что такое подшипники скольжения
Подшипники качения и скольжения
Подшипник представляет собой специальное изделие, которое используется в качестве опоры для движущихся деталей механизма.
Основное его назначение – фиксация подвижных частиц относительно неподвижных деталей, а также снижение силы трения. Все заводские изделия качения идут с определенными условными обозначениями, маркировками. При системном условном обозначении название изделия содержит сведения о его размерах, особенностях конструкции. Все маркировки делятся на две большие группы – зарубежные и отечественные.
Зарубежные обозначения используют такие ведущие производители автомобильных подшипников как SKF, FAG, INA, Timken, Koyo, NSK, другие. Российскую систему применяют заводы РФ, стран СНГ. О том, какие существуют производители, виды подшипников, вы узнаете из данного обзора.
Подшипники качения и скольжения что это — разбираем!
Все комплектующие рассматриваемой группы делятся на две группы – скольжения и качения. В состав механизмов первой группы входят внешняя, внутренняя обоймы, второй – два кольца, сепаратор, шарики. Оба типа изделий должны снижать трение между стационарными и вращающимися узлами агрегата – это позволяет снижать потери энергии, уменьшать степень износа и нагрева деталей. Рассмотрим подробнее, какие бывают производители и виды подшипников.
Узел имеет вид массивной металлической опоры с небольшим отверстием, через которое подключаются вкладыш либо втулка. Для увеличения эффективности работы узла, уменьшения силы трения применяется смазка (плотная либо жидкая). Технические параметры зависят от размеров входящего в узел элемента, скорости вращения вала, величины подаваемых нагрузок, густоты смазки. Для смазывания можно использовать любую жидкость вязкой консистенции – эмульсию, керосин, масло.
В узлах данного типа трение скольжения заменяется трением качения, за счет чего в разы снижаются показатели износа. Конструкции и размеры подшипников могут быть разными, в качестве тел вращения используются иголки, ролики, шарики.
Один из самых распространенных типов узлов, в состав которого входит два кольца, между которыми устанавливается сепаратор и предустановленные шарики заданных параметров. Шарики помещаются по канавкам, которые в ходе производства тщательно шлифуются. Сепаратор гарантирует точное положение шариков и делает невозможным любой контакт между ними. В комплекте составляются двухрядные сепараторы.
В случае с роликоподшипниками роль тел вращения выполняют ролики (форма может быть любой – цилиндр, конус и т.д.). Конструктивно они похожи на шариковые, размеры деталей определяются стандартами ГОСТ.
Почему важен класс точности?
Для обозначения деталей очень важен класс точности – характеристика, которая указывает на точность изготовления отдельных деталей, узла в целом. Точность габаритов, вращения также маркируется в классе изделия. Класс подшипника указывается возле основного наименования.
Популярные бренды подшипников качения и скольжения
Крупнейшие мировые производители деталей – SKF, NTN, FAG/INA, SNR, KOYO, NSK. По качеству готовой продукции им не уступают российские компании – это «МОСКОВСКИЙ ПОДШИПНИК», «САРАТОВСКИЙ ПОДШИПНИКОВЫЙ ЗАВОД», «ПОДШИПНИКОВЫЙ ЗАВОД №6», «РОЛТОМ», «Самарский подшипниковый завод».
Классификация подшипников скольжения: как устроен подшипник, применение, достоинства и недостатки
В статье поговорим о том, как устроены подшипники качения (шариковые) и скольжения для валов, а также о разнице, отличиях устройств, достоинствах и недостатках конструкций. Эти детали используются во всех сферах деятельности (машиностроении, транспорте, сельском хозяйстве, медицине, быту и промышленности), этим обусловлена актуальность темы.
Что такое представляет из себя деталь
Этот механизм снижает трение при вращении оси в проушине. Аналогичные устройства использовались человечеством со времен неолита, когда люди впервые употребили жир для смазывания осей. Примером этого может служить гончарный круг. Египтяне при строительстве и орошении земли широко применяли все виды блоков и смазывали маслом, водой все вращающиеся детали. Позднее стали использовать деготь, графит, воск для смазки осей колес.
Современные детали – это уже совсем другие высокотехнологичные изделия.
В статье вы можете найти общие сведения о подшипнике скольжения и увидеть фото, как выглядит механизм.
Классическое устройство – это две втулки, плотно подогнанные друг к другу с высокой степенью обработки поверхностей. Для скольжения между плоскостями добавляется смазочный материал, или один из элементов делают из скользкого вещества, например, графита или фторопласта.
Классификация и виды подшипников скольжения
На предприятиях изготавливают три типа узлов, исходя из материала изготовления; размеров втулок, колец; типов вкладышей; конструктивных особенностей:
Классификация по способу подачи смазки и ее вида
Изделия классифицируют по следующим параметрам:
Как работает гидростатический подшипник скольжения – принцип действия, особенности работы
Часто эту деталь еще называют гидравлической. Она служит для обеспечения многолетней работы изделия, широко используются во всех сферах производства из-за надежности и простоты строения.
Состоит из двух деталей: внешнего и внутреннего кольца. Пространство между осью и корпусом постоянно нагнетается смазывающей жидкостью. Часто в этом отверстии находятся вкладыши из более мягких материалов. Например, на таких опорах лежит коленвал автомобиля.
В маркировке основная цифра отражает диаметр вала в милимметрах. Остальные буквы и цифры – это обозначения особенностей конструкции и условия эксплуатации.
Все изделия этого типа обязаны соответствовать установленным стандартам, от этого зависит их номенклатура.
Подшипники скольжения, выходящие с конвейера, проходят проверку на качество, соответствующее ГОСТу.
Мы приведем таблицу основных стандартов:
| Норматив | Какой ГОСТ регулирует |
| Сокращения и условные обозначения | 7904-1 |
| Параметры для расчета | 4378-4 |
| Стандарты для втулок из медных сплавов | 4379-2006, 29201-91 |
| Конструкттивные особенности и подшипниковые материалы | 4378-1 |
| Размеры и типы колец | 28801-90 |
| Размеры керамических втулок | 2795-2001 |
| Размеры и виды втулок, типы спекаемых материалов | 24833-81 |
| Определения и термины для подшипников механизмов и машин | 18282-88 |
Согласно этим нормативам, можно определить их правильную маркировку и особенности. Но несмотря на все различные варианты, все они обладают одинаковыми достоинствами.
Преимущества гидродинамического узла вращения:
Гидродинамические подшипники скольжения
Этот вид выгодно отличается от первого, потому что технологическая жидкость нагнетается в пространство внутри трущихся деталей за счет вращения вала.
Особенностью работы подшипника является то, что чем больше частота вращения вала, тем качественнее становится смазочный слой между вращающимися сферами. При этом, на малых оборотах резко возрастает трение. Как следствие – происходит износ детали.
К недостаткам можно отнести:
Газостатический тип подшипника скольжения
К недостаткам подшипников скольжения этого класса относятся:
Давайте рассмотрим строение подшипника скольжения, из чего он состоит (втулка, корпус), материалы, необходимые для изготовления на схеме:
На рисунке цифрами обозначены элементы строения механизма:
На схеме не обозначена цапфа, а вкладыш складывается из пористой вставки и втулки.
Через статичное кольцо с проходами подается газ под давлением, который проникает в промежуток между цапфой и корпусом. Необходимо выбрать целесообразную конфигурацию канавок с внутренней стороны окружности (вкладыша) и давление поступающего газа. Чтобы плоскости вкладыша и цапфы не соприкасались надо правильно выставить режим оборотов и нагрузки.
При повышении оборотов соприкосновение между этими материалами будет по времени сокращено до периода разгона, что приведет к меньшему износу. Подшипниковый узел возможно заставить работать тише, с меньшими вибрациями при больших оборотах. Задачей инженеров является добиться создания устойчивой воздушной подушки между быстро вращающимися плоскостями.
Газодинамические
Устройство, как и у всех остальных узлов состоит из:
Область использования такого подшипника весьма ограничена. Потому что эффективная работа узла возможна только при высоких скоростях. Нагрузка на оси также небольшая. В технике применяется еще один тип – радиальный подшипник скольжения.
Преимущества данной конструкции:
Где используется подшипник скольжения с твердой смазкой, для чего он нужен, область применения и назначение
Инженеры уже давно обратили внимание на свойства некоторых веществ, которые снижают трение. Такими скользкими материалами являются: графит, чугун, бронза и их совместные вариации. В случаях, когда требуются большие усилия на ось, при небольших интервалах нагрузки подшипниковый узел с твердой смазкой является самым удобным решением. Например, втулка в стартере.
Механический компонент состоит из:
Главным условием исправной работы является соприкосновение в узле двух материалов, имеющих минимальный коэффициент трения при соприкосновении. Например: сталь с графитом; чугун с бронзой; сталь с фторопластом. Элементом, обеспечивающим низкое трение, являются частицы от узлов, появившиеся в результате стирания. Чешуйчатая структура графита создает эффект множества прокладок, скользящих относительно друг друга.
Посадка подшипников скольжения без смазки требует определенных условий, достаточно простых допусков.
Смазка для сменных деталей подшипников скольжения
Для определенного вида изделия требуется своя смазочная жидкость, которая обеспечивает работу всего узла и отвечающая за надежность и безотказность всей опоры.
Материал подбирают по совместимости цветных металлов и их сплавов из которых сделаны вкладыши и втулки. Также очень важно учитывать параметры динамических и статистических нагрузок на опоры. Некорректно подобранная жидкость может просто изменить свою структуру (стать жидкой, что ведет к подтеканию узла) или ее может вытолкнуть с места при трении.
Смазка бывает нескольких видов:
Как выбрать смазку
Очень важно правильно подобрать смазочный материал. Ведь от этого зависит надежность и долговечность работы механизма. Он должен защитить металл от коррозии, от загрязнений и смягчить нагрузку при ударе. Тогда изделие сможет стабильно работать в критических нестандартных ситуациях.
Почти 35 процентов машин ломаются из-за неправильного подбора жидкости.
Необходимо точно следовать техническим характеристикам данного узла, произвести расчет по скорости, нагрузке, температурным колебаниям, размерам детали.
При выборе смазке необходимо учитывать такие требования:
Мы приводим таблицу, которая подскажет вам, чем смазать подшипник скольжения.
| Код обозначения марки пластической смазки | Марка смазочного материала | Код обозначения пластической смазки | Марка смазочного материала |
|---|---|---|---|
| — | ЦИАТИМ-201 | С18 | ВНИИНП-233 |
| С1 | ОКБ-122-7 | С20 | ВНИИНП-274 |
| С2 | ЦИАТИМ-221 | С21 | ЭРА |
| С3 | ВНИИНП-210 | С22 | СВЭМ |
| С4 | ЦИАТИМ-221С | С23 | ШРУС-4 |
| С5 | ЦИАТИМ-202 | С24 | СЭДА |
| С6 | ПФМС-4С | С25 | ИНДА |
| С7 | ВНИИНП-221 | С26 | ЛСД-3 |
| С8 | ВНИИНП-235 | С27 | ФАНОЛ |
| С9 | ЛЗ-31 | С28 | CHEVRON SRI-2 |
| С10 | №158 | С29 | РОБОТЕМП |
| С11 | СИОЛ | С30 | ЮНОЛА |
| С12 | ВНИИНП-260 | С31 | ЛИТИН-2 |
| С13 | ВНИИНП-281 | С32 | №158М |
| С14 | ФИОЛ-2У | С33 | ФИОЛ-2МР |
| С15 | ВНИИНП-207 | С34 | ШРУС-4М |
| С16 | ВНИИНП-246 | С35 | BERUTOX FE 18 EP |
| С17 | ЛИТОЛ-24 | С36 | ВН-14 |
Подшипники скольжения или качения: чем отличаются и что лучше
Изделия, которые подразумевают повороты, снабжаются деталями для качения или скольжения, в зависимости от того какая сила на них будет распространяться, и какой импульс будет подаваться.
Принцип устройства подшипника качения выглядит так. Он состоит из двух колец, между которыми сделана специальная выдолбленная дорожка. Она заполняется элементами, которые будут постоянно находиться в движении. Эти компоненты, в основном, состоят из металлических шариков разного диаметра. Альтернативным решением считаются другие формы, такие как иголки и цилиндр.
Подшипники скольжения и качения трудны в ремонте и восстановлении дефектов, так как в большинстве случаев они бывают несъемными, их расчет и сборка – дело рук профессиональных токарей, потому что зазор между втулкой и осью бывает минимальным. Чтобы вам не приходилось часто менять их на новые, держите детали в надлежащем виде, а именно следите за состоянием смазки, храните при положительных температурах в закрытом помещении.
Определить, какие подшипники лучше, невозможно. Так как сфера использования их различная. Одни лучше применять при больших оборотах и значительном напряжении, вторые более эффективно справляются с малой частотой вращения. При этом следует учитывать размеры втулок, внутреннего и внешнего кольца, диаметр вращающихся элементов (шариков, роликов, иголок, цилиндров). При выборе правильной модели инженеры всегда опираются на нормативные акты (СНИП, СанПиН и ГОСТ).
В нашей статье мы подробно рассказали какие бывают подшипники скольжения, критерии работоспособности и их хранение с помощью смазочных материалов. Рекомендуем вам заказывать опорные узлы в интернет-магазине «Подшипник Моби» – большой ассортимент и качественные детали.
Подшипники скольжения
Подшипники скольжения имеют широкую сферу применения и соответствующий высокий спрос. Данная деталь отлично подходит не только для бытовых механизмов, которые не имеют большой мощности, но и для производственных, сложных, и высокоточных машин, применяемых в строительстве, медицине, нефтепереработке, и других сферах.
Особенным спросом деталь пользуется для механизмов, требующих высоких скоростей и предельной мощности. Помимо возможности работать на предельной скорости и с серьезными нагрузками, подшипник скольжения обладает небольшими размерами, способен адаптироваться к неблагоприятным рабочим условиям.
Также наблюдается тихая работа детали и противостояние вибрации. При правильном использовании деталь прослужит долгое время, а при необходимости обслуживания, эта процедура не затруднит пользователя.
Основные виды
Типы подшипников скольжения делятся на радиальные, упорные, радиально-упорные. Первый тип подходит для радиальных нагрузок, второй предназначен для упорных, а последний для комбинированных усилий. Также виды подшипников скольжения отличаются друг от друга телами качения, конструкцией:
1. Сферические модели работают на небольших скоростях и допускают перекосы в оси. Чаще всего такие виды подшипников применяются в механизмах с колебательным движением, как и подшипник качения.
2. В линейном подшипнике с цилиндрическим стержнем предусмотрены опоры скольжения, которые работают в прямолинейной направленности и позволяют применять изделие для серьезных нагрузок и перемещений.
3. Если говорить о том, какие виды подшипников бывают, нельзя не упомянуть упорный тип. Опора в конструкции изделия является своего рода подпятником, и предназначена в основном для тех механизмов, которые задают требования относительно определенной жесткости.
Сравнение подшипников скольжения и качения
Многие думают, что данные типы подшипников идентичные. Что подшипник качения и скольжения имеет одинаковые характеристики. Конечно, между ними есть определенные сходства, но в основном можно увидеть существенные отличия, сравнив их:
1. Виды подшипников качения, как и скольжения, представлены в нескольких вариантах. И тот и другой подшипник объединяет широкий ассортимент и разнообразие моделей.
2. Механизмы, в которых можно применять любые типы подшипников качения, абсолютно не принимают подшипники скольжения, и наоборот. Например, у скользящего типа имеется разъемное исполнение, что позволяет использовать его для коленчатого вала, а у подшипника качения такой модификации нет, и для упомянутого механизма он совершенно не подходит.
3. Данные изделия отличаются по восприятию вибраций и ударов. Например, шариковые подшипники качения не могут выдержать таких вибрационных и ударных нагрузок, которые выдерживают подшипники скольжения. Зато качения подшипник трения увеличенного при пуске не имеет.
4. Рассматриваемые разновидности подшипников различны и в стоимости. Подшипник качения производится из более дешевых материалов, так как к нему нет серьезных требований относительно высокой прочности или жесткости.
5. У подшипников скольжения можно регулировать зазор, благодаря чему деталь легко подстроить под нужные рабочие параметры. А для подшипников качения характерен минимальный расход смазочного материала, что увеличивает интервал от обслуживания до обслуживания.
Какие бывают подшипники, чем они отличаются, и какими преимуществами обладает каждый из них, в целом можно узнать на просторах интернета.
Главное серьезно отнестись к покупке подшипника, чтобы он прослужил как можно дольше, и обеспечил работоспособность механизма. Для этого необходимо выбрать модель нужных размеров, конкретной точности, с определенными техническими характеристиками.
В целом, деталь должна полностью соответствовать требованиям механизма и предполагаемым эксплуатационным условиям.
И конечно, не стоит забывать про качество. Приобретайте подшипники от проверенных производителей, которые имеют большой опыт в изготовлении таких деталей и сопутствующих товаров, и кто уже имеет заслуженную репутацию у потребителей.
Что такое подшипники скольжения
Известно множество типов подшипников скольжения, различающихся особенностями устройства и работы, но общий принцип одинаков и заключается он в следующем. Для сопряжения вала и корпуса, между которыми происходит относительное вращение, надо выполнить соприкасающиеся детали из материалов с низким коэффициентом взаимного трения, либо нанести на соприкасающиеся поверхности покрытие или пленку из материала с низким коэффициентом трения по отношению к материалам вала и корпуса. Обычно подшипником скольжения считается вставка между валом и корпусом, более правильно называть её втулкой скольжения. Подшипником называют весь узел с трением через смазочный или антифрикционный слой, отдельная металлическая (пластмассовая или из другого материала) часть которого называется вкладыш скольжения.
Исторически первые подшипники скольжения появились очень давно, в одно время с колесом. Их изготавливали из дерева или камня. Когда появилась бронза, а затем железо, для изготовления подшипников стали использовать эти металлы. Бронзу и сталь используют до сих пор.
В эпоху промышленной революции началось массовое внедрение подшипников скольжения в станках и машинах. Технологии их производства начала быстро развиваться.
Разнообразие видов подшипников скольжения определяет широкий диапазон их характеристик, подходящий тип и исполнение можно найти практически для любых условий эксплуатации. Так, например, разработаны подшипники скольжения для работы в условиях низких и высоких температур для очень больших и очень медленных скоростей вращения, и т.д.
Наиболее широко используются металлические вкладыши и втулки скольжения, изготовленные из стали, чугуна, бронзы, латуни, баббитов и т.д. Они обычно рассчитаны на работу со смазкой. Смазка может быть «свободно нанесённой консистентной», или может образовываться маслом, нагнетаемым под давлением. Подшипники скольжения из металлов (биметаллов, триметаллов) и сплавов отличаются прочностью, долговечностью и высокой грузоподъемностью.
В настоящее время широко применяются пластиковые втулки скольжения из простых и специальных полимеров (например, фторопластов). В определённых условиях пластиковые втулки предпочтительнее металлических.
Подшипники скольжения применяются в самых различных конструкциях, например, в подвижных сочленениях, опор мостов, или в двигателях внутреннего сгорания. Чем тяжелее условия работы подшипника и чем выше требования к нему, тем более сложным, а значит, и дорогим он будет.
Хотя самые скоростные подшипники, например, в центрифугах – это подшипники скольжения. Если, конечно, считать газовую прослойку между опорой и валом, или магнитное поле между ними смазкой.
Простейший подшипник скольжения (рисунок ПС-1) — опора или направляющая в составе механизма, подвижные части которого скользят друг по другу. Вид трения в таком подшипнике – это трение скольжения.
Рисунок ПС-1. Неразъемный нерегулируемый подшипник скольжения.
Типы подшипников скольжения
Подшипники скольжения могут иметь и более сложную конструкцию, в зависимости от неё можно выделить следующие типы подшипников скольжения.
1. Неразъемные нерегулируемые, рисунок ПС-1. Состоят из цилиндрической втулки – вкладыша и корпуса, закрепленного на станине механизме или выполненного с ней заодно. Втулка, гладкая или с буртом, запрессовывается в корпус или устанавливается по одной из переходных посадок и стопорится винтом или штифтом. Толщина стенки втулки от 2 до 10 мм в соответствии с диаметром валов от 10 до 100 мм. Материал для втулки – обычно бронза, баббитовые сплавы, чугун, пластмассы, металлокерамика и др. При значительных диаметрах вкладыш изготавливается биметаллическим. На него различными способами наносится слой антифрикционного материала. Смазка подается через радиальные отверстия. Для её равномерного распределения по длине вкладыша используются масляные канавки. Для постоянной смазки наиболее нагруженной зоны подшипника используется масляный карман – холодильник.
2. Неразъемные регулируемые с внутренним конусом, рисунок ПС-2.
Рисунок ПС-2. Неразъемный регулируемый с внутренним конусом подшипник скольжения.
Состоят из цилиндрической втулки из бронзы или антифрикционного чугуна с конусным отверстием и наружной резьбой с обоих концов для двух регулировочных гаек. Зазор между валом и втулкой регулируется перемещением втулки вдоль оси. Для предотвращения прокручивания втулки при регулировании используется штифт. Такой тип подшипников часто применяется в шпинделях станков.
3 Неразъемные регулируемые с наружным конусом, рисунок ПС-3.
Рисунок ПС-3. Неразъемный регулируемый с внешним конусом подшипник скольжения.
Используется втулка с цилиндрическим отверстием, наружным конусом и продольной прорезью по всей длине. Зазор между валом и втулкой регулируется осевым перемещением втулки и ее сжатием при этом за счет изменения ширины прорези. Положение подшипника фиксируется болтом с конусной головкой.
4. Разъемные подшипники, рисунок ПС-4.
Рисунок ПС-4. Разъёмный регулируемый подшипник скольжения.
Состоят из корпуса и крышки. Внутри размещаются вкладыши, выполненные из бронзы, антифрикционного чугуна или биметаллические (триметаллические). В верхнем вкладыше выполняются отверстия для подвода смазочного материала и смазочные канавки. В нижнем вкладыше также выполняются смазочные канавки. Крышка и корпус с фланцами соединяются в горизонтальной или наклонной плоскости двумя или четырьмя болтами. Для разгрузки болтов от поперечных сил и лучшего взаимного центрирования стык крышки с корпусом выполняется с уступом, или устанавливаются фиксирующие штифты. Вкладыши толщиной более 3 мм имеют бурты для фиксации в осевом направлении. Для предохранения вкладыша от прокручивания используют штифт или винт. Если толщина вкладыша составляет менее 3 мм, то для его фиксации используется выступ на вкладыше, входящий в выемку корпуса. Зазор между валом и вкладышем регулируется за счет комплекта прокладок. Прокладки помещают между корпусом и вкладышем и между крышкой и вкладышем. Самая тонкая прокладка располагается у крышки.
5. Самоустанавливающиеся цельные подшипники, рисунок ПС-5.
Рисунок ПС-5. Самоустанавливающиеся цельный подшипник скольжения.
Служат для минимизации вредных последствий несоосности оси вала и оси подшипника, возникающих вследствие отклонений от заданных размеров деталей при их изготовлении или вследствие неточностей монтажа. Для этого используются вкладыш и корпус, сопрягаемые по сферической поверхности. Преимущественно используются в опорах многоопорных валов.
6. Сегментные самоустанавливающиеся подшипники, рисунок ПС-6.
Рисунок ПС-6. Сегментный самоустанавливающийся подшипник скольжения.
Вкладыши подшипников состоят из трех и более сегментов, равномерно расположенных по окружности. Конструкция подшипника позволяет сегментам смещаться относительно цапфы в осевой и радиальной плоскостях. Такие подшипники уменьшают вибрацию вала.
7. Многоклиновые цельные регулируемые подшипники, рисунок ПС-7.
Рисунок ПС-7. Многоклиновый цельный регулируемый подшипник скольжения.
Вкладыш имеет конусную наружную поверхность. При осевом перемещении вкладыша за счет прижимной крышки он сжимается, образуя с валом несколько суживающихся зазоров. Образующиеся масляные клинья улучшают центрирование вала, он работает с низким уровнем вибрации.
8. Газостатические подшипники, рисунок ПС-8.
Рисунок ПС-8. Газостатический подшипник. Состоит из камеры (1), пористых вставок (2), подводящей
магистрали (3), корпуса (4), газонепроницаемой втулки (5).
Вкладыш состоит из втулки (5) и пористых вставок (2).
На рисунке цапфа не показана.
В цилиндрический зазор между цапфой и вкладышем в нескольких точках, через пористые ставки (2), под давлением подается воздух или газ. Возникает газовая смазка. Поверхности вала и цапфы в установившемся режиме не контактируют. Подшипник обладает минимальным моментом трения. Применяются для опор с малыми нагрузками и высокими скоростями скольжения.
9. Гидростатические подшипники.
10. Газо- и гидродинамические подшипники, рисунок ПС-9.
Рисунок ПС-9. Схема газодинамического лепесткового подшипника.
При определенных значениях зазора между цапфой и вкладышем и скорости вращения выше некоторого значения за счёт гидро- и газодинамического эффекта подшипник обеспечивает газовое (жидкостное) трение, т.е. отсутствие непосредственного контакта между цапфой и вкладышем. Применяются в опорах валов при высоких частотах вращения. Материал втулок и вкладышей подбирается с учётом условий эксплуатации. На вкладыш и цапфу могут наноситься системы борозд, которые усиливают газодинамический эффект. Для усиления аэродинамического эффекта могут также использоваться элементы, напоминающие лопасти винта или лепестки.
11. Подпятники, рисунок ПС-10.
Рисунок ПС-10. Схема подпятника скольжения, (1) – корпус, (2) – крышка, (3) – вкладыш радиального
подшипника, (4) – опорный вкладыш.
Воспринимают силы, действующие вдоль оси подшипника. Рабочая поверхность имеет форму круга или кольца. Подразделяются на гладкие и сегментные с неподвижным подпятником, сегментные самоустанавливающиеся, гребенчатые, гидростатические. Материал подпятника: чугун, сталь, бронза, алюминиевые сплавы, баббиты.
Радиальный подшипник скольжения состоит из корпуса с цилиндрическим отверстием, вкладыша (втулки) и смазывающего устройства. Смазывающее устройство размещается на корпусе подшипника. Вкладыш (втулка) размещается в отверстии. Вкладыш изготавливается из материала, который обладает низким коэффициентом трения в паре с материалом цапфы. Между цапфой вала и отверстием втулки подшипника остаётся зазор, который заполняется смазкой. Зазор позволяет валу свободно вращаться.
12. Подшипники шарнирные, рисунок ПС-11.
Рисунок ПС-11. Подшипник скольжения шарнирный.
Для этих подшипников существует свой стандарт, ГОСТ 3635-78. Шарнирные подшипники относятся к подшипникам скольжения. Сферические поверхности наружного и внутреннего колец позволяет им воспринимать радиальные, осевые и комбинированные нагрузки в подвижных или неподвижных соединительных узлах различных механизмов.
Дополнительные классификационные параметры подшипников скольжения
Подшипники скольжения также классифицируют:
1. В зависимости от формы подшипникового отверстия:
2. По направлению восприятия нагрузки:
4. По количеству масляных клапанов:
5. По возможности регулирования:
Виды трения и смазка
В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации, трение скольжения может быть сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим.
Сухое и граничное виды трения – самые неблагоприятные. Цапфа и вкладыш быстро изнашиваются, подшипниковый узел выходит из строя.
Подшипники с жидкостным и газодинамическим трением при пуске всё равно проходят этап с граничным трением. Это накладывает ограничения на количество допустимых остановов механизмов с такими подшипниками.
Выбор подходящей смазки и схемы её подачи – одни из главных условий длительной и штатной работы подшипника скольжения.
Хорошо себя зарекомендовали в эксплуатации пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные по технологиям порошковой металлургии. В ходе вращения пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность. При отсутствии движения подшипник остывает, и смазка уходит в поры.
Для изготовления подшипниковых вкладышей используют карбиды вольфрама или хрома, баббитовые сплавы, бронзы, полимерные материалы, например, фторопласты, керамику.
Классы подшипников скольжения
В таблице 1 перечислены классы подшипников скольжения.
Таблица 1. Классы подшипников скольжения.
Класс
Способ смазки
Вид трения
К-т трения
Назначение
Область применения
Малое количество смазки, непостоянная подача смазки
Малые скорости скольжения и небольшие удельные давления
Опорные ролики транспортеров, ходовые колёса мостовых кранов
Непродолжительная по времени работа с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки
Масляная ванна или кольца, под давлением
Мало изменяющиеся по величине и направлению усилия, большие и средние нагрузки, переменные нагрузки
Буксы вагонов, тяжёлые станки, мощные электрические машины, тяжёлые редукторы, текстильные машины, газовые двигатели, тихоходные и судовые двигатели
Кольца, комбинированный или под давлением
Малые окружные скорости валов, особо тяжёлые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках
Электрические машины малой и средней мощности, лёгкие и средние редукторы, центробежные насосы и компрессоры, прокатные станы
Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения
Паровые котлы, водяные турбины, газовые турбины, осевые вентиляторы, турбокомпрессоры
Линейные подшипники скольжения
Подшипники скольжения послужили основой для создания линейных систем перемещения, использующих силы трения скольжения.
Такие линейные системы имеют, в основном, те же достоинства и недостатки по отношению к линейным системам, использующим тела качения, что и подшипники скольжения по отношению к подшипникам качения.
Если очень коротко, то они проще, дешевле, лучше выдерживают большие нагрузки, удары и вибрации, но менее точны, инерционны и требуют больших затрат энергии на перемещение элементов относительно друг друга.
Рассмотрим примеры линейных систем скольжения.
Квадратные каретки скольжения
Квадратная каретка (втулка) представлена на рисунке ПС-12.
Рисунок 12. Квадратная втулка скольжения.
Квадратная втулка скольжения:
Втулки скольжения из полимера
Вместо шариковых втулок для линейных систем в некоторых случаях можно использовать втулки скольжения из армированных полимеров.
Преимуществами таких втулок являются:
самосмазывание. Компоненты смазки добавлены в полимер и при микроизносе выделяются, обеспечивая постоянно обновляемую смазку. Это резко сокращает затраты на обслуживание;
длительный срок эксплуатации. Полимерные линейные подшипников не содержат стеклянных волокон и не вызывают абразивного износа валов;
низкое трение. Статические и динамические коэффициенты трения близки друг к другу вследствие выбора материалов подшипника и смазки. Низкое трение обуславливает низкий шум;
высокая безусадочность, широкий диапазон рабочих температур, высокая теплопроводность. Упрочнение синтетическими волокнами снижает температурные деформации подшипников и улучшает посадку подшипников при высоких рабочих температурах;
минимальный износ и устойчивость к большим нагрузкам. Полимерные линейные подшипники высокоустойчивы к износу в радиальных и упорных подшипниках, и при линейных перемещениях при больших нагрузках.
Линейные системы перемещения, использующие тела качения, рассмотрены в разделе
Достоинства подшипников скольжения
Подшипники скольжения обладают следующими достоинствами:
Недостатки подшипников скольжения
Подшипникам скольжения присущи следующие недостатки:
Тем не менее, в высокоскоростных механизмах используются, по сути, именно подшипники скольжения! Возможность, при определенных условиях, использовать в качестве смазки жидкости, газы и даже электромагнитное поле вывели подшипники скольжения на совершенно новый уровень.
Кроме того, для тяжелых машин, например, мощных тысячетонных гидроэлектрогенераторов, альтернативы подшипникам скольжения до сих пор нет.