4.3. Прочие смазочные материалы [1]

Смазки на твердой основе. Графит как смазочный мате­риал применяется в узлах трения с высокой удельной нагрузкой, весьма малой скоростью скольжения и высокой температурой; благодаря образованию прочной адсорбционной пленки, графитизированные вкладыши могут работать в режиме граничного трения с относительно малым износом. Такой же эффект дости­гается добавлением графита в жидкие смазочные масла и кон­систентные смазки.

Дисульфид молибдена (МоS₂). Для создания прочной адсорбированной пленки порошок или паста дисульфида мо­либдена наносится на рабочую поверхность вкладыша или цап­фы и втирается специальным мягким притиром, затем произво­дится полировка или накатка закаленными роликами; при такой обработке шероховатости-сглаживаются и на поверхности обра­зуется равномерная пленка толщиной в 2—8 мк, весьма прочная и стойкая в широком диапазоне температур, выдерживающая большую удельную нагрузку. Такие опоры, в зависимости от стойкости основных материалов трущейся пары, сохраняют ра­ботоспособность при температуре -70° до +300°С, весьма износостойки в режиме граничного трения и в химически актив­ных средах.

Вода. Подшипники из натуральной и пластифицированной древесины, из древесно-слоистых пластиков, текстолита и тексто­литовой крошки лучше работают с водяной смазкой; подшип­ники с резиновыми обкладками смазываются исключительно во­дой. Для некоторых пластмасс; например вулколана, смазка водой предпочтительнее смазки нефтяными маслами; вода используется также в эмульсионных смазках.

Воздух и газы. Воздушная и газовая смазки применяются в небольших подшипниках, несущих малую нагрузку при очень большой скорости вращения — порядка нескольких десятков ты­сяч оборотов в минуту. При таких условиях жидкая смазка сопряжена с большими относительными потерями на трение. С другой стороны, необходимость соблюдения строгой центровки заставляет доводить зазоры между цапфой и подшипником до таких малых значений, при которых жидкая смазка становится трудно осуществимой. Воздух или газ подается в подшипник под некоторым избыточным давлением; при высокой скорости вра­щения и малой удельной нагрузке цапфа всплывает на воздуш­ном слое, причем центр ее почти совпадает с центром подшип­ника, рабочие поверхности отделены друг от друга, и потери на трение оказываются весьма малыми (так как вязкость воз­духа и газов значительно ниже вязкости жидкости). Такая смазка применяется в подшипниках быстровращающихся роторов газовых турбин, шпинделей шлифовальных станков, вертикаль­ных валов центрифуг и пр.

5. Схема нагружения опорного подшипника скольжения [2, с. 248-256]

На рис. 5.1 представлена схема опорного подшипника скольжения. Точка О – центр расточки вкладыша подшипника; R — радиус рас­точки; точка О₁ – центр шипа; r — радиус шипа. Положение шипа в расточке определяется полярными координатами е и φ. Величина е — смещение центра шипа по отношению к центру расточки вкладыша; φ — угол между направлением смещения и вертикалью – угловая координата точки О₁. При вращении шипа во вкладыше подшипника шип захватывает масло, и между шипом и опорной поверхностью вкладыша образуется масляный клиновидный слой. Шип всплывает на масляной пленке. Началом масляного слоя можно считать место подачи масла к подшипнику (точка A). Экспериментальные исследования показывают, что масляный слой обрывается в расширяющейся части слоя (точка В) за местом (сечением) с наименьшей толщиной масляного слоя h_min.

Рис. 5.1. Схема нагружения шейки вала

Угол Ѳ отсчитывается от направления вектора е в сторону вращения шипа. В месте обрыва масляного слоя справедливы следующие условия: p = 0, dp/dѲ=0, т.е. давление и его производная по угловой координате равны нулю. Эти гипотезы подтверждаются экспериментальными дан­ными. После обрыва в точке В пленка распадается и превращается в масляную эмульсию.

Распределение давления в слое по окружности шипа показано на рис. 5.1. Считают, что по толщине слоя давление масла постоянно. В осевом направлении давление масла в слое изменяется по параболи­ческой зависимости. На торцах подшипника избыточное давление равно нулю, а абсолютное — давлению в картере подшипника.

Течение масла в масляном слое происходит в окружном направлении и вдоль оси подшипника по направлению к торцевым сечениям, через которые происходит слив масла в камеру (картер) подшипника.

Важным геометрическим параметром вкладыша является угол охвата α (см. рис. 2.1, а), под которым понимают угловой размер рас­точки вкладыша постоянного радиуса R. Вне угла охвата вкладыш имеет выборку, поэтому зазор, между шипом и вкладышем увеличен­ный, вследствие чего избыточное давление масла вне угла охвата мало и его можно считать равным нулю.

Используя гидродинамическую теорию, получаем возможность рас­считать давление в масляном слое подшипника как функцию координат Ѳ и z. Разработанные методики позволяют находить р(Ѳ,z), учитывая тепловыделения в масляном слое и зависимость вязкости масла от тем­пературы.