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轴承作为机械产品的重要组成部分,在支撑旋转轴中发挥着重要作用。根据轴承中摩擦性质的不同,轴承分为滚动摩擦轴承(以下简称滚动轴承)和滑动摩擦轴承(以下简称滑动轴承)。这两种轴承在结构上都有自己的特点,在性能上也有自己的优缺点。在选择时,应综合考虑实际情况。以下是对滚动轴承和滑动轴承的比较性能的比较分析。
01
比较结构和运动方式
滚动轴承与滑动轴承最明显的区别在于是否有滚动体。
滚动轴承:有滚动体(球、圆柱形滚子、圆锥形滚子、滚针),通过旋转支撑旋转轴,因此接触部分为点,滚动体越多,接触点越多。滑动轴承:无滚动体,通过光滑的表面支撑旋转轴,因此接触部分为一个表面。
两种结构的差异决定了滚动轴承的运动模式是滚动,滑动轴承的运动模式是滑动,因此摩擦情况完全不同。
02
比较承载能力
一般来说,由于滑动轴承的压力面积较大,其承载能力一般高于滚动轴承,滚动轴承的冲击载荷不高,但由于润滑油膜的缓冲和振动吸收,完全液体润滑轴承可承受较大的冲击载荷。当转速较高时,滚动轴承中滚动体的离心力增加,以降低其承载能力(高速时容易产生噪声)。随着转速的增加,动压滑动轴承的承载能力增加。
03
摩擦系数与启动摩擦阻力的比较
滚动轴承的摩擦系数一般低于滑动轴承,值稳定。滑动轴承的润滑容易受到速度、振动等外部因素的影响,摩擦系数变化范围较大。
启动时,由于滑动轴承没有形成稳定的油膜,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很小。
04
适用于工作转速比较
滚动轴承受滚动离心力和轴承温升的限制,转速不宜过高,一般适用于中低速工作状态。由于轴承的加热和磨损,不完全液体润滑轴承的工作速度不宜过高。完全液体润滑轴承的高速性能非常好,特别是当静压滑动轴承采用空气作为润滑剂时,其转速可达1万r/min。
图 (a) 滚动轴承组成;(b) 滑动轴承
05
比较功率损失
由于滚动轴承摩擦系数小,其功率损失一般较小,小于不完全液体润滑轴承,但当润滑和安装不当时会急剧增加。完全液体润滑轴承的摩擦功率损失较低,但静压滑动轴承的总功率损失可能高于动压滑动轴承。
06
比较使用寿命
由于材料点蚀和疲劳的影响,滚动轴承的设计寿命一般为5~10年,或在大修期间更换。不完全液体润滑轴承的轴瓦磨损严重,需要定期更换。理论上,完全液体润滑轴承的使用寿命是无限的。事实上,由于应力循环,特别是动压滑动轴承,轴瓦材料可能会疲劳损坏。
07
旋转精度比较
滚动轴承由于径向间隙小,旋转精度一般较高。不完全液体润滑轴承处于边界润滑或混合润滑状态,运行不稳定,磨损严重,精度低。由于油膜的存在,完全液体润滑轴承具有较高的缓冲吸振精度。静压滑动轴承具有较高的旋转精度。
08
比较其他方面
滚动轴承使用油、脂或固体润滑剂,用量很小,高速时用量较大,油质的清洁度要求高,因此要求密封,但轴承更换方便,一般不需要修理轴颈。对于滑动轴承,除不完全液体润滑轴承外,润滑剂一般为液体或气体,用量很大,油质清洁度要求也很高,轴承轴瓦需要经常更换,有时还修复轴颈。
轴承的使用寿命严重缩短,导致轴承出现各种问题。