Zakaj večina rudarskih strojev izbere kotalne ležaje namesto drsnih?

Kot nepogrešljiv in pomemben sestavni del mehanskih izdelkov imajo ležaji pomembno vlogo pri podpiranju vrtečih se gredi. Glede na različne lastnosti trenja v ležaju se ležaji delijo na kotalne trelne ležaje (imenovane kotalni ležaji) in drsne trelne ležaje (imenovane drsni ležaji). Ti dve vrsti ležajev imata svoje značilnosti v strukturi, vsaka pa ima svoje prednosti in slabosti v delovanju.

Primerjava kotalnih in drsnih ležajev

1. Primerjava strukture in načina gibanja

Najbolj očitna razlika med kotalnimi ležaji indrsni ležajije prisotnost ali odsotnost kotalnih elementov.

Kotalni ležaji imajo kotalne elemente (kroglice, valjaste valje, stožčaste valje, iglične valje), ki se za podporo vrteče se gredi zanašajo na svoje vrtenje, zato je kontaktni del točka, in več kot je kotalnih elementov, več je kontaktnih točk.

Drsni ležajinimajo kotalnih elementov in se zanašajo na gladke površine za podporo vrteče se gredi, zato je kontaktni del površina.

 

Razlika v strukturi obeh določa, da je način gibanja kotalnega ležaja kotalni, način gibanja drsnega ležaja pa drsenje, zato je trenje popolnoma drugačno.

 

2. Primerjava nosilnosti

Na splošno je nosilnost drsnega ležaja zaradi velike ležajne površine običajno večja kot pri kotalnem ležaju in sposobnost kotalnega ležaja, da prenese udarno obremenitev, ni visoka, vendar lahko popolnoma tekoče mazan ležaj prenese veliko udarno obremenitev zaradi vloge blaženja in absorpcije vibracij zaradi filma mazalnega olja. Pri visoki vrtilni hitrosti se centrifugalna sila kotalnih elementov v kotalnem ležaju poveča, njegova nosilnost pa se zmanjša (pri visokih hitrostih se pojavlja hrup). Pri dinamičnih drsnih ležajih se njihova nosilnost povečuje z višjimi hitrostmi.

 

3. Primerjava koeficienta trenja in začetnega upora trenja

V normalnih delovnih pogojih je koeficient trenja kotalnih ležajev nižji od koeficienta trenja drsnih ležajev in njegova vrednost je bolj stabilna. Na mazanje drsnih ležajev zlahka vplivajo zunanji dejavniki, kot sta hitrost in vibracije, zato se koeficient trenja zelo spreminja.

 

Ob zagonu je upor večji kot upor kotalnega ležaja, ker drsni ležaj še ni oblikoval stabilnega oljnega filma, vendar sta začetni upor trenja in delovni koeficient trenja hidrostatičnega drsnega ležaja zelo majhna.

 

4. Primerjava ustreznih delovnih hitrosti

Zaradi omejitve centrifugalne sile kotalnega elementa in dviga temperature ležaja hitrost kotalnega ležaja ne sme biti previsoka in je na splošno primeren za delovne pogoje s srednjo in nizko hitrostjo. Pri nepopolnih tekoče mazanih ležajih zaradi segrevanja in obrabe ležaja delovna hitrost ne sme biti previsoka. Visokohitrostne zmogljivosti popolnoma tekoče mazanih ležajev so zelo dobre, zlasti pri hidrostatični drsni ležaji, mazani z zrakom, in njihove vrtilne hitrosti lahko dosežejo 100.000 vrt/min.

 

5. Primerjava izgube moči

Zaradi majhnega koeficienta trenja kotalnih ležajev njihova izguba moči običajno ni velika, manjša je kot pri nepopolno mazanih ležajih s tekočino, vendar se bo ob pravilnem mazanju in namestitvi močno povečala. Izguba moči zaradi trenja pri popolnoma mazanih ležajih s tekočino je nizka, vendar je pri hidrostatičnih drsnih ležajih lahko skupna izguba moči večja kot pri hidrostatičnih drsnih ležajih zaradi izgube moči oljne črpalke.

 

6. Primerjava življenjske dobe

Zaradi vpliva jamkastega nastajanja materiala in utrujenosti so kotalni ležaji običajno zasnovani za 5–10 let ali pa se zamenjajo med remontom. Ploščice nepopolnih ležajev s tekočinskim mazanjem so močno obrabljene in jih je treba redno menjati. Življenjska doba popolnoma tekočinsko mazanih ležajev je teoretično neomejena, vendar lahko v praksi pride do utrujenosti ležajnega materiala zaradi ciklične obremenitve, zlasti pri dinamičnih drsnih ležajih.

 

7. Primerjava natančnosti vrtenja

Kotalni ležaji imajo zaradi majhne radialne zračnosti običajno visoko natančnost vrtenja. Nepopolno mazani ležaji s tekočino so v stanju mejnega mazanja ali mešanega mazanja, delovanje pa je nestabilno, obraba je velika, natančnost pa nizka. Zaradi prisotnosti oljnega filma ležaji s tekočino v celoti natančno blažijo in absorbirajo vibracije. Hidrostatični drsni ležaji imajo večjo natančnost vrtenja.

 

8. Primerjava drugih vidikov

Kotalni ležaji uporabljajo olje, mast ali trdno mazivo, količina je zelo majhna, pri visoki hitrosti velika, čistost olja mora biti visoka, zato je potrebno tesnjenje, vendar je ležaj enostavno zamenjati in na splošno ni treba popravljati ležajnega reža. Pri drsnih ležajih je poleg nepopolnega tekočega mazanja mazivo običajno tekoče ali plinasto, količina je zelo velika, zahteve glede čistosti olja so prav tako zelo visoke, ležajne blazinice je treba pogosto menjati in včasih popraviti ležajni rež.

 

Izbira kotalnih in drsnih ležajev

Zaradi kompleksnih in raznolikih dejanskih delovnih pogojev ni enotnega standarda za izbiro kotalnih in drsnih ležajev. Zaradi majhnega koeficienta trenja, majhnega zagonskega upora, občutljivosti, visoke učinkovitosti in standardizacije imajo kotalni ležaji odlično zamenljivost in vsestranskost, so enostavni za uporabo, mazanje in vzdrževanje ter imajo na splošno prednost pri izbiri, zato se pogosto uporabljajo v splošnih strojih. Drsni ležaji imajo sami po sebi nekaj edinstvenih prednosti, ki se običajno uporabljajo v nekaterih primerih, ko kotalnih ležajev ni mogoče uporabiti, so neprimerni ali brez prednosti, na primer v naslednjih primerih:

 

1. Radialna velikost prostora je omejena ali pa je treba namestitev razdeliti

Zaradi notranjega obroča, zunanjega obroča, kotalnega elementa in kletke v konstrukciji je radialna velikost kotalnega ležaja velika, uporaba pa je do neke mere omejena. Iglični valjčni ležaji so na voljo, kadar so radialne dimenzije stroge, in po potrebi so potrebni drsni ležaji. Za dele, ki jih je neprimerno imeti za ležaje ali jih ni mogoče namestiti v aksialni smeri ali kjer je treba dele razdeliti na dele, se uporabljajo razcepljeni drsni ležaji.

 

2. Visoko natančni dogodki

Kadar so zahteve glede natančnosti ležaja visoke, se običajno izbere drsni ležaj, ker lahko mazalni film drsnega ležaja blaži vibracije, in kadar je natančnost izjemno visoka, se lahko izbere le hidrostatični drsni ležaj. Drsni ležaji se pogosto uporabljajo za precizne in visoko precizne brusilne stroje, različne precizne instrumente itd.

 

3. Priložnosti za velike obremenitve

Kotalni ležaji, bodisi kroglični bodisi valjčni, so v težkih pogojih nagnjeni k segrevanju in utrujanju. Zato se drsni ležaji najpogosteje uporabljajo pri velikih obremenitvah, na primer v valjarnah, parnih turbinah, dodatkih za letalske motorje in rudarskih strojih.

 

4. Druge priložnosti

Na primer, delovna hitrost je še posebej visoka, udarci in vibracije so izjemno veliki, potreba po delu v vodi ali korozivnih medijih itd., zato je mogoče tudi razumno izbrati drsne ležaje.

 

Za vrsto strojev in opreme ima uporaba kotalnih in drsnih ležajev svoje prednosti in slabosti, zato jih je treba razumno izbrati glede na dejanski projekt. V preteklosti so veliki in srednje veliki drobilniki običajno uporabljali drsne ležaje, ulite iz babita, ker so lahko prenesli velike udarne obremenitve, bili bolj odporni proti obrabi in stabilni. Majhni čeljustni drobilniki se večinoma uporabljajo s kotalnimi ležaji, ki imajo visok izkoristek prenosa, so bolj občutljivi in ​​enostavni za vzdrževanje. Z izboljšanjem tehnične ravni proizvodnje kotalnih ležajev se večina velikih čeljustnih lomilnikov uporablja tudi v kotalnih ležajih.