Опоры вращающихся валов в машинах и механизмах строятся в основном на двух типах подшипников: качения и скольжения. В подшипниках скольжения вал «идёт» по поверхности вкладыша, разделённый слоем смазки. В подшипниках качения между кольцами вращаются шарики или ролики, и движение обеспечивается в первую очередь за счёт качения.
Разница на первый взгляд незначительная, но именно она определяет, где лучше применить тот или иной тип опоры.
Подшипники качения
С развитием машиностроения выпуск подшипников качения стал массовым. Сегодня их применяют повсюду: от микромеханики и приборостроения до тяжёлой промышленности. Для каждого типоразмера уже известны рабочие параметры — максимальная нагрузка, предельная скорость вращения, долговечность. Инженеру остаётся лишь выбрать подходящий вариант из каталога.
Стандартизация сделала такие подшипники взаимозаменяемыми, что значительно удешевило их использование. Они удобны и просты в эксплуатации: сломавшийся подшипник можно заменить буквально «как батарейку» — без сложных восстановительных операций. В этом заключается их главное преимущество перед подшипниками скольжения, где износ вала и вкладышей требует ремонта и точной подгонки.
К достоинствам подшипников качения относят также:
- низкое трение при пуске;
- компактные осевые размеры;
- простоту подачи смазки;
- невысокую цену при массовом производстве.
Но есть и недостатки:
- большие радиальные размеры;
- рост сопротивления вращению на высоких скоростях;
- меньшая жёсткость, что иногда приводит к вибрациям.
К тому же срок службы ограничен количеством циклов нагружения, и чем выше скорость или нагрузка, тем быстрее подшипник изнашивается.
Подшипники скольжения
Современные высокоскоростные машины — турбины, центрифуги, шлифовальные станки — часто работают именно на подшипниках скольжения. Их демпфирующие свойства и устойчивость к вибрациям позволяют эксплуатировать оборудование при десятках тысяч оборотов в минуту. В условиях жидкостной смазки такие подшипники практически не изнашиваются, что делает их предпочтительными для долговременной работы, например, в турбогенераторах.
Ещё одно преимущество скольжения — гибкость в выборе материалов. Можно использовать пластмассы и сплавы, устойчивые к агрессивным средам. Существуют конструкции, которые работают с минимальной смазкой или вообще без неё. При этом они компактнее по радиальным размерам, имеют меньшую массу и могут быть выполнены разъёмными, что облегчает монтаж вала.
По своим свойствам подшипники скольжения напоминают надёжный «фундамент»: незаметны в работе, бесшумны, гасят удары и вибрации, но при этом обеспечивают стабильность всей конструкции. Их долговечность не зависит напрямую от частоты вращения или нагрузки. Однако эксплуатация требует соблюдения ряда условий: на холоде возрастает пусковой момент из-за загустения масла, тяжёлонагруженные узлы нуждаются в постоянной подаче смазки, а рабочая температура ограничена примерно 150 °C. Специальные синтетические масла расширяют этот диапазон, позволяя работать и при 300 °C.
Заключение
Выбор между подшипниками качения и скольжения всегда зависит от конкретной задачи. Там, где нужны простота, дешевизна и взаимозаменяемость, обычно выбирают качение. Но в условиях высоких скоростей, больших нагрузок или специфической рабочей среды предпочтение часто отдают скольжению.
Расхожее мнение о том, что трение скольжения всегда выше, нельзя считать универсальным. В условиях жидкостной смазки поверхности полностью разделены, и потери на трение оказываются сопоставимыми, а иногда и ниже, чем у подшипников качения.
Таким образом, оба типа подшипников сохраняют актуальность. Один даёт экономичность и удобство, другой — долговечность и устойчивость в сложных условиях. И задача инженера заключается не в выборе «лучшего вообще», а в поиске оптимального решения для конкретного механизма.
Автор статьи: Михаил Лысенко, зам. главного инженера по управлению проектами
Приглашаем в наш телеграм-канал
Заявки на конструкторские и технологические работы размещайте на нашем сайте
Получить консультацию по конструкторским и технологическим услугам можно по ☎ +7 (495) 127-72-03
С уважением, команда «Комплекс КАД»