Prinzipien der Reibung und des Lagerdesigns

Sind Sie schon einmal mühelos auf einer Eislaufbahn geglitten? Oder in Socken über einen Holzboden gerutscht? Wenn nicht, müssen Sie es unbedingt tun. Wenn ja, haben Sie die berauschende Schwerelosigkeit erlebt, die durch geringe Reibung entsteht. Obwohl Reibung eine wesentliche Kraft in unserer materiellen Welt ist, kann sie Probleme verursachen, insbesondere in Maschinen.

Luftkompressoren beheben dies, indem sie Lager verwenden, um die Reibung während des Kompressionsprozesses zu verringern, aber nicht alle Lager sind gleich. Heute betrachten wir die Vor- und Nachteile von drei Arten von Lagern, die üblicherweise in Kompressoren verwendet werden. Bevor wir beginnen, nehmen wir uns einen Moment Zeit, um uns die Physik der Reibung anzusehen.

Was ist Reibung?

Gemäß dem Merriam-Webster-Wörterbuch ist Reibung „die Kraft, die der relativen Bewegung zwischen zwei Körpern in Kontakt widersteht“. Es gibt zwei Arten von Reibung:Haftreibung und Gleitreibung. Haftreibung ist die Kraft, die erforderlich ist, um eine Bewegung zwischen zwei stationären Objekten einzuleiten. Gleitreibung ist die Widerstandskraft zwischen zwei sich bewegenden Objekten.

Haftreibung ist größer als Gleitreibung. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, eine schwere Kiste über den Boden zu schieben. Sie müssen mehr Kraft aufwenden, um eine Bewegung einzuleiten, als um die Kiste in Bewegung zu halten.

Bei der Bestimmung der Reibung zwischen zwei Objekten müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Der Reibungskoeffizient bestimmt, wie gut die Objekte aneinander haften (jedes Objekt hat seinen eigenen Koeffizienten), und die Normalkraft drückt die Objekte zusammen. Drehmoment und Traktion kommen ins Spiel, wenn eines der sich bewegenden Objekte ein rotierender Reifen ist.

Hohe Reibung kann Hitze erzeugen und Gegenstände verschleißen. Versuchen Sie, Ihre Hände aneinander zu reiben, und Sie werden sich sofort wärmer fühlen. Das gleiche Prinzip gilt für Teile in einem Kompressor. Da sie ständig aneinander reiben und Wärme erzeugen, verschleißen sie schneller als bei weniger Reibung. Glücklicherweise bieten Elemente wie Lager weniger Reibung für Luftkompressoren, sodass sie schneller laufen können, ohne sich abzunutzen.

Lagerarten

Es gibt drei Hauptarten von Lagern, die in Kompressoren verwendet werden, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen.

Rollenlager

Rollenlager sind in der Regel die kostengünstigste Lagerart. Sie haben radiale Belastungen, d. h. die Belastung wirkt im rechten Winkel zur Rotationsachse des Lagers. Rollenlager haben in der Regel eine lange Lebensdauer und sind eine der frühesten bekannten Lagerkonstruktionen.

Kegelrollenlager

Kegelrollenlager sind eine Art von Rollenlagern mit konischer Form. Diese sind oft teurer als Wälzlager, können aber sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufnehmen. Eine axiale Belastung übt eine Kraft parallel zur Rotationsachse aus. Da Kegelrollenlager beiden Belastungskräften mäßig gut standhalten, verschleißen sie tendenziell schneller als Rollenlager.

Kugellager

Kugellager sind die teuerste Lagerart. Sie können sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufnehmen und sind äußerst zuverlässig. Es gibt viele Arten von Kugellagern, darunter Schrägkugellager, Axiallager und Rillenkugellager.

Wenn Sie das nächste Mal skaten oder einfach nur in Socken durchs Haus rutschen, denken Sie an die Physik hinter dem Spaß. Niedrige Reibung kann angenehm sein, ermöglicht aber auch, dass Ihre Maschine während ihrer gesamten Lebensdauer effizienter läuft.

Welche Art von Lager verwendet Ihr Kompressor? Teilen Sie uns Ihre Präferenz in den Kommentaren unten mit.