Как шарикоподшипники уменьшают трение в машинах?

1. Движение качения. Ключом к тому, почему шарикоподшипники могут снижать трение в машинах, является конструкция их движения качения. Шарикоподшипники содержат внутри множество сферических шариков, которые размещены на дорожке качения между внутренним и наружным кольцами. Когда подшипник подвергается внешней нагрузке, шарики начинают катиться по дорожкам качения внутреннего и наружного колец, а не скользить непосредственно по поверхности, как в подшипнике скольжения. Это движение качения значительно уменьшает относительное движение между контактными поверхностями, тем самым уменьшая трение и потери энергии. Преимущество движения качения состоит в том, что оно, по сути, представляет собой форму трения качения, а не трения скольжения. При трении качения точка контакта между шариком и внутренним и внешним кольцами на самом деле является лишь моментом контакта. Затем мяч продолжает катиться вперед, а точка контакта быстро перемещается в следующую позицию. Эта функция мгновенного контакта значительно уменьшает площадь трения и время контакта между контактными поверхностями, тем самым уменьшая возникновение трения. Движение качения также помогает распределить нагрузку, обеспечивая более равномерное распределение нагрузки внутри подшипника. Каждый шарик принимает на себя часть нагрузки и передает ее на окружающую дорожку качения, тем самым снижая концентрацию локальных напряжений внутри подшипника. Такое равномерное распределение нагрузки помогает снизить износ и усталость подшипников, продлевая срок их службы. Движение качения позволяет шарикоподшипникам более эффективно снижать трение в машинах. Благодаря движению качения шарикоподшипники уменьшают относительное движение между контактными поверхностями, уменьшают трение и распределяют нагрузку, повышая эффективность и надежность системы.

2. Распределите нагрузку. Шарики внутри шарикоподшипника могут эффективно распределять нагрузку, обеспечивая более равномерное распределение нагрузки внутри подшипника. Напротив, нагрузка в подшипнике скольжения обычно концентрируется на контактной поверхности, что легко приводит к локальной концентрации напряжений, что, в свою очередь, вызывает трение и износ. Распределяя нагрузку, шарикоподшипники могут уменьшить контактное напряжение между подшипником и валом, продлить срок службы подшипника и повысить надежность и долговечность системы.

3. Малая площадь контакта. Тела качения в шарикоподшипниках имеют меньшую площадь контакта, чем поверхности скольжения подшипников скольжения. Это означает, что при заданной нагрузке шарикоподшипники способны снизить трение между контактирующими поверхностями. Меньшая площадь контакта означает меньшее трение, что снижает потери энергии и тепловыделение, повышает эффективность системы и экономию энергии.

4. Система смазки. Шариковые подшипники обычно оснащены системой смазки, например, смазкой внутри подшипника или смазочным маслом снаружи. Эти смазочные материалы могут образовывать смазочную пленку на контактной поверхности шарикоподшипника, снижая коэффициент трения, уменьшая трение качения и трение между шариками и внутренней и внешней дорожками. Хорошая система смазки может снизить рабочую температуру подшипника, уменьшить потери на трение и продлить срок службы подшипника.

5. Точное производство: шарикоподшипники обычно производятся с использованием прецизионных производственных процессов, чтобы обеспечить размер и точность посадки различных частей внутри подшипника. Такое прецизионное производство позволяет уменьшить зазор и трение внутри подшипника, а также повысить точность вращения и стабильность подшипника. Точное производство также может гарантировать, что внутренние части подшипника будут хорошо сочетаться с внешними частями, уменьшая трение и потери энергии, тем самым повышая эффективность и производительность системы.