Tại sao hầu hết các máy khai thác mỏ đều chọn vòng bi lăn thay vì vòng bi trượt?

Là thành phần không thể thiếu và quan trọng trong các sản phẩm cơ khí, vòng bi có vai trò quan trọng trong việc đỡ các trục quay. Theo đặc tính ma sát khác nhau trong ổ trục, ổ trục được chia thành ổ trục ma sát lăn (gọi tắt là ổ trục lăn) và ổ trục ma sát trượt (gọi tắt là ổ trục trượt). Hai loại vòng bi có những đặc điểm riêng về cấu trúc và mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng về hiệu suất.

So sánh ổ lăn và ổ trượt

1. So sánh cấu trúc và phương thức chuyển động

Sự khác biệt rõ ràng nhất giữa vòng bi lăn vàvòng bi trơnlà sự có mặt hay vắng mặt của các phần tử lăn.

Vòng bi lăn có các phần tử lăn (bóng, con lăn hình trụ, con lăn côn, con lăn kim) dựa vào chuyển động quay của chúng để đỡ trục quay nên phần tiếp xúc là một điểm, càng nhiều phần tử lăn thì càng có nhiều điểm tiếp xúc.

Vòng bi trơnkhông có phần tử lăn và dựa vào các bề mặt nhẵn để đỡ trục quay nên phần tiếp xúc là một bề mặt.

 

Sự khác biệt về cấu trúc của cả hai xác định chế độ chuyển động của ổ lăn là lăn và chế độ chuyển động của ổ trục trượt là trượt nên tình trạng ma sát hoàn toàn khác nhau.

 

2. So sánh khả năng chuyên chở

Nhìn chung, do diện tích chịu lực của ổ trục trượt lớn nên khả năng chịu lực của nó thường cao hơn ổ lăn và khả năng chịu tải va đập của ổ lăn không cao, nhưng ổ trục được bôi trơn hoàn toàn bằng chất lỏng có thể chịu được. tải trọng va đập lớn do có vai trò đệm và hấp thụ rung động do màng dầu bôi trơn. Khi tốc độ quay cao, lực ly tâm của các con lăn trong ổ lăn tăng lên và khả năng chịu tải của nó giảm (dễ xảy ra tiếng ồn ở tốc độ cao). Trong trường hợp ổ trượt động, khả năng chịu tải của chúng tăng lên khi tốc độ cao hơn.

 

3. So sánh hệ số ma sát và lực cản ma sát khởi động

Trong điều kiện làm việc bình thường, hệ số ma sát của ổ lăn thấp hơn ổ trượt và giá trị ổn định hơn. Việc bôi trơn ổ trục trượt dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như tốc độ và độ rung, đồng thời hệ số ma sát rất khác nhau.

 

Khi khởi động, lực cản lớn hơn ổ lăn vì ổ trục trượt chưa hình thành màng dầu ổn định, nhưng lực cản ma sát khởi động và hệ số ma sát làm việc của ổ trục trượt thủy tĩnh rất nhỏ.

 

4. So sánh tốc độ làm việc áp dụng

Do hạn chế của lực ly tâm của con lăn và sự tăng nhiệt độ của ổ trục, tốc độ của ổ lăn không thể quá cao và thường phù hợp với điều kiện làm việc tốc độ trung bình và thấp. Vòng bi được bôi trơn bằng chất lỏng không đầy đủ do vòng bi bị nóng và mài mòn nên tốc độ làm việc không được quá cao. Hiệu suất tốc độ cao của vòng bi được bôi trơn hoàn toàn bằng chất lỏng là rất tốt, đặc biệt là khi vòng bi trơn thủy tĩnh được bôi trơn bằng không khí và tốc độ quay của chúng có thể đạt tới 100.000 vòng/phút.

 

5. So sánh tổn thất điện năng

Do hệ số ma sát của ổ lăn nhỏ nên tổn thất điện năng của chúng thường không lớn, ít hơn so với ổ trục được bôi trơn bằng chất lỏng không hoàn chỉnh, nhưng sẽ tăng lên đáng kể khi được bôi trơn và lắp đặt đúng cách. Tổn thất công suất ma sát của ổ trượt được bôi trơn hoàn toàn bằng chất lỏng thấp, nhưng đối với ổ trượt thủy tĩnh, tổng tổn thất điện năng có thể cao hơn so với ổ trượt thủy tĩnh do mất công suất bơm dầu.

 

6. So sánh tuổi thọ sử dụng

Do ảnh hưởng của rỗ vật liệu và độ mỏi, vòng bi thường được thiết kế trong 5 ~ 10 năm hoặc được thay thế trong quá trình đại tu. Các miếng đệm của ổ trục được bôi trơn bằng chất lỏng không đầy đủ bị mòn nghiêm trọng và cần được thay thế thường xuyên. Tuổi thọ của ổ trục được bôi trơn hoàn toàn bằng chất lỏng về mặt lý thuyết là không giới hạn, nhưng trên thực tế, hiện tượng mỏi của vật liệu ổ trục có thể xảy ra do chu kỳ ứng suất, đặc biệt đối với ổ trượt trơn động.

 

7. So sánh độ chính xác khi quay

Vòng bi lăn thường có độ chính xác quay cao do khe hở xuyên tâm nhỏ. Ổ trục được bôi trơn bằng chất lỏng không hoàn chỉnh ở trạng thái bôi trơn biên hoặc bôi trơn hỗn hợp, hoạt động không ổn định, mài mòn nghiêm trọng và độ chính xác thấp. Do có màng dầu nên đệm ổ trục được bôi trơn hoàn toàn bằng chất lỏng và hấp thụ rung động với độ chính xác cao. Ổ trượt thủy tĩnh có độ chính xác quay cao hơn.

 

8. So sánh các khía cạnh khác

Vòng bi lăn sử dụng dầu, mỡ hoặc chất bôi trơn rắn, lượng rất nhỏ, lượng lớn ở tốc độ cao, độ sạch của dầu yêu cầu cao nên phải bịt kín, nhưng ổ trục rất dễ thay thế , và nói chung là không cần phải sửa nhật ký. Đối với vòng bi trơn, ngoài vòng bi bôi trơn bằng chất lỏng không đầy đủ, chất bôi trơn nói chung là chất lỏng hoặc khí, lượng rất lớn, yêu cầu về độ sạch của dầu cũng rất cao, miếng đệm ổ trục cần được thay thế thường xuyên và đôi khi tạp chí được sửa chữa .

 

Lựa chọn ổ lăn và ổ trượt

Do điều kiện làm việc thực tế phức tạp và đa dạng nên chưa có tiêu chuẩn thống nhất cho việc lựa chọn ổ lăn và ổ trượt. Do hệ số ma sát nhỏ, lực cản khởi động nhỏ, độ nhạy, hiệu suất cao và tiêu chuẩn hóa, vòng bi lăn có khả năng thay thế và linh hoạt tuyệt vời, thuận tiện khi sử dụng, bôi trơn và bảo trì, thường được ưu tiên lựa chọn nên được sử dụng rộng rãi. nói chung về máy móc. Bản thân vòng bi trơn có một số ưu điểm riêng, thường được sử dụng trong một số trường hợp không thể sử dụng vòng bi lăn, bất tiện hoặc không có ưu điểm, chẳng hạn như những trường hợp sau:

 

1. Kích thước không gian xuyên tâm bị hạn chế hoặc việc lắp đặt phải được chia nhỏ

Do cấu trúc của vòng trong, vòng ngoài, con lăn và lồng trong cấu trúc nên kích thước hướng tâm của ổ lăn lớn và ứng dụng bị hạn chế ở một mức độ nhất định. Vòng bi kim có sẵn khi kích thước hướng tâm nghiêm ngặt và nếu cần, cần có vòng bi trơn. Đối với các bộ phận không thuận tiện khi có ổ trục hoặc không thể lắp theo hướng trục hoặc khi các bộ phận phải được chia thành nhiều bộ phận thì sử dụng ổ trượt trơn chia đôi.

 

2. Những dịp có độ chính xác cao

Khi ổ trục được sử dụng có yêu cầu độ chính xác cao, ổ trục trượt thường được chọn vì màng dầu bôi trơn của ổ trục trượt có thể đệm khả năng hấp thụ rung động và khi độ chính xác cực cao, chỉ có thể chọn ổ trục trượt thủy tĩnh. Đối với máy mài có độ chính xác và độ chính xác cao, các dụng cụ có độ chính xác khác nhau, v.v., vòng bi trượt được sử dụng rộng rãi.

 

3. Những dịp tải nặng

Vòng bi lăn, dù là vòng bi hay vòng bi lăn, đều dễ bị nóng và mỏi trong các tình huống làm việc nặng nhọc. Do đó, khi tải trọng lớn, vòng bi trượt được sử dụng chủ yếu, chẳng hạn như máy cán, tua bin hơi nước, phụ kiện động cơ hàng không và máy móc khai thác mỏ.

 

4. Những dịp khác

Ví dụ, tốc độ làm việc đặc biệt cao, độ sốc và độ rung cực lớn và cần phải làm việc trong nước hoặc môi trường ăn mòn, v.v., vòng bi trượt cũng có thể được lựa chọn hợp lý.

 

Đối với một loại máy móc, thiết bị, việc ứng dụng ổ lăn và ổ trượt, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng cần được lựa chọn hợp lý kết hợp với dự án thực tế. Trước đây, các máy nghiền cỡ lớn và vừa thường sử dụng vòng bi trượt đúc bằng babbitt, vì chúng có thể chịu được tải trọng va đập lớn, chống mài mòn và ổn định hơn. Máy nghiền hàm nhỏ chủ yếu được sử dụng với ổ lăn, có hiệu suất truyền cao, nhạy hơn và dễ bảo trì. Với sự nâng cao trình độ kỹ thuật sản xuất ổ lăn, hầu hết các máy cắt hàm lớn cũng được sử dụng trong ổ lăn.