Zašto većina rudarskih mašina bira kotrljajuće ležajeve umjesto kliznih ležajeva?

Kao neizostavna i važna komponenta u mehaničkim proizvodima, ležajevi igraju važnu ulogu u podupiranju rotirajućih osovina. Prema različitim svojstvima trenja u ležaju, ležajevi se dijele na kotrljajuće ležajeve (nazivaju se kotrljajući ležaj) i klizne ležajeve (nazivaju se klizni ležaj). Dvije vrste ležajeva imaju svoje karakteristike u strukturi, a svaki ima svoje prednosti i nedostatke u performansama.

Poređenje kotrljajućih i kliznih ležajeva

1. Poređenje strukture i načina kretanja

Najočiglednija razlika između kotrljajućih ležajeva iklizni ležajevije prisustvo ili odsustvo kotrljajućih elemenata.

Kotrljajući ležajevi imaju kotrljajuće elemente (kuglice, cilindrične valjke, konusne valjke, igličaste valjke) koji se oslanjaju na svoju rotaciju kako bi poduprli rotirajuću osovinu, tako da je kontaktni dio točka, a što je više kotrljajućih elemenata, to je više kontaktnih tačaka.

Klizni ležajevinemaju kotrljajuće elemente i oslanjaju se na glatke površine za podupiranje rotirajućeg vratila, tako da je kontaktni dio površina.

 

Razlika u strukturi ta dva određuje da je način kretanja kotrljajućeg ležaja kotrljanje, a način kretanja kliznog ležaja klizanje, tako da je situacija trenja potpuno drugačija.

 

2. Poređenje nosivosti

Općenito, zbog velike površine ležaja kliznog ležaja, njegova nosivost je uglavnom veća od nosivosti valjkastog ležaja, a sposobnost valjkastog ležaja da podnese udarno opterećenje nije visoka, ali potpuno tečno podmazan ležaj može podnijeti veliko udarno opterećenje zbog uloge amortizacije i apsorpcije vibracija usljed filma mazivog ulja. Kada je brzina rotacije velika, centrifugalna sila valjkastih elemenata u valjkastom ležaju se povećava, a njegova nosivost se smanjuje (buka je sklona pojavi pri velikim brzinama). Kod dinamičkih kliznih ležajeva, njihova nosivost se povećava s većim brzinama.

 

3. Poređenje koeficijenta trenja i početnog otpora trenja

U normalnim radnim uslovima, koeficijent trenja kotrljajućih ležajeva je niži od koeficijenta trenja kliznih ležajeva, a vrijednost je stabilnija. Na podmazivanje kliznih ležajeva lako utiču vanjski faktori poput brzine i vibracija, a koeficijent trenja se značajno mijenja.

 

Pri pokretanju, otpor je veći od otpora kotrljajućeg ležaja jer klizni ležaj još nije formirao stabilan uljni film, ali početni otpor trenja i radni koeficijent trenja hidrostatičkog kliznog ležaja su vrlo mali.

 

4. Poređenje primjenjivih radnih brzina

Zbog ograničenja centrifugalne sile kotrljajućeg elementa i porasta temperature ležaja, brzina kotrljajućeg ležaja ne može biti previsoka i generalno je pogodan za radne uslove srednje i niske brzine. Kod nepotpuno tečno podmazanih ležajeva, zbog zagrijavanja i habanja ležaja, radna brzina ne bi trebala biti previsoka. Performanse pri velikim brzinama potpuno tečno podmazanih ležajeva su vrlo dobre, posebno kada se hidrostatički klizni ležajevi podmazuju zrakom, a njihove brzine rotacije mogu doseći 100.000 o/min.

 

5. Poređenje gubitka snage

Zbog malog koeficijenta trenja kotrljajućih ležajeva, njihov gubitak snage uglavnom nije velik, što je manje nego kod nepotpuno tečno podmazanih ležajeva, ali će se dramatično povećati kada se pravilno podmazuju i ugrade. Gubitak snage trenja kod potpuno tečno podmazanih ležajeva je nizak, ali kod hidrostatičkih kliznih ležajeva, ukupni gubitak snage može biti veći nego kod hidrostatičkih kliznih ležajeva zbog gubitka snage uljne pumpe.

 

6. Poređenje životnog vijeka

Zbog utjecaja korozije i zamora materijala, kotrljajući ležajevi su uglavnom projektovani na 5~10 godina ili se zamjenjuju tokom remonta. Pločice nepotpuno podmazanih tečnošću ležajeva su jako istrošene i potrebno ih je redovno mijenjati. Vijek trajanja potpuno podmazanih tečnošću ležajeva je teoretski neograničen, ali u praksi do zamora materijala ležaja može doći zbog cikličkog naprezanja, posebno kod dinamičkih kliznih ležajeva.

 

7. Poređenje tačnosti rotacije

Kotrljajući ležajevi uglavnom imaju visoku tačnost rotacije zbog malog radijalnog zazora. Nepotpuno tečno podmazan ležaj je u stanju graničnog podmazivanja ili miješanog podmazivanja, rad je nestabilan, habanje je ozbiljno, a tačnost niska. Zbog prisustva uljnog filma, potpuno tečno podmazan ležaj ublažava i apsorbuje vibracije sa visokom tačnošću. Hidrostatički klizni ležajevi imaju veću tačnost rotacije.

 

8. Poređenje drugih aspekata

Kotrljajući ležajevi koriste ulje, mast ili čvrsto mazivo, količina je vrlo mala, količina je velika pri velikim brzinama, čistoća ulja mora biti visoka, pa je potrebno zaptivanje, ali ležaj se lako zamjenjuje i uglavnom ne treba popravljati rukavac. Kod kliznih ležajeva, pored nepotpunog tečnog podmazivanja ležajeva, mazivo je uglavnom tečno ili gasovito, količina je vrlo velika, zahtjevi za čistoću ulja su također vrlo visoki, pločice ležaja treba često mijenjati, a ponekad se popravlja i rukavac.

 

Izbor kotrljajućih i kliznih ležajeva

Zbog složenih i raznolikih stvarnih radnih uslova, ne postoji jedinstveni standard za izbor kotrljajućih i kliznih ležajeva. Zbog malog koeficijenta trenja, malog otpora pri pokretanju, osjetljivosti, visoke efikasnosti i standardizacije, kotrljajući ležajevi imaju odličnu zamjenjivost i svestranost, te su jednostavni za upotrebu, podmazivanje i održavanje, te im se općenito daje prioritet pri odabiru, pa se široko koriste u općim mašinama. Sami klizni ležajevi imaju neke jedinstvene prednosti, koje se općenito koriste u nekim slučajevima kada se kotrljajući ležajevi ne mogu koristiti, nezgodno je ili nema prednosti, kao što su sljedeći slučajevi:

 

1. Veličina radijalnog prostora je ograničena ili instalacija mora biti podijeljena

Zbog unutrašnjeg prstena, vanjskog prstena, kotrljajućeg elementa i kaveza u strukturi, radijalna veličina kotrljajućeg ležaja je velika, a primjena je do određene mjere ograničena. Igličasti ležajevi su dostupni kada su radijalne dimenzije stroge, a po potrebi su potrebni i obični ležajevi. Za dijelove koji ne mogu imati ležajeve, ili se ne mogu montirati iz aksijalnog smjera, ili gdje se dijelovi moraju podijeliti na dijelove, koriste se razdvojeni obični ležajevi.

 

2. Prigode visoke preciznosti

Kada korišteni ležaj ima visoke zahtjeve za preciznost, obično se bira klizni ležaj, jer film mazivog ulja kliznog ležaja može ublažiti apsorpciju vibracija, a kada je tačnost izuzetno visoka, može se odabrati samo hidrostatički klizni ležaj. Klizni ležajevi se široko koriste za precizne i visokoprecizne brusilice, razne precizne instrumente itd.

 

3. Prilike s velikim opterećenjem

Kotrljajući ležajevi, bilo da se radi o kugličnim ili valjkastim ležajevima, skloni su zagrijavanju i zamoru u teškim uslovima rada. Stoga se klizni ležajevi najčešće koriste kada je opterećenje veliko, kao što je to slučaj u valjaonicama, parnim turbinama, priboru za avionske motore i rudarskim mašinama.

 

4. Druge prilike

Na primjer, radna brzina je posebno visoka, udarci i vibracije su izuzetno veliki, a potreba za radom u vodi ili korozivnim medijima itd., klizni ležajevi se također mogu razumno odabrati.

 

Za vrstu mašina i opreme, primjena kotrljajućih i kliznih ležajeva, svaki ima svoje prednosti i nedostatke, te ih treba razumno odabrati u kombinaciji sa stvarnim projektom. U prošlosti, velike i srednje drobilice uglavnom su koristile klizne ležajeve lijevane od babita, jer su mogli izdržati velika udarna opterećenja, bili su otporniji na habanje i stabilniji. Male čeljusne drobilice se uglavnom koriste s kotrljajućim ležajevima, koji imaju visoku efikasnost prijenosa, osjetljiviji su i lakši za održavanje. S poboljšanjem tehničkog nivoa proizvodnje kotrljajućih ležajeva, većina velikih čeljusnih lomilaca se također koristi u kotrljajućim ležajevima.