轴承作为机械产品中不可缺少的重要组成部分,对旋转轴起着重要的支撑作用。根据轴承摩擦性能的不同,轴承分为滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)和滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)。两种轴承在结构上各有特点,性能上也各有优劣。选择时要结合实际情况综合考虑。
滚动轴承和滑动轴承的比较
01
与结构和运动方式相比
滚动轴承和滑动轴承最明显的区别就是有没有滚动体。
滚动轴承有滚动体(滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针),旋转支撑旋转轴,所以接触部分是一个点。滚动体越多,接触点越多。
滑动轴承没有滚动体,转轴由光滑面支撑,所以接触部分是一个面。
两者结构的不同决定了滚动轴承的运动方式是滚动,滑动轴承的运动方式是滑动,所以摩擦情况完全不同。
02
承载能力比较
一般来说,滑动轴承由于承载面积大,承载能力一般比滚动轴承高,滚动轴承承载能力不高。而全液体润滑轴承由于润滑油膜起到缓冲和吸振的作用,可以承受较大的冲击载荷。当转速较高时,滚动轴承中滚动体的离心力会增大,其承载能力会降低(高速时容易出现噪音)。对于流体动压滑动轴承,承载能力随着转速的增加而增加。
03
摩擦系数和起动摩擦阻力的比较
一般情况下,滚动轴承的摩擦系数低于滑动轴承,数值稳定。但是滑动轴承的润滑容易受到转速、振动等外界因素的影响,摩擦系数变化很大。
启动时,由于滑动轴承尚未形成稳定的油膜,阻力大于滚动轴承,但静压滑动轴承的启动摩擦阻力和工作摩擦系数都很小。
04
适用运行速度的比较
滚动轴承由于受滚动体离心力和轴承温升的限制,转速不能太高,一般适用于中低速工况。由于轴承的发热和磨损,液体润滑不完全的轴承工作转速不宜过高。全润滑轴承的高速性能非常好,特别是静压滑动轴承以空气为润滑剂时,其转速可达100000 r/min。
05
功率损耗比较
滚动轴承由于摩擦系数低,其功率损失一般较小,比不完全液体润滑轴承小,但在润滑和安装不正确时会急剧增加。全润滑轴承的摩擦功率损失较低,但对于静压滑动轴承,由于油泵功率损失,总功率损失可能高于动压滑动轴承。
06
使用寿命对比
滚动轴承由于材料的点蚀和疲劳的影响,一般设计5~10年,或者大修时要更换。液体润滑不完全的轴承,轴瓦磨损严重,需要定期更换。理论上,完全润滑轴承的寿命是无限的。事实上,由于应力循环,特别是流体动力滑动轴承,轴承衬套材料可能会疲劳。
07
旋转精度比较
滚动轴承由于径向游隙小,旋转精度一般较高。不完全液体润滑轴承处于边界润滑或混合润滑状态,导致运转不稳定,磨损严重,精度低。由于油膜的存在,全润滑轴承可以缓冲和吸收振动,精度高。静压滑动轴承具有更高的旋转精度。
08
其他方面的比较
滚动轴承使用油、脂或固体润滑剂,用量少,高速时用量大,油的清洁度要求高,所以需要密封。但是轴承容易更换,一般不需要修轴颈。对于滑动轴承来说,除了液体润滑不完全的轴承外,润滑剂一般是液体或气体,要求油量大,清洁度高。轴瓦需要经常更换,有时还要修理轴颈。
滚动轴承和滑动轴承的选择
由于实际工况的复杂性和多样性,滚动轴承和滑动轴承的选择没有统一的标准。滚动轴承具有摩擦系数小、启动阻力小、灵敏、高效、标准化、互换性和通用性好、使用、润滑和维护方便等优点,在通用机械中得到广泛应用。滑动轴承本身有一些独特的优点,一般用在一些不可能、不方便或者使用滚动轴承没有优势的场合,比如以下几种情况。
01
径向空间尺寸有限或需要部分安装的地方。
滚动轴承在结构上有内圈、外圈、滚动体和保持架,径向尺寸较大,应用受到一定限制。当径向尺寸严格时,滚针轴承是可选的,必要时,需要滑动轴承。对于轴承不方便或不能从轴向安装,而必须分段安装的零件,应选用分体式滑动轴承。
02
高精度场合
当使用的轴承精度要求较高时,一般选择滑动轴承,因为滑动轴承的润滑油膜可以缓冲和吸收振动。当精度要求极高时,只能选择静压滑动轴承。滑动轴承广泛应用于精密和高精度磨床以及各种精密仪器中。
03
超载场合
滚动轴承,无论是滚珠轴承还是滚柱轴承,在重载下都容易发热和疲劳。因此,当负荷较大时,经常使用滑动轴承,如轧机、汽轮机、航空发动机附件和矿山机械。
04
其他场合
例如,当工作速度极高,冲击和振动剧烈,需要在水中或腐蚀性介质中工作时,也可以合理选择滑动轴承。
对于一种机械设备,滚动轴承和滑动轴承各有优缺点,应结合工程实际合理选用。以往大中型破碎机一般采用巴氏合金铸造的滑动轴承,因为可以承受较大的冲击载荷,而且耐磨、稳定。小型颚式破碎机采用滚动轴承,传动效率高,更灵敏,维修方便。随着滚动轴承制造技术的提高,目前大颚骨折多采用滚动轴承。