В металлообрабатывающей промышленности, в энергетике, ремонтно-строительной, компрессорной, аэрокосмической технике работают узлы, передающие высокоскоростное вращение. Для высокоскоростных станочных шпинделей, мотор-шпинделей приводов, газотурбинных установок, авиационных двигателей допустимая скорость подшипника является принципиальной характеристикой.
Предельная скорость вращения подшипника качения и подшипника скольжения может сильно отличаться, исходя из чего их взаимные преимущества по назначению используются разработчиками оборотистых или тихоходных узлов.
Скорость подшипников качения
Подшипники качения более скоростные по определению того, что именно для ускорения в конструкцию были добавлены промежуточные тела качения. Помимо скоростных показателей, у появившихся подшипников качения изменились характеристики шума, потребления смазки.
У подшипников качения с различным направлением нагрузки разные скоростные свойства:
- Однорядные шариковые радиальные подшипники с прочным механически обработанным сепаратором и жидкой смазкой рассчитаны на высокоскоростное вращение без осевых воздействий и выдерживают нагрузку до 100 000 оборотов в минуту. Гибридные радиальные подшипники с уменьшенными керамическими и углерод-композитными шариками развивают запредельные скорости вращения до 1 миллиона об/мин.
- Однорядные роликовые цилиндрические радиальные подшипники рассчитаны на скорость до 100 000 об/мин при значительном отягощении.
- Примерно на ту же рабочую скорость 100 000 об/мин рассчитаны шариковые однорядные радиально-упорные подшипники с углом контакта 17 / 25 градусов.
- Хорошие скоростные показатели допустимой скорости 50 - 70 тысяч об/мин имеют двухрядные цилиндрические роликоподшипники, сферические подшипники и шарикоподшипники с четырехточечным контактом.
- Более скромные скоростные возможности с допустимой частотой до 20 000 об/мин имеют игольчатые, конические роликоподшипники, двухрядные шарикоподшипники.
- Упорные шариковые и роликовые подшипники не рассчитаны на радиальную нагрузку. Их движение предусматривает не вращение, а повороты, поэтому они самые тихоходные в классе качения.
Скорость скольжения подшипника
Скорость скольжения подшипника измеряется в метрах/секунд. Трение скольжения снижает скоростную эффективность, но есть одно важное преимущество перед классом качения, который не способен работать в жидкой среде. К слову, повышенная влажность для большинства подшипников качения также опасна. Подшипники скольжения способны развивать средние скорости вращения одинаково в атмосфере и жидкой среде, поэтому широко используются в узлах насосной, компрессорной техники, гребных винтов с частотой до 20 000 об/мин.
Помимо этого, подшипники скольжения более надежны в узлах с высокой ударно-вибрационной нагрузкой и/или тяжелом статическим отягощением, поэтому незаменимы в добывающей отрасли, судоходном и аэрокосмическом производстве.
Скорость вращения подшипников скольжения в основном зависит от следующих факторов.
- Габариты. Большинство крупногабаритных подшипников скольжения тихоходные и не позволяют передавать высокоскоростное вращение. Самые быстроходные подшипники скольжения диаметром менее 150 мм.
- Направления основной нагрузки. Аналогично подшипникам качения, подшипники скольжения распределяются на радиальные, радиально-упорные и упорные. Среди них самые быстроходные неразъемные радиальные с оловянно-свинцовыми или алюмо-композитными баббитами.
- Наличие и тип смазки. Скольжение без смазывания или с сухим смазыванием требует большой плотности и эффективности материала вкладышей (фторопласт, текстолит, капрон), несмотря на что им не избежать быстрого износа. Консистентная смазка (вместе с уплотнениями) хорошо герметизирует, долго сохраняется, но вязкость не позволяет развивать скорость скольжения выше определенной отметки. Самые быстроходные подшипники скольжения работают в жидкой масляной среде или с системой газодинамической подачи СОЖ.
- Уплотнения. Наличие контактных торцевых уплотнений типа 2Т ограничивает скорость вращения подшипников до 500 об/мин. Уплотнения типа 2 RS минимально влияют на скорость. Бесконтактные уплотнения не влияют на скорость вращения.