Miksi useimmat kaivoskoneet valitsevat vierintälaakerit liukulaakerien sijaan?

Mekaanisten tuotteiden välttämättömänä ja tärkeänä osana laakereilla on tärkeä rooli pyörivien akseleiden tukemisessa. Laakerin erilaisten kitkaominaisuuksien mukaan laakerit jaetaan vierintälaakeriin (jäljempänä vierintälaakeri) ja liukuvaan kitkalaakeriin (jäljempänä liukulaakeri). Näillä kahdella laakerityypillä on omat rakenteelliset ominaisuutensa, ja kummallakin on omat etunsa ja haittansa suorituskyvyssä.

Vierintä- ja liukulaakerien vertailu

1. Rakenteen ja liiketavan vertailu

Ilmeisin ero vierintälaakereiden jaliukulaakeriton vierintäelementtien läsnäolo tai puuttuminen.

Vierintälaakereissa on vierintäelementtejä (kuulia, lieriörullia, kartiorullia, neularullia), jotka pyörimisen avulla tukevat pyörivää akselia, joten kosketusosa on piste, ja mitä enemmän vierintäelementtejä, sitä enemmän kosketuspisteitä.

Liukulaakeritniissä ei ole vierintäelementtejä ja ne perustuvat sileisiin pintoihin pyörivän akselin tukena, joten kosketusosa on pinta.

 

Näiden kahden rakenteen ero määrää, että vierintälaakerin liiketapa on vierintä ja liukulaakerin liukuva, joten kitkatilanne on täysin erilainen.

 

2. Kantavuuden vertailu

Yleisesti ottaen liukulaakerin suuren laakeripinta-alan vuoksi sen kantavuus on yleensä suurempi kuin vierintälaakerin, eikä vierintälaakerin kyky kestää iskukuormaa ole korkea. Täysin nestevoideltu laakeri voi kuitenkin kestää suuren iskukuorman voiteluöljykalvon aiheuttaman iskunvaimennuksen ja tärinänvaimennuksen ansiosta. Kun pyörimisnopeus on suuri, vierintälaakerin vierintäelementtien keskipakoisvoima kasvaa ja sen kantavuus pienenee (melu on altis suurilla nopeuksilla). Dynaamisten liukulaakereiden kantavuus kasvaa suuremmilla nopeuksilla.

 

3. Kitkakertoimen ja käynnistyskitkavastuksen vertailu

Normaaleissa käyttöolosuhteissa vierintälaakerin kitkakerroin on pienempi kuin liukulaakerilla ja arvo on vakaampi. Liukulaakerin voiteluun vaikuttavat helposti ulkoiset tekijät, kuten nopeus ja tärinä, ja kitkakerroin vaihtelee suuresti.

 

Käynnistyksen yhteydessä vastus on suurempi kuin vierintälaakerin, koska liukulaakeri ei ole vielä muodostanut vakaata öljykalvoa, mutta hydrostaattisen liukulaakerin käynnistyskitkavastus ja työkitkakerroin ovat hyvin pienet.

 

4. Sovellettavien työskentelynopeuksien vertailu

Vierintäelementin keskipakoisvoiman rajoituksen ja laakerin lämpötilan nousun vuoksi vierintälaakerin nopeus ei voi olla liian korkea, ja se soveltuu yleensä keskinopeisiin ja mataliin käyttöolosuhteisiin. Epätäydellisesti nestevoideltujen laakereiden käyttönopeus ei saa olla liian korkea laakerin kuumenemisen ja kulumisen vuoksi. Täysin nestevoideltujen laakereiden suorituskyky suurilla nopeuksilla on erittäin hyvä, erityisesti ilmavoideltujen hydrostaattisten liukulaakerien kohdalla, ja niiden pyörimisnopeudet voivat nousta 100 000 r/min:iin.

 

5. Tehohäviöiden vertailu

Vierintälaakereiden pienen kitkakertoimen vuoksi niiden tehohäviö ei yleensä ole suuri, mikä on pienempi kuin epätäydellisesti nestevoidelluilla laakereilla, mutta se kasvaa dramaattisesti, kun laakereiden voitelu ja asennus tehdään oikein. Täysin nestevoideltujen laakereiden kitkatehohäviö on pieni, mutta hydrostaattisilla liukulaakereilla kokonaistehohäviö voi olla suurempi kuin hydrostaattisilla liukulaakereilla öljypumpun tehohäviön vuoksi.

 

6. Käyttöiän vertailu

Materiaalin syöpymisen ja väsymisen vaikutuksesta vierintälaakerit suunnitellaan yleensä 5–10 vuodeksi tai ne vaihdetaan huollon yhteydessä. Epätäydellisesti nestevoideltujen laakereiden laakerityynyt ovat pahasti kuluneita ja ne on vaihdettava säännöllisesti. Täysin nestevoideltujen laakereiden käyttöikä on teoriassa rajaton, mutta käytännössä laakerimateriaalin väsymismurtuma voi tapahtua jännitysvaihteluiden vuoksi, erityisesti dynaamisissa liukulaakereissa.

 

7. Pyörimistarkkuuden vertailu

Vierintälaakereilla on yleensä korkea pyörimistarkkuus pienen säteittäisen välyksen ansiosta. Epätäydellisesti nestevoideltu laakeri on rajavoitelun tai sekavoitelun tilassa, ja sen toiminta on epävakaata, kuluminen on voimakasta ja tarkkuus alhainen. Öljykalvon ansiosta täysin nestevoideltu laakeri pehmentää ja vaimentaa tärinää suurella tarkkuudella. Hydrostaattisilla liukulaakereilla on korkeampi pyörimistarkkuus.

 

8. Muiden näkökohtien vertailu

Vierintälaakerit käyttävät öljyä, rasvaa tai kiinteää voiteluainetta, määrä on hyvin pieni, määrä on suuri suurilla nopeuksilla, öljyn puhtausvaatimus on korkea, joten se on tiivistettävä, mutta laakeri on helppo vaihtaa, eikä yleensä tarvitse korjata laakerin laakeria. Liukulaakerit, epätäydellisen nestemäisen voitelun lisäksi, voivat olla nestemäisiä tai kaasumaisia, määrä on hyvin suuri, öljyn puhtausvaatimukset ovat myös erittäin korkeat, laakerityynyt on vaihdettava usein ja joskus laakerin laakeri on korjattava.

 

Vierintä- ja liukulaakerien valikoima

Todellisten käyttöolosuhteiden monimutkaisuuden ja vaihtelevuuden vuoksi vierintälaakereiden ja liukulaakerien valinnalle ei ole yhtenäistä standardia. Pienen kitkakertoimen, pienen käynnistysvastuksen, herkkyyden, korkean hyötysuhteen ja standardoinnin ansiosta vierintälaakereilla on erinomainen vaihdettavuus ja monipuolisuus, ja ne ovat käteviä käyttää, voidella ja huoltaa, ja niille annetaan yleensä etusija valinnassa, joten niitä käytetään laajalti yleiskoneissa. Liukulaakereilla itsessään on joitakin ainutlaatuisia etuja, joita käytetään yleensä joissakin tilanteissa, joissa vierintälaakereita ei voida käyttää, ne ovat hankalia tai niillä ei ole etuja, kuten seuraavissa tilanteissa:

 

1. Radiaalisen tilan koko on rajoitettu tai asennus on jaettava

Sisärenkaan, ulkorenkaan, vierintäelimen ja häkin koostumuksen vuoksi vierintälaakerin säteittäinen koko on suuri ja käyttökohde rajoitettu tietyssä määrin. Neularullalaakereita on saatavilla, kun säteittäiset mitat ovat tiukat ja tarvittaessa tarvitaan liukulaakereita. Jaettuja liukulaakereita käytetään osissa, joissa laakerointi on hankalaa, joita ei voida asentaa aksiaalisesta suunnasta tai joissa osat on jaettava osiin.

 

2. Tarkat tilaisuudet

Kun käytettävällä laakerilla on korkeat tarkkuusvaatimukset, valitaan yleensä liukulaakeri, koska liukulaakerin voiteluöljykalvo voi puskuroida tärinänvaimennusta, ja kun tarkkuus on erittäin korkea, voidaan valita vain hydrostaattinen liukulaakeri. Tarkkuus- ja tarkkuushiomakoneissa, erilaisissa tarkkuusinstrumenteissa jne. liukulaakeria käytetään laajalti.

 

3. Raskaat kuormitustilanteet

Vierintälaakerit, olivatpa ne kuula- tai rullalaakeria, ovat alttiita kuumuudelle ja väsymiselle raskaissa olosuhteissa. Siksi suurilla kuormilla käytetään enimmäkseen liukulaakereita, kuten valssaamoissa, höyryturbiineissa, lentokoneiden moottoreiden lisälaitteissa ja kaivoskoneissa.

 

4. Muut tilaisuudet

Esimerkiksi työskentelynopeus on erityisen korkea, iskut ja tärinä ovat erittäin suuria, ja tarve työskennellä vedessä tai syövyttävissä aineissa jne., liukulaakerit voidaan myös valita kohtuullisesti.

 

Koneissa ja laitteissa sekä vierintä- että liukulaakereilla on omat etunsa ja haittansa, ja ne tulisi valita kohtuudella varsinaisen projektin mukaan. Aikaisemmin suurissa ja keskikokoisissa murskaimissa käytettiin yleensä babbitt-valettuja liukulaakereita, koska ne kestivät suuria iskukuormia ja olivat kulutusta kestävämpiä ja vakaampia. Pieniä leukamurskaimia käytetään enimmäkseen vierintälaakereiden kanssa, sillä niillä on korkea siirtotehokkuus, ne ovat herkempiä ja helpompia huoltaa. Vierintälaakerivalmistuksen teknisen tason parantuessa useimpia suuria leukamurskaimia käytetään myös vierintälaakereissa.