Принципы трения и проектирования подшипников

Вы когда-нибудь легко скользили по ледовому катку? Или скользил по деревянному полу в носках? Если нет, то обязательно нужно. Если да, то вы испытали волнующую невесомость, возникающую благодаря низкому трению. Хотя трение является существенной силой в нашем материальном мире, оно может вызывать проблемы, особенно в машинах.

Воздушные компрессоры исправляют это, используя подшипники для уменьшения трения в процессе сжатия, но не все подшипники одинаковы. Сегодня мы рассмотрим преимущества и недостатки трех типов подшипников, обычно используемых в компрессорах. Прежде чем мы начнем, давайте рассмотрим физику трения.

Что такое трение?

Согласно словарю Мерриама-Вебстера, трение — это «сила, противодействующая относительному движению двух соприкасающихся тел». Различают два вида трения:статическое трение и кинетическое трение. Статическое трение — это сила, необходимая для начала движения между двумя неподвижными объектами. Кинетическое трение — это сила сопротивления между двумя движущимися объектами.

Статическое трение больше кинетического. Подумайте о попытке толкнуть тяжелую коробку по полу. Вам нужно приложить больше усилий, чтобы инициировать движение, чем для удержания коробки в движении.

При определении трения между двумя объектами необходимо учитывать пару факторов. Коэффициент трения определяет, насколько хорошо объекты сцепляются друг с другом (каждый объект имеет свой коэффициент), а нормальная сила прижимает объекты друг к другу. Крутящий момент и сцепление вступают в игру, когда одним из движущихся объектов является вращающаяся шина.

Большое трение может генерировать тепло и изнашивать предметы. Попробуйте потереть руки друг о друга, и вам сразу станет теплее. Тот же принцип справедлив и для деталей компрессора. Поскольку они постоянно трутся друг о друга и выделяют тепло, они изнашиваются быстрее, чем при меньшем трении. К счастью, такие элементы, как подшипники, обеспечивают меньшее трение в воздушных компрессорах, что позволяет им работать быстрее и не изнашиваться.

Типы подшипников

В компрессорах используются три основных типа подшипников, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Роликовый подшипник <сильный>

Роликовые подшипники, как правило, являются наименее дорогим типом подшипников. Они имеют радиальные нагрузки, то есть нагрузка действует под прямым углом к ​​оси вращения подшипника. Роликовые подшипники, как правило, имеют длительный срок службы и являются одной из первых известных конструкций подшипников.

Конический роликоподшипник

Конические роликовые подшипники представляют собой роликовые подшипники конической формы. Они часто дороже, чем роликовые подшипники, но они могут выдерживать как радиальные, так и осевые нагрузки. Осевая нагрузка действует параллельно оси вращения. Поскольку конические роликовые подшипники могут умеренно хорошо выдерживать обе силы нагрузки, они изнашиваются быстрее, чем роликовые подшипники.

Шариковые подшипники

Шариковые подшипники являются самым дорогим типом подшипников. Они могут выдерживать как радиальные, так и осевые нагрузки и отличаются высокой надежностью. Существует множество типов шарикоподшипников, в том числе радиально-упорные, осевые и радиальные.

В следующий раз, когда вы будете кататься на коньках или просто скользите по дому в носках, подумайте о физике, стоящей за весельем. Хотя низкое трение может доставлять удовольствие, оно также позволяет вашей машине работать более эффективно на протяжении всего срока службы.

Какой подшипник используется в вашем компрессоре? Сообщите нам о своих предпочтениях в комментариях ниже.