промышленности или салонах самолетов, но также важно в любом приложении, где у вас есть портальная система и одна ось линейного подшипника перемещается по другой. Важно снизить вес любой конструкции машины, что снижает инерцию и моменты в системе. Пластиковые подшипники снижают нагрузку на двигатели, шкивы или другие части оборудования. Вы также можете использовать пластиковые подшипники, чтобы снизить вес ваших конструкций.

Помимо снижения веса, пластиковые подшипники также имеют уникальную конструкцию, позволяющую уменьшить общий профиль линейной подшипниковой системы в конкретном приложении.

Как правильно использовать пластиковые линейные подшипники (Руководство по проектированию): Правило 2:1

Теперь я хотел бы рассказать о том, как правильно использовать пластиковые подшипники в ваших приложениях. Есть несколько ключевых моментов, которые необходимо учитывать при работе с подшипниками скольжения вместо подшипников качения, и мы рассмотрим их прямо сейчас.

Пожалуй, наиболее важным правилом, которое следует соблюдать при проектировании пластиковых подшипников скольжения или любого типа подшипников скольжения, в которых не используется смазка или смазка, является то, что мы называем правилом 2:1 (см. видео здесь). Правило гласит, что любая действующая на систему сила, которая обычно представляет собой движущую силу или полезную нагрузку, должна находиться в пределах расстояния, в два раза превышающего длину подшипника на рельсе, ближайшем к стороне привода на этом приводе. Рельс, который находится ближе всего к стороне привода, называется стороной с фиксированным подшипником. Мы называем дальнюю сторону стороной с плавающим подшипником.

Руководство по проектированию: фиксированные и плавающие подшипники

Квадратные или профильные направляющие проще всего настроить как плавающие подшипники. Мы просто либо удаляем пластиковые накладки по бокам или сверху, в зависимости от ориентации приложения, либо делаем пластиковые детали более узкими. Это позволяет детали нести нагрузку в направлении силы тяжести, но скользить и плавать по направлению к другому рельсу. Такая конструкция не только помогает с несоосностью, но и помогает оптимизировать систему по правилу 2:1.

В конструкциях с круглым валом или круглым рельсом в форме адаптера, размер которого будет таким же, как у шарикоподшипника с рециркуляцией, мы фактически уменьшаем внешний диаметр самого адаптера и добавляем небольшую выпуклость. Эта функция обеспечивает плюс-минус полградуса сглаживания углового смещения. Обычно поставляются уплотнительные кольца, которые помогают уменьшить любой шум, вызванный контактом металла с металлом адаптера, вращающегося внутри корпуса.

Самое важное в фиксированных и плавающих подшипниках и в том, как они могут улучшить вашу конструкцию, — это оптимизировать соотношение 2:1, что, в свою очередь, снижает мощность привода, необходимую системе для движения. Это сокращение увеличивает вероятность того, что вы сможете переместить свое приложение вручную. Вы также можете уменьшить размер двигателя. Это сводит к минимуму износ подшипника, а также увеличивает максимально допустимую скорость системы. В целом, вопреки тому, что вы могли бы подумать, плавающие подшипники помогают поддерживать лучшую точность и зазор в линейной системе. Эти подшипники также помогают компенсировать угловое смещение рельсов или валов.

Руководство по проектированию: Конфигуратор системы линейных подшипников

Чтобы инженерам было проще определять пластиковые подшипники и убедиться, что они будут правильно работать в своем приложении, igus предлагает экспертную онлайн-систему, которую мы называем Драйлин Эксперт 2.0. Вы можете выбрать геометрию, которую хотите использовать в своем приложении, а затем смоделировать ее в нашем программном обеспечении. После этой модели вы получаете ряд результатов и лучше понимаете, будут ли детали снова двигаться плавно. Вы также можете понять и получить представление о зазоре и износе в приложении, а также получить представление о движущей силе.

Одной из действительно важных функций этой программы является то, что вы можете двигаться. Вы можете указать системе, где находится центр тяжести вашего приложения и куда вы собираетесь его перемещать в своем приложении. Он будет измерять эти координаты от предварительно установленной нулевой точки, установленной в программном обеспечении, и после того, как вы введете ускорение нагрузки и ожидаемый срок службы, вы сможете сделать следующий шаг. Это действительно четкий способ увидеть это в самом программном обеспечении для моделирования.

После того, как вы введете все свои данные, пришло время проверить результаты, запросить номера деталей и загрузить файлы САПР прямо из Интернета. Эта система очень проста в использовании.

Применение пластиковых подшипников скольжения

Две основные отрасли производства пластмасс igus motion — это, безусловно, автоматизация лабораторий и работа с жидкостями. Многие различные лабораторные машины используют линейные пластиковые скользящие детали. Пипетки – еще один пример, но тот факт, что в них нет смазки, делает их действительно подходящими для любого типа использования, связанного с научными химическими веществами или химией. Там нет смазки для выщелачивания в образцы. Он поддерживает чистоту непосредственно в лаборатории.

Вот заявка на анализатор крови. На элеваторном механизме мы заменили шарикоподшипники, в первую очередь из-за того, что не было необходимости в масле. Они не только использовали пластиковые подшипники, но и соединили их с алюминиевыми валами, которые также являются лучшей сопрягаемой поверхностью для пластиковых скользящих деталей. Первоначальная экономия затрат для клиента составила 36 тысяч долларов в год по сравнению с ценой на подшипники. Таким образом, имелось не только техническое преимущество, но и ценовое преимущество. Такая экономия является частью миссии igus.

Помимо линейных деталей, в 3D-принтерах используется множество пластиковых втулок для поворотных и поворотных устройств, а также пластиковые ходовые винты и гайки.

Кроме того, одной из основных отраслей производства пластиковых композитных подшипников igus является производство упаковочного оборудования. Одним из классических применений являются сварочные клещи вертикальных формовочно-упаковочных машин. По сути, это машины с бункером над ним, который распределяет чипсы в пакет. Эти сварочные губки представляют собой детали, которые обычно закрываются при нагреве. Эти типы приложений могут быть неприятными средами, в зависимости от того, что упаковывает конечный пользователь. Упаковываемыми предметами могут быть агрессивные вещества, такие как лук, чипсы, мульча или всевозможные другие среды. Пластиковые подшипники, из-за отсутствия в них влажной смазки, процветают в этих приложениях.

Семейство продуктов drylin

Вот общий обзор семейства продуктов drylin от igus.

Начиная с верхнего левого угла, вы заметите ряд круглых деталей. Они взаимозаменяемы с рециркуляционными шарикоподшипниками. Мы также предлагаем алюминиевые, стальные и нержавеющие валы дюймовых и метрических размеров.

Ниже вы увидите drylin T, который взаимозаменяем с обычными профильными рейками, представленными на рынке, но опять же использует пластмассовые детали скольжения вместо шарикоподшипников.

Вверху в центре линейка продуктов, которую мы обсуждали немного ранее, — это наш набор инструментов drylin W, который представляет собой уникальное и гибкое предложение от igus с точки зрения различных геометрий, материалов для инженеров и установления нового стандарта для линейных изделие с подшипником.

Ниже вы увидите ременную передачу с двигателем. Напоминаем, что igus также может предоставить полностью приводное решение с зубчато-ременной передачей, приводом с ходовым винтом или зубчатой ​​рейкой с шаговым двигателем или двигателем постоянного тока, а также с кабелями.

Справа вверху — Drylin N, серия недорогих низкопрофильных линейных направляющих, а справа внизу — Drylin SD. Это наша технология винтового привода, которая доступна в трапециевидном, трапециевидном (с функциями нулевого люфта и антилюфта), а также сухом вращении, которое представляет собой нашу собственную запатентованную геометрию ходового винта с высокой спиралью.

Хотите обсудить применение линейных подшипников с экспертом по продукту? Свяжитесь с нами здесь, позвоните нам по телефону 1-800-521-2747 или посетите нашу страницу линейных подшипников и направляющих сегодня.

Подшипники > ENGINEERING.com

|

Подшипники
Персонал Опубликовано 23 октября 2006 г. |

Типы и применение подшипников

Введение Подшипники обеспечивают контакт скольжения или качения всякий раз, когда существует относительное движение между частями машины. Подшипники скольжения называют подшипниками скольжения, а подшипники качения часто называют подшипниками качения.

Подшипники, обеспечивающие контакт скольжения, делятся на три основных класса: радиальные подшипники, поддерживающие вращающиеся валы; упорные подшипники, воспринимающие осевые нагрузки на вращающиеся валы; и линейные подшипники, которые направляют движущиеся части по прямой линии. Радиальные подшипники также называются подшипниками скольжения, и они могут быть либо полными, либо частичными подшипниками скольжения. Первый имеет 360-градусный контакт с сопрягаемой поверхностью, тогда как последний имеет контакт менее 180°. Относительные перемещения между сопрягаемыми поверхностями подшипника скольжения могут происходить следующими способами:

1. Как чистое скольжение с любой смазывающей средой между подвижными поверхностями. 2. При гидродинамической смазке, когда образуется пленочное наслоение смазочной среды. 3. С гидростатической смазкой, когда смазочная среда вводится под давлением между движущимися поверхностями. 4. С комбинацией гидродинамической и гидростатической смазки.

Подшипники качения минимизируют трение, устраняя любое возможное скольжение между поверхностями подшипников и заменяя все контакты поверхностями качения. Они заменяют шарики или ролики пленкой гидродинамической или гидростатической жидкости, чтобы нести нагрузки с уменьшенным трением. В них используется сепаратор для разделения закаленных тел качения. Стандарты Ассоциации производителей подшипников качения (AFBMA) обеспечивают стандартизированные размеры, допуски и посадки шариковых и роликовых подшипников. Ниже приводится сводка преимуществ и недостатков подшипников скольжения по сравнению с подшипниками качения. Срок службы Преимущество Недостаток Тише в работе Высокое трение между сопрягаемыми поверхностями приводит к высокому энергопотреблению. Более низкая стоимость Более подвержен повреждениям из-за примесей в системе смазки. Требуется меньше места Более подвержен повреждениям из-за примесей в системе смазки. Подшипник не ограничивается усталостью. Имеют более строгие требования к смазке.

Подшипники скольжения Подшипники скольжения можно разделить на два типа: гидродинамические подшипники и гидростатические подшипники. Гидродинамические подшипники достигали подъемной силы между сопрягаемыми поверхностями за счет вклинивания смазки в зону контакта при относительно высокой скорости вращения. Недостатком такой конструкции является отсутствие смазки на поверхностях, когда вал начинает вращаться. Таким образом, механизмы, в которых используются подшипники этого типа, не должны подвергаться высокой нагрузке во время запуска. Гидростатические подшипники используют внешний источник для подачи смазки в контакт. Они используются в тяжелонагруженных и тихоходных машинах, где скорость вращения недостаточна для образования полной пленочной смазки. Ниже приводится сводка наиболее часто используемых подшипников скольжения; причем первые три являются гидродинамическими подшипниками, а последний – гидростатическими подшипниками.

Подшипники с кольцевыми канавками Подшипники этого типа имеют масляную канавку, проходящую по окружности вокруг подшипника. Масло поддерживается под давлением в канавке. Канавка разделяет подшипник на два более коротких подшипника, которые имеют тенденцию работать с немного большим эксцентриситетом. Эта конструкция чаще всего используется в коренных и шатунных подшипниках с возвратно-поступательной нагрузкой из-за равномерного распределения масла.

Подшипники давления Подшипники давления используют канавку на верхней половине подшипника. Канавка заканчивается острой перемычкой примерно на 45° от вертикали в направлении вращения вала. Масло закачивается в эту канавку под действием сдвига при вращении вала, а затем останавливается заслонкой. При работе на высоких скоростях эта ситуация создает высокое давление масла в верхней половине подшипника. Давление, создаваемое в масляной канавке и окружающей верхнюю половину подшипника, увеличивает нагрузку на нижнюю половину подшипника. Эта самогенерируемая нагрузка увеличивает эксцентриситет вала. Стабильность в условиях высокой скорости и низкой нагрузки может быть достигнута, если эксцентриситет увеличивается до 0,6 или выше. Основным недостатком этой конструкции является то, что грязь в масле будет сглаживать острые края заслонки и снижать эффективность создания высокого давления.

Многоканальные подшипники Иногда используются подшипники с несколькими канавками для увеличения потока масла. Прерывания в масляной пленке также, по-видимому, придают этому подшипнику некоторые достоинства как стабильной конструкции.

Гидростатические подшипники Гидростатические подшипники используются, когда условия эксплуатации требуют полной пленочной смазки, которая не может быть достигнута гидродинамически. Подшипник с гидростатической смазкой снабжается смазкой под давлением из внешнего источника. Преимущества гидростатического подшипника перед подшипниками других типов заключаются в более низком трении, большей грузоподъемности, большей надежности и более длительном сроке службы.

Подшипники качения Подшипники качения можно разделить на две различные конфигурации: упорные шариковые и роликовые подшипники. Они более желательны, чем подшипники скольжения, из-за их более низкого трения и меньшей потребности в смазке. Однако срок службы подшипников качения ограничен усталостной долговечностью материала, из которого они изготовлены, и типом используемой смазки. Типы подшипников качения группируются по форме тела качения: шарикоподшипники, цилиндрические роликоподшипники, конические роликоподшипники и игольчатые роликоподшипники. В каждом типе подшипников существуют вариации, и ниже обсуждаются только наиболее часто используемые из них.

Однорядный шарикоподшипник, не заполняющий паз Этот тип шарикоподшипника также известен как подшипник Конрада или подшипник с глубоким желобом. Это симметричный узел, способный воспринимать комбинированные радиальные и осевые нагрузки. Этот тип подшипника не является самоустанавливающимся, поэтому требуется точное выравнивание между валом и отверстием в корпусе.

Цилиндрический ролик Эти подшипники имеют сплошные или спирально навитые полые цилиндрические ролики. Свободное кольцо может иметь ограничительный фланец для обеспечения некоторого ограничения поперечного перемещения в одном направлении или может быть без фланца, чтобы кольца подшипника могли смещаться в осевом направлении по отношению друг к другу.

Конический ролик Конические роликоподшипники представляют собой разновидность цилиндрических роликов. Они удерживаются в точном выравнивании с помощью направляющего фланца на внутреннем кольце. Форма ролика коническая, а не прямолинейная цилиндрическая. Это позволяет выдерживать осевые нагрузки в дополнение к радиальным нагрузкам.

Игольчатый ролик Игольчатые подшипники характеризуются относительно небольшими размерами роликов. Диаметр игольчатого ролика обычно меньше ¼ дюйма. Длина игольчатого ролика может составлять от 3 до 10 его диаметра. Свободный ролик является наиболее широко используемым игольчатым роликом и не имеет встроенных дорожек. Ролики расположены непосредственно между валом и наружным отверстием подшипника.Этот тип подшипника способен выдерживать высокую радиальную нагрузку.

Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии с помощью Disqus.

Подшипник скольжения Объяснение – saVRee

Существует две основные категории подшипников, обычные и антифрикционные (качения) . Подшипники скольжения работают по принципу скольжения движения, в то время как подшипники качения работают по принципу качения движения.

Подшипники скольжения работают по принципу трения скольжения и используют без тел качения ; они, как правило, тише, чем подшипники качения, поскольку не имеют движущихся частей. Подшипники скольжения могут использоваться для вращательных или линейных применений. Например, вал, вращающийся в отверстии, представляет собой подшипник скольжения, используемый для ограничения вращательное движение; выдвижной ящик представляет приложение linear . Подшипники скольжения обычно выбирают для высоких нагрузок , низкоскоростных применений.

Простой подшипник

Простые подшипники также называют Сколщики , Тонкие пленки , Пленковые подшипники , Журнальные подшипники , подшипники белых металгидродинамические подшипники и гидростатические подшипники . К сожалению, эти термины не всегда применяются правильно, что приводит к путанице. Например, баббитовые подшипники изготавливаются из баббитового металла (сплав из мягкого металла ), но люди часто маркируют все подшипники скольжения « баббитовые подшипники », что неверно.

Металлические подшипники скольжения используются во многих крупных машинах, включая паровых турбин и большие морские двухтактные суда , но они также используются почти для всех двигателей внутреннего сгорания (ВС) , поскольку они позволяют устанавливать подшипник в виде двух или более отдельных частей.

Сферические подшипники скольжения используются, когда несоосность может затруднить использование подшипников других конструкций. Внутреннее кольцо подшипника свободно вращается внутри сферического наружного кольца , что позволяет подшипнику поворачиваться/вращаться, чтобы соответствовать ориентации вала. Другие типы сферических подшипников включают сферический роликоподшипник .

Сферический подшипник скольжения

Сферические подшипники скольжения классифицируются как « требующие обслуживания » или « необслуживаемые ».

Сферическая плоскость Необслуживаемые подшипники используют материал PTFE для разделения внутреннего и наружного колец; этот тип подшипника иногда называют подшипником PTFE на металле . ПТФЭ самосмазывается , и подшипник не требует технического обслуживания (добавлять смазку не нужно).

Подшипники сферические скольжения требует обслуживания необходимо периодически смазывать; этот тип подшипника иногда называют подшипником « металл на металле ».

Примечание

Ни один компонент или машина не требуют обслуживания. Фраза часто используется в маркетинговых целях, но она неточна. Если инженер выполняет какое-либо обслуживание подшипника по состоянию (визуальный осмотр, ультразвуковой контроль, анализ вибрации, термография), подшипник обслуживается. Если подшипник периодически проверяется и/или заменяется, он является частью программы технического обслуживания и, таким образом, обслуживается. Единственный случай, когда элемент «не требует технического обслуживания», — это когда он устанавливается и эксплуатируется до разрушения, без каких-либо проверок или технического обслуживания между установкой и выходом из строя.