Zašto većina rudarskih strojeva 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 (nazivaju se kotrljajući ležaj) i klizne klizne ležajeve (nazivaju se klizni ležaj). Dvije vrste ležajeva imaju svoje karakteristike u strukturi, a svaki ima svoje prednosti i nedostatke u performansama.

Usporedba kotrljajućih i kliznih ležajeva

1. Usporedba strukture i načina kretanja

Najočitija razlika između kotrljajućih ležajeva iklizni ležajevije prisutnost ili odsutnost 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, pa je kontaktni dio točka, a što je više kotrljajućih elemenata, to je više kontaktnih točaka.

Klizni ležajevinemaju kotrljajućih elemenata 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, pa je situacija trenja potpuno drugačija.

 

2. Usporedba nosivosti

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

 

3. Usporedba koeficijenta trenja i početnog otpora trenja

U normalnim radnim uvjetima, koeficijent trenja kotrljajućih ležajeva je niži od koeficijenta trenja kliznih ležajeva, a vrijednost je stabilnija. Na podmazivanje kliznih ležajeva lako utječu vanjski čimbenici poput brzine i vibracija, a koeficijent trenja uvelike varira.

 

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

 

4. Usporedba primjenjivih radnih brzina

Zbog ograničenja centrifugalne sile kotrljajućeg elementa i porasta temperature ležaja, brzina kotrljajućeg ležaja ne može biti previsoka i općenito je prikladan za radne uvjete srednje i niske brzine. Kod nepotpuno tekuće podmazanih ležajeva zbog zagrijavanja i trošenja ležaja, radna brzina ne smije biti previsoka. Performanse velikih brzina potpuno tekuće podmazanih ležajeva su vrlo dobre, posebno kada su hidrostatski klizni ležajevi podmazani zrakom, a njihove brzine vrtnje mogu doseći 100 000 o/min.

 

5. Usporedba gubitka snage

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

 

6. Usporedba životnog vijeka

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

 

7. Usporedba točnosti rotacije

Kotrljajući ležajevi općenito imaju visoku točnost rotacije zbog malog radijalnog zazora. Nepotpuno tekućinski podmazan ležaj je u stanju graničnog podmazivanja ili miješanog podmazivanja, rad je nestabilan, trošenje je ozbiljno, a točnost niska. Zbog prisutnosti uljnog filma, potpuno tekućinski podmazan ležaj ublažava i apsorbira vibracije s visokom točnošću. Hidrostatski klizni ležajevi imaju veću točnost rotacije.

 

8. Usporedba drugih aspekata

Kotrljajući ležajevi koriste ulje, mast ili kruto mazivo, količina je vrlo mala, količina je velika pri velikim brzinama, čistoća ulja mora biti visoka, pa je potrebno brtvljenje, ali ležaj se lako zamjenjuje i općenito ne treba popravljati rukavac. Kod kliznih ležajeva, osim nepotpunog tekućeg podmazivanja, mazivo je općenito tekuće ili plinovito, količina je vrlo velika, zahtjevi za čistoću ulja također su vrlo visoki, pločice ležaja treba često mijenjati, a ponekad se popravlja i rukavac.

 

Izbor kotrljajućih i kliznih ležajeva

Zbog složenih i raznolikih stvarnih radnih uvjeta, ne postoji jedinstveni standard za odabir kotrljajućih i kliznih ležajeva. Zbog malog koeficijenta trenja, malog otpora pri pokretanju, osjetljivosti, visoke učinkovitosti i standardizacije, kotrljajući ležajevi imaju izvrsnu zamjenjivost i svestranost, te su jednostavni za korištenje, podmazivanje i održavanje te im se općenito daje prioritet pri odabiru, pa se široko koriste u općim strojevima. 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 unutarnjeg prstena, vanjskog prstena, kotrljajućeg elementa i kaveza u strukturi, radijalna veličina kotrljajućeg ležaja je velika, a primjena je do određene mjere ograničena. Igličasti valjkasti ležajevi dostupni su kada su radijalne dimenzije stroge, a ako je potrebno, potrebni su i klizni 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 klizni ležajevi.

 

2. Prigode visoke preciznosti

Kada korišteni ležaj ima visoke zahtjeve za preciznost, općenito se odabire klizni ležaj, jer film mazivog ulja kliznog ležaja može ublažiti apsorpciju vibracija, a kada je točnost izuzetno visoka, može se odabrati samo hidrostatski 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 uvjetima rada. Stoga se klizni ležajevi najčešće koriste kada je opterećenje veliko, kao što su valjaonice, parne turbine, pribor za zrakoplovne motore i rudarski strojevi.

 

4. Druge prigode

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

 

Za vrstu strojeva 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 su velike i srednje drobilice općenito koristile klizne ležajeve lijevane od babita, jer su mogli izdržati velika udarna opterećenja, bili su otporniji na habanje i stabilniji. Mala čeljusna drobilica uglavnom se koristi s kotrljajućim ležajevima, koji imaju visoku učinkovitost prijenosa, osjetljiviji su i jednostavniji za održavanje. S poboljšanjem tehničke razine proizvodnje kotrljajućih ležajeva, većina velikih čeljusnih lomitelja također se koristi u kotrljajućim ležajevima.