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滑动轴承还是滚珠轴承?--直线滚珠轴承与直线滑动轴承的比较
来源: 作者:易格斯 供稿 浏览次数:0
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  与直线技术中的所有轴承一样,滑动轴承与滚珠轴承这两种轴承类型之间存在着一样的基本差别。在以往的设计选型中,滚珠轴承是主要的选择之一。多亏了创新型的高性能工程塑料的发展,如今滑动轴承才可以在无需润滑的情况下正常工作,尤其适合在一些具有特殊要求的应用中。

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  滑动轴承一词在历史上代表了最为简单最为古老的一种轴承类型。古埃及人在运输建造金字塔所用的石料时,会将承载石料的滑道置于经过特殊硬化处理的斜坡上,再用泥浆和水的混合物润滑后,拖动滑道即可完成运输。接触面,滑道以及绳索起到了一种引导直线移动的作用。现如今,这一古老的基本原理仍适用于现代设备和工厂建设的工具导向中。较大的接触面虽然确保了较高的静态载荷;不过这同时也意味着只有借助大量的劳工与牲畜的牵引力才能克服阻碍运动的巨大阻力。

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  随着工业革命的到来,金属材质的滑动轴承与滚珠轴承变得越来越重要。滚珠轴承的发展以减少摩擦以及所需动力为基础。由于点接触技术的接触面相交以前得以减少,因此导向轴或轮轴的低摩擦导向得以实现。摩擦力减少后,发热量也得以减少。与此同时,与滑动轴承相比,磨损和润滑剂的需求也有所降低。所有滚珠轴承的一个基本组件就是所谓的滚动体。滚动体通常是由若干的钢制钢球组成。就直线滚珠轴承来说,滚动体在轴承圈内沿轴向轨道运动。在直线方向上,负载总是通过内部滚珠轴承圈传递,不过外部滚珠轴承圈上的负载会因抵消运动力而减少。按照常规来说,使用滚珠越多,承载力则越大。

  由于滚珠之间的相互接触的需要,滚珠轴承就需要润滑。因此,这就使得他们较容易受到维护的影响,尤其是对污物以及湿气较为敏感,这也是滚珠轴承通常会配以防尘盖或者密封板的原因。内部滚珠以及笼形结构也使其自身相对来说较易受到外部冲击与振动的影响。因此,他们既不能做到平滑的运行,也无法做到没有噪音。滚珠的惯性还可能降低运行速度。不过,总的来说,在特殊材料使滑动轴承成为性能更好的轴承变体,以及原来的劣势(即润滑和维护需求)转变为滑动轴承的优势之前,滚珠轴承仍是维持其最佳替代产品地位的一项重大技术创新。

塑料技术的发展潜力

  高性能工程塑料制品的发展也在滑动轴承领域打开了全新的契机。由于材料组件的摩擦已经过优化处理,因此滑动轴承已可以使用聚合物生产,即便润滑不充分也无大碍。以工程塑料制作而成的滑动元件以及反向旋转配件拥有上佳的磨损与摩擦系数特性。与容易锈蚀且需要不断上油,或者尤其在户外应用中需要添加润滑油脂的金属轴承相比,塑料轴承较为适合于通用场合。在同等程度下,塑料轴承对湿度与热度均有一定的耐受力。装配有工程塑料滑动轴承的打包机等系统就得益于塑料产品较长的使用寿命与较高的耐磨性。昂贵的检修停机或者设备故障再也不是问题。

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直线技术中的工程塑料轴承

  工程塑料滑动轴承在直线及驱动技术中由于滚珠轴承的技术优势将进行图解举例说明。

  由于接触面更大,表面压力更小,并且可以使用软轴或者其他材料的轴,如铝合金,碳纤维等,因此滑动轴承的众多优势之一就是重量的进一步减轻。

  由于没有对硬摩擦配件进行机械式滚动,也没有滚动体的相互碰撞,因此滑动运行带来的噪音和振动会更少。

  使用直线滑动轴承,可以对导轨进行拼接,从而可以轻松形成更长的行程,原因在于滑动元件的运动比滚动更容易通过导轨接缝。

  所有滚珠轴承中,与材料相关的一个重要劣势在于允许速度和加速度上的限制,最大值是受限的,特别是在较低负载时。

  相比之下,工程塑料材质的滑动轴承具有较高的滑动速度与加速度,因此极大的提高了其在众多应用中的循环使用时间。不过最重要的王牌确实其使用寿命,由高性能工程塑料所制成的轴承通常要比传统滚珠轴承更加耐用。此外,其使用寿命可以通过各种程序进行计算。在过去的几年中,精确度与摩擦值这两方面已取得了巨大的进展。以往使用传统滚珠轴承的众多领域现已开始使用工程塑料滑动轴承。

敏感应用领域内的用途

  以igus drylin系列产品为代表的免维护自润滑的直线滑动轴承因其性能应用范围较宽而早已在多个工业领域中得以使用。在那些对坚固性以及面对诸如湿度,化学介质或者污物等环境影响因素时的不敏感性有着特殊要求的生产过程中,使用工程塑料滑动轴承的系统堪称从直线导轨直至整套直线驱动机构的理想解决方案。

  首次为自润滑及创新型滑动轴承技术的使用情况之一是在木材及家具行业,在这一行业中,木屑与传统的润滑剂黏结在一起所造成的停产或者产生高昂代价的罪魁祸首。导轨堵塞或是滑动配件粘合在一起后由于缺少润滑而再次分离(即所谓的"滞塞")。Igus是首位接受挑战的塑料行业专家之一,他开发出了业内唯一的低摩擦系数,干运行的直线滑动轴承。

  同时,igus所提供的Drylin技术的优势已经为滑动轴承在更为敏感的应用领域铺平了道路。整套直线驱动机构除了可安装在诸如医疗设备与食品行业等对卫生较为敏感的领域,还可安装在洁净室技术与高温系统中,确保耐脏,可靠的驱动,甚至可使高速运行与低噪音成为可能。Drylin系统还有优于竞争对手产品的设计优势。Igus是唯一的一个整合了带有污物通道的滑动元件供应商,污物通道会让污物颗粒在运行的过程中,自动清除出导轨。从而防止污物过多的积累在轴承前部阻碍运行。无论何处因污物及磨损情况较重而需要进行更换,滑动膜都可以最低的成本轻松地进行更换。竞争对手的直线滑动轴承没有此类污物通道的结构设计,因此就会强调其产品具有较大的接触面,但其忽视了由污物和灰尘堆积所造成的额外负载。与这些竞争对手不同的是,igus的研究人员会从生产成本的角度,借助其机构内部的实验室设施寻找表面压力与可靠运行之间的最佳比率。

  直线轴承技术已经取得重大进展,长久以来,滚珠轴承是直线驱动的极限。不过,低摩擦力的高性能工程塑料产品以为免维护,自润滑情况设定了新的标准。滑动轴承更易使用,在操作上也更为可靠,在最终的分析中,也更为便宜。给予这个原因,现代的工程塑料滑动轴承在"滑动轴承与滚珠轴承"的讨论中明显胜出。
 
"igus" , "Chainflex", "Easy Chain", "E-Chain", "Energy Chain", "Energy Chain System", "ReadyChain", "Triflex", "iglidur", "igubal", "DryLin" 和 "Polysorb" 是联邦德国法律保护商标,同时在其它一些国家也受到当地法律保护。
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