Подшипник скольжения и качения в чем разница?

Сравнение плюсов и минусов рассматриваемых подшипников качения от подшипников скольжения

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

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

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

Основное отличие подшипников рассматриваемых типов

Главным является различие в реализованном типе трения.

Подшипники скольжения

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

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

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

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

Подшипники качения

В подшипниках качения реализовано трение качения.

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

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

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

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

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

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

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

Сравнение плюсов и минусов рассмотренных типов изделий

К бесспорным преимуществам подшипников качения относятся:

• необходим пусковой момент меньшего значения, что экономит расход энергии;
• более широкий сортамент (по размерам и типам);
• значительная часть изделий данного типа способна единовременно воспринимать разнонаправленные внешние нагрузки;
• по сравнению с подшипниками скольжения практически не нуждаются в ТО;
• существенно меньшие расходы смазочных материалов;
• повышенная точность работы шпинделей и валов;
• способность работы в более широком температурном диапазоне;
• возможность выбора специального типа изделия с учётом специфики предстоящей эксплуатации (агрессивные среды, пищевая продукция, высокие или низкие температуры℃).

Подшипник скольжения и качения чем отличаются

Подшипник является незаменимой деталью любого рабочего механизма, выполняя функцию сборочного узла. Применение подшипников считается крайне важным для опоры или упора вала. Это позволяет сохранять заданную степень жесткости при минимальном сопротивлении и трении.

Отмечают несколько типов таких конструкций, которые важно научиться отличать.

Подшипники качения: особенности и характеристики

Подшипник качения принято считать одним из самых востребованных и наиболее популярных узлов. Он используется во многих отраслях и отличается разными конструктивными особенностями. Выделяют несколько известных видов: роликовые, сферические, бочкообразные, игольчатые.

Такое изделие состоит из следующих компонентов:

— внутреннее кольцо;
— сепаратор, который называют обоймой.
— тела качения;
— внешнее кольцо;
— крышка защитного типа (имеется не во всех моделях).

Для изготовления представленной конструкции чаще всего используют сталь, поверхность которой имеет защитное антикоррозийное покрытие. Если приходится работать в агрессивной среде, тогда выбирают модели, выполненные из стекла.

Подшипник скольжения и качения: чем отличаются? По степени нагрузки модели качения делятся на радиальные (усилие перпендикулярно оси вала), упорные и радиально-упорные.

В зависимости от количества тел все подшипниковые узлы делятся на три группы: однорядные, двухрядные или многорядные. Два последних изделия выполняют функцию радиальных упорных конструкций или упорных, которым под силу справиться с огромным нагрузками.

Подшипники скольжения: особенности и характеристики

Подшипник скольжения имеет существенные отличия от предыдущего изделия. В этой конструкции трение осуществляется в процессе скольжения состыкованных плоскостей вала и втулки.

Представленная модель включает в себя следующие компоненты:

— корпус, который может быть нескольких типов – разъемный или неразъемный;
— втулка или вкладыш, выполненные из специального антифрикционного материала;
— смазывающее устройство.

Корпусная часть достаточно массивная и может быть изготовлена из различных материалов. Дополнительно она укомплектована одним или несколькими клапанами (масляные). Клапан играет важную роль и помогает подводить смазывающий материал на рабочую сторону вкладыша или втулки.

Во время смазывания конструкции под высоким давлением, за счет масляных станций, имеется отвод для уже отработанного масла. Такое масло снова попадает на станцию и на подшипник. В результате смазывающий материал считается циркулирующим.

Отличительные особенности

Купить подшипник качения в Москве или же выбрать подшипник скольжения? Чтобы сделать необходимую покупку, потребуется разобраться в вопросе: в чем заключается разница между этими двумя конструкциями?

Каждый из перечисленных типов имеет определенный набор преимуществ, с которыми нужно ознакомиться.

Модели скольжения имеют следующий список достоинств:

— Изделие отличается наличием разъемной конструкции. Это особенно важно в процессе эксплуатации узла для двигателей внутреннего сгорания. На коленчатый вал невозможно зафиксировать деталь качения.
— Наиболее практичное и экономное решение для использования на валах с большим диаметром.
— Возможность эксплуатироваться в условиях с повышенным уровнем влажности.
— Работа во время огромных вибрационных и ударных усилий.
— Возможность регулировки отверстия между вкладышем и валом.

Учитывая основные отличия такой модели, стоит ознакомиться с преимуществами модели качения:

— В процессе использования нет необходимости постоянно контролировать количество смазывающего материала.
— Меньшее вращение, а значит – и сила трения.
— При пуске сохраняются оптимальные показатели трения.
— Минимальный расход смазывающих материалов.
— Размеры моделей упорного типа намного меньше.

Каждый вид отличается определенными техническими характеристиками, за счет которых их принято использовать в той или иной сфере. Общая особенность этих конструкций заключается в предназначении – опора вала и создание минимального трения при эксплуатации.

Подшипник качения и скольжения: разница, виды, сферы применения

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

Подшипники качения

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

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

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

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

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

Применение подшипников качения и их отличия

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

• частота вращения конструкции;
• нагрузка на деталь;
• температура;
• смазывание;
• наличие вибраций и т. д.

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

Рассмотрим основные подшипники качения и скольжения и отличия между ними.

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

• радиальные шарикоподшипники;
• конические роликоподшипники;
• двухрядные сферические роликоподшипники;
• радиально-упорные шарикоподшипники и другие подтипы.

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

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

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

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

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

Подшипники скольжения

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

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

Отличие подшипников качения от подшипников скольжения

В любом механизме или машине различают два типа подвижных опор: опоры с трением скольжения и опоры с трением качения.

В первом случае происходит взаимное перемещение и взаимодействие рабочих поверхностей вала и корпуса, чаще всего разделённых вкладышем скольжения и смазочными веществами. Работа опоры происходит при чистом скольжении соприкасающихся деталей.

Во втором случае между взаимно подвижными поверхностями закладываются тела качения (шарики или ролики) и работа опоры происходит при трении качения. В этом случае вместо вкладышей из бронзы, баббитов пластиков или других материалов в опорах с трением качения устанавливаются шариковые или роликовые стальные подшипники.

В зависимости от характера нагружения вращающихся опор они называются радиальными, если опора воспринимает радиальные нагрузки, упорными, если опора воспринимает только осевые нагрузки, и радиально-упорными или упорно-радиальными подшипниками (в зависимости от того какие преобладают), если опора воспринимает радиальные и осевые нагрузки одновременно.

Каждый тип опоры характеризуется своими размерами, конструкцией, техническими условиями на изготовление, установку и эксплуатацию.

Подшипники качения и подшипники скольжения по-разному сопротивляются движению и так же по-разному определяют изнашивание элементов подвижных опор и поверхностей деталей машин. Тот или другой тип подшипника выбирается исходя из оценки технико-экономических условий эксплуатации машины или конкретных узлов.

Таблица 1. Сравнительные характеристики двух типов подшипников

От 0,7 до 2 диаметров вала

Малы (от 0,2 до 1 диаметра вала)

Обычно выше в 1,5-2 раза

малых и средних размеров

Низкая при массовом производстве

Как правило, силами самих предприятий с заказом соответствующих материалов

Специализированными подшипниковыми заводами

Необходимая точность изготовления

Способность выдерживать нагрузки:

Продолжение таблицы 1.

При трогании с места (стартовое)

Меньше в 5-10 раз

При умеренной скорости

Меньше в 2-4 раза

При очень высокой скорости и жидкой смазке (более 10000 об/мин)

Масло, мази, сухие смазки, воздух, вода

Условия создания самоустанавливаемости опор

Условия приработки новых опор и ввода и ввода в эксплуатационный режим.

Длительные (в сильно нагруженных и высокооборотных узлах — десятки часов)

Короткие (не более нескольких часов)

Преимущества подшипников качения перед подшипниками скольжения сводятся главным образом к значительно меньшему трению при трогании с места и при малых скоростях движения. Кроме того, подшипники качения имеют меньшие осевые размеры, конструктивно просто позволяют компоновать самоустанавливающиеся опоры, не требуют длительной и трудоёмкой индивидуальной подгонки вкладышей и их приработки, особенно в тех случаях, когда речь идёт о цапфах больших диаметров с высокими нагрузками, скоростями вращения, температурами.

При применении подшипников качения облегчается снабжение узлов машин смазкой, обслуживание и уход, обеспечивается сохранность посадочных поверхностей шеек валов и цилиндров, т.е. для абсолютного большинства опор целлюлозно-бумажного оборудования они имеют весьма большие преимущества.

Однако наряду с преимуществами подшипники качения обладают и рядом недостатков.

Так, крупно- и особокрупногабаритные подшипники, которые широко представлены в целлюлозно-бумажном оборудовании, изготовляются мелкими сериями и имеют весьма высокую стоимость. Подшипники качения уступают подшипникам скольжения по радиальным размерам, весу, жёсткости.

Весьма сложным является выбор подшипников качения при сочетании одновременно действующих высоких нагрузок и скоростей вращения. Известно, что увеличение скорости вращения и нагрузки влечёт за собой снижение долговечности (срока службы) подшипника. Если, например, нагрузка увеличивается на 25% против ранее принятой, то долговечность подшипника сокращается вдвое, а если нагрузка увеличивается вдвое, срок службы уменьшается в 10 раз.

Виды подшипников. Преимущества и недостатки

Что такое подшипник

Подшипник (от «под шип») — сборочный узел, являющийся частью опоры или упора и поддерживающий вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции.

То есть подшипник — это опора, которая воспринимает нагрузки и допускает относительное перемещение частей механизма в требуемом направлении.

По виду трения подшипники делятся на подшипники скольжения и подшипники качения.

В чем разница между подшипниками качения и подшипниками скольжения

В подшипниках качения главенствующую роль играет трение качения, т.к. трение скольжения между сепаратором и телами качения, как правило, невелико. Поэтому в подшипниках качения, по сравнению с подшипниками скольжения, наблюдаются значительно меньшие потери энергии, а также меньший механический износ.

Широкое применение подшипников качения обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с подшипниками скольжения меньшим моментом сопротивления вращению, особенно в начале движения, а также при малых и средних частотах вращения; большей несущей способностью на единицу ширины подшипника; полной взаимозаменяемостью; простотой эксплуатации; меньшим расходом смазочных материалов и цветных металлов; более низкими требованиями к материалам и термообработке валов.

Подшипники качения

Преимущества подшипников качения

1. сравнительно малая стоимость вследствие массового производства
2. малые потери на трение и незначительный нагрев при работе
3. высокая взаимозаменяемость, что облегчает монтаж и ремонт машин при эксплуатации
4. малый расход цветных металлов при изготовлении и смазочного материала при эксплуатации
5. малые осевые размеры

Недостатки подшипников качения

1. большие радиальные размеры
2. чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам
3. большая сопротивляемость вращению, шум и низкая долговечность на высоких скоростях вращения.

Подшипники качения состоят из:

• наружного и внутреннего колец с дорожками качения,
• тел качения (шариков или роликов),
• сепараторов, разделяющих и направляющих тела качения.

Сепаратор отделяет тела качения друг от друга и удерживает их на равном расстоянии. Большое влияние на работоспособность подшипника оказывает качество сепаратора. Сепараторы разделяют и направляют тела качения. В подшипниках без сепаратора тела качения набегают друг на друга. При этом кроме трения качения возникает трение скольжения, увеличиваются потери и износ подшипника. Установка сепаратора значительно уменьшает потери на трение, так как сепаратор является свободно плавающим и вращающимся элементом. Большинство сепараторов выполняют штампованными из стальной ленты.

По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В качестве тел качения используют шарики или ролики. Ролики могут быть тонкими и длинными, так называемые игольчатые ролики.

На что влияет разный тип тел качения?

Роликовые подшипники благодаря увеличенной контактной поверхности допускают значительно большие радиальные нагрузки, чем шариковые.

В то же время быстроходность роликовых подшипников ниже, чем шариковых, однако разница незначительная. Подшипники роликового типа обязательно требуют координации осей мест, на которые осуществляется посадка. Когда данный фактор обеспечить невозможно, появляется кромочное давление на дорожки, осуществляющие качение, что оказывает негативное влияние на качество данных подшипников.

Применение игольчатых подшипников позволяет уменьшить габариты (диаметр) при значительных нагрузках.

Виды подшипников качения

По виду тел качения

• Шариковые
• Роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные)

По типу воспринимаемой нагрузки

• Радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается).
• Радиально-упорные, упорно-радиальные. Воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала. Часто нагрузка вдоль оси только одного направления.
• Упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается).
• Линейные. Обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно. Встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники.
• Шариковые винтовые передачи. Обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения.

По числу рядов тел качения

• Однорядные
• Двухрядные
• Многорядные

По чувствительности к перекосам (по способности компенсировать несотносность вала и втулки):

• несамоустанавливающиеся, допускающие взаимный перекос колец до 8′.
• самоустанавливающиеся, допускающие взаимный перекос колец до 4º.

По материалу тел качений:

• Полностью стальные
• Гибридные (стальные кольца, тела качения неметаллические. Как правило, керамические)

При покупке подшипника также следует учитывать нагрузочную способность (или габариты) и точность подшипника.

Класс точности регламентирует величины предельных отклонений размеров, формы и расположения деталей подшипника. В зависимости от наличия требований к уровню вибраций, величине момента трения и других дополнительных технических требований подшипники разделяют на три категории — А, В и С. Обычно к подшипникам категории С не предъявляется никаких специальных требований. Следует отметить, что с повышением точности подшипника возрастает его стоимость.

СМАЗЫВАНИЕ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

способы подведения

— под действием центробежных сил

Подшипники скольжения

Достоинства подшипников скольжения

1. надежно работают в высокоскоростных приводах
2. хорошо воспринимают ударные и вибрационные нагрузки (большая площадь поверхности и демпфирование масляного слоя)
3. имеют небольшие радиальные размеры
4. допускают установку на шейки коленчатых валов
5. имеют относительно простую конструкцию

Недостатки подшипников скольжения

1. сравнительно большие осевые размеры
2. требуют постоянного контроля за наличием и качеством смазки
3. имеют значительные потери на трение в период пуска и при плохой смазке.

Чаще всего, подшипник скольжения состоит из корпуса с цилиндрическим отверстием, куда вставляется втулка из материала с антифрикционными свойствами. В такой конструкции. обычно, предусмотрена также система смазки, которая обеспечивает поступление смазочного материала в зазор между валом и втулкой подшипника.

Рабочие зазоры в подшипниках, работающих со смазкой, рассчитываются на основе гидродинамической теории. При этом, находится минимальная толщина слоя смазки в микрометрах, температура и давление в этом слое, а также расход смазочного материала. Подшипники различной конструкции, с различными значениями скорости вращения цапфы и в разных условиях эксплуатации могут характеризоваться различными типами трения, которое может быть сухим, граничным, гидродинамическим или газодинамическим. Следует заметить, что даже подшипники с гидродинамическим трением при пуске механизма некоторое время работают в режиме граничного трения.

Смазка относится к числу основных факторов, определяющих надежность и срок службы подшипника. Функцией смазки является: обеспечение минимального трения между подвижными частями, отвод избыточного тепла, защита от неблагоприятных внешних факторов. При этом, смазка может быть: жидкой (синтетические и минеральные масла или вода для подшипников из неметаллических материалов); пластичной (смазки с использованием литиевого мыла или сульфоната кальция); твердой (дисульфид молибдена, графит и пр.); газовой (азот или инертные газы). Самыми высокими эксплуатационными параметрами обладают самосмазывающиеся пористые подшипники, которые изготовлены по технологии порошковой металлургии. Такой пористый подшипник, будучи пропитанным маслом, в процессе работы нагревается и смазка выдавливается из пор в рабочий зазор на трущиеся поверхности. В нерабочем состоянии такой подшипник остывает и смазка снова уходит в его поры.

В зависимости от допустимого направления рабочих нагрузок, подшипники разделяют на осевые (упорные) и радиальные.