Содержание
- Шарикоподшипник использует
- Типы шариковых подшипников
- Типы шарикоподшипникового материала
- Стальные шарикоподшипники
- Керамические шарикоподшипники
- Пластиковые шарикоподшипники
Иногда самые полезные устройства в физике и технике - самые простые. Шариковые подшипники показывают, как металлические кольца могут быть чрезвычайно универсальными. Как вы можете видеть во многих типичных предметах, таких как транспортные средства, велосипеды, скейтборды и другие машины, в которых используются движущиеся металлические детали, люди веками использовали силу шариковых подшипников.
Шарикоподшипник использует
Представьте себе скольжение по мягкому ковру в туфлях. Это может быть сложно из-за трения между ковром и вашей обувью, которое может быть сделано из чего угодно, включая кожу, пластик, дерево или резину. Если вы вместо этого носите носки, это будет намного проще из-за гораздо меньшего трения между мягким ковром и материалами носков. Шариковые подшипники работают так же.
Шариковые подшипники уменьшают трение между нагрузками. Они делают это потому, что являются металлическими шариками или роликами, которые движутся по гладкой металлической поверхности во внутренней и внешней петлях (иногда их называют кольцами). Вы можете узнать о многих приложениях шарикоподшипников через их физику. Шариковые подшипники переносят нагрузки в радиальном направлении, и эти нагрузки прикладывают перпендикулярную силу к оси вращения шарикового подшипника.
Скольжение металлических шариков вокруг петель шарикоподшипника создает трение между объектом и его поверхностью, которое замедляет объект. В некоторых случаях объект приближается к остановке. Этот механизм позволяет использовать шарикоподшипники в шкивных или вращательных системах, которые необходимо контролировать. Например, ступичное колесо автомобиля использует радиальную нагрузку от веса автомобиля и тяги при прохождении поворота.
Во всех случаях шариковых подшипников баланс между осевой и радиальной нагрузкой заставляет шариковые подшипники уменьшать трение между шариками во внутреннем и внешнем кольце и справляться с нагрузкой на объект. Шарикоподшипники принимают нагрузку и переносят ее с наружного кольца на внутреннее кольцо, чтобы сферы в центрах каждого кольца легко вращались.
Каждая сфера связана с двумя кольцами, но только там, где необходимо уменьшить трение между компонентами самого шарикоподшипника. По этим причинам шариковые подшипники созданы для уменьшения трения и снижения скорости вращения.
Типы шариковых подшипников
Типы шариковых подшипников сильно различаются в зависимости от их механизма. Наиболее широко используемым видом является жесткий однорядный или радиальный шариковый подшипник, Такая конструкция заставляет шарики двигаться по дорожкам с глубокими канавками, а расположение шарикоподшипников с глубокими канавками позволяет им выдерживать как радиальные, так и осевые нагрузки. Герметичные версии шарикоподшипников постоянно смазываются, чтобы сократить время их обслуживания.
Двухрядные шарикоподшипники используйте два ряда шаров. Конструкция придает большую жесткость движению самого подшипника. Они найдены в электродвигателях, центробежных насосах и электромагнитных муфтах. Некоторые шарикоподшипники совмещаются так, что вал учитывает любое смещение под углом относительно корпуса шарикоподшипника.
тип углового контакта шарикоподшипника имеет одну сторону наружного кольца, отрезанную, чтобы позволить большему количеству шариков вставлять себя. Эти подшипники могут выдерживать большие осевые нагрузки в одном направлении, а также использовать больше шариков в самих подшипниках. Это означает, что инженеры используют их в парах в обоих направлениях для переноса тяжелых грузов в конфигурации, которая делает их радиально-упорные двухрядные шарикоподшипники, Эти типы шариковых подшипников также различаются в зависимости от их материала.
Типы шарикоподшипникового материала
Шариковые подшипники различаются по материалу со стальными, керамическими или пластиковыми шариковыми подшипниками для различного использования Эти типы шариковых подшипников различаются по тому, как быстро они могут работать, каких температур они могут достигать и других свойств, связанных с использованием шариковых подшипников. Понимание положительных и отрицательных сторон каждого типа материала позволит вам принять более мудрое решение, если вам нужны шарикоподшипники.
Стальные шарикоподшипники
В стальных шарикоподшипниках используются либо компоненты, которые полностью изготовлены из стали, либо из стальных сплавов со следами других элементов в составе. Они являются идеальными кандидатами для работы с очень тяжелыми грузами при достижении высоких скоростей вращения при вращении.
Эти типы шариковых подшипников могут дать вам очень точные измерения, потому что они изготовлены с высокой степенью точности. Их свойства позволяют использовать стальные углеродистые шарикоподшипники в замках, велосипедах, роликовых коньках, тележках и конвейерных машинах, среди других.
К сожалению, стальной шарикоподшипниковый материал может вызвать коррозию в присутствии воды или газов, которые изменяют химический состав самой стали. Эти типы шариковых подшипников также могут быть очень тяжелыми и шумными, когда они используются в производстве и других средах.
Стальные шарикоподшипники могут быть очень дорогими, и инженерам также необходимо постоянно смазывать стальные металлы, чтобы они эффективно работали. Если они не обслуживаются должным образом, они могут привести к выходу из строя подшипника и не достигнут конца их предполагаемого срока службы.
Производители создают и продают стальные шарикоподшипники в разных стилях. Вы можете купить стальные шарики с большим количеством углерода, которые подвергаются термообработке или закалены другими методами. Изменения содержания углерода в стальных шарикоподшипниках влияют на их свойства. Низкоуглеродистые стали встречаются в областях применения, которые должны обладать устойчивостью к коррозии, но не обязательно иметь закаленную поверхность.
Несмотря на то, что материал низкоуглеродистой стали можно использовать для линейного вала шарикового подшипника, он не очень хорош для контакта между самими шариками. Они обычно используются с полимером, чтобы предотвратить повреждение в этих случаях. Стальные шарикоподшипники с умеренным содержанием углерода прочные, водостойкие и прочные, и эти особенности делают их пригодными для зубчатых колес, осей, шпилек и других компонентов машины. Высокоуглеродистые стали являются самыми прочными и устойчивыми к коррозии.
Керамические шарикоподшипники
Керамические шарикоподшипники обычно создаются как «гибриды», в которых используются наружное кольцо, внутреннее кольцо и сепаратор, изготовленные из стали, а сами шарики - из керамики. Керамические свойства позволяют им работать при высоких оборотах в минуту, сохраняя при этом свою рабочую температуру прохладной и ограничивая уровень шума, который они создают.
Эти гибридные конструкции из керамической стали повреждены коррозией, но сами керамические шарики менее подвержены коррозии, чем стальные материалы, и более долговечны и легче, чем стальные шарикоподшипники.
Эти типы шариковых подшипников могут быть использованы в электротехнике, где стальные шарикоподшипники не могут, потому что керамические шарикоподшипники непроводящие, но они также очень дороги. Керамические шарикоподшипники могут выдерживать высокие температуры, позволяя им работать на более высоких скоростях. Цены на некоторые из этих шариковых подшипников, как правило, могут быть дорогими, но вы также можете найти их недорогие версии.
Керамический материал этих шарикоподшипников дает им вес менее 40%, чем у стальных шарикоподшипников. Инженеры обычно производят их с использованием керамического нитрида кремния, чтобы вызвать появление этих химических и физических свойств. Они используются в угловых подшипниках, упорных подшипниках, опорных подшипниках, игольчатых и роликовых подшипниках. Керамические материалы могут быть прочнее стали, но в целом они более жесткие, чем шарикоподшипниковый материал.
Для полировки керамических стальных шариков используется магнитное поле с плазменным потоком. Этот метод производства дает им более высокие скорости вращения, чем стальные шарикоподшипники. Они имеют электрическую изоляцию, что означает, что они не проводят электричество, поэтому они не выходят из строя, если через них проходит ток, и они могут функционировать без смазки, как стальные шарикоподшипники.
Пластиковые шарикоподшипники
Последние инновации позволили изготовить пластиковые шарикоподшипники, которые используют пластиковые кольца и пластиковую клетку, и их можно купить в форме шариков из пластика, стекла или нержавеющей стали. Наиболее распространенным шариковым материалом с шариковым подшипником этого типа является шарик из нержавеющей стали. Это самый доступный вариант, но они тяжелее пластиковых или стеклянных. Они также могут легко стать магнитными, что может нарушить движение и физику близлежащих материалов.
Пластиковые шарикоподшипники со стеклянными шариками являются отличным выбором, когда вы не можете использовать металл. Они имеют высокую химическую стойкость и имеют меньший вес, чем стальные шарики. Пластиковые шарики для пластиковых шарикоподшипников весят еще меньше и обладают износостойкостью, поскольку они используются со временем. Большинство пластиковых шарикоподшипников являются самосмазывающимися, легкими и устойчивыми к коррозии при тихой работе.
Эти типы шариковых подшипников, к сожалению, не выдерживают высоких температур, как и другие шариковые подшипники, и иногда не выдерживают таких высоких нагрузок.