Достоинства, недостатки и применение подшипников скольжения

Достоинства:

1. Надежно работают в высокоскоростных приводах. Подшип­ники качения в этих условиях имеют низкую долговечность.

2. Способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки вследствие демпфирующего (смягчение, гашение колебаний) действия масляного слоя.

3. Бесшумно работают.

4. Имеют сравнительно малые радиальные размеры (см. рис. 12. 2).

5. Разъемные подшипники допускают установку их на шейки коленчатых валов. При ремонте не требуют демонтажа муфт, шкивов и т.д.

6. Для тихоходных машин могут иметь весьма простую кон­струкцию (см. рис. 12.2).

Недостатки:

1. В процессе работы требуют постоянного надзора вследствие высоких требований к смазке и опасности перегрева. Перерыв в подаче смазки ведет к выходу из строя подшипника.

2. Сравнительно большие осевые габаритные размеры.

3. Значительные потери на трение в период пуска и при не­ совершенной смазке.

4. Большой расход смазки.

Применение:

1. Для валов с ударными и вибрационными нагрузками (молоты, поршневые машины и др.).

2. Для коленчатых валов, когда по условиям сборки требуются разъемные подшипники.

3. Для валов больших диаметров, для которых отсутствуют подшипники качения.

4. Для высокоскоростных валов, когда подшипники качения непригодны (центрифуги и др.).

5. При особо высоких требованиях к точности работы вала (шпиндели станков и др.).

6. В тихоходных машинах.

Виды разрушения подшипников скольжения

Работа подшипников скольжения сопровождается абразивным износом вкладышей и цапф, заеданием и усталостным выкрашианием.

Абразивный износ возникает вследствие попаданий со смазкой абразивных частиц и неизбежного полусухого трения при пуске и останове.

В обычных конструкциях подшипников скольжения в результате износа вкладыш принимает овальную форму и вал смещается в сторону износа. Для устранения этого недостатка в отдельных случаях применяют обращенную подшипниковую пару, в которой цапфу выполняют из антифрикционного материала, а вкладыш — из малоуглеродистой стали с последующей цементацией и закалкой. В этом случае цапфа изнашивается равномерно, сохраняя длительное время цилиндрическую форму, а вкладыш незначительно. В обращенных подшипниковых парах антифрикционный материал на цапфы наносят наплавкой, металлизацией, напрессовкой гильз и т. п.

Заедание возникает при перегреве подшипника, так как вследствие трения вкладыши и цапфа нагреваются. При установившемся режиме работы температура подшипника не должна превышать допускаемой величины для данного материала вкла­дыша и сорта масла. С повышением температуры понижается вязкость масла; масляная пленка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Происходит заедание цапфы в подшипнике, и, как следствие этого, вкладыши выплавляются (см. рис. 12.4) или полностью захватываются разогретой цапфой, и подшипник выходит из строя.

Усталостное выкрашивание поверхности вкладышей происходит редко и встречается при пульсирующих нагрузках (в поршневых двигателях и т. п.).

Материалы вкладышей

Материалы вкладышей подшипников должны иметь:

Достаточную износостойкость и высокую сопротивляемость заеданию в периоды отсутствия жидкостного трения (пуск, торможение и др.). Изнашиванию должны подвергаться вкладыши, а не цапфа вала, так как замена вала значительно дороже замены вкладыша.

Высокую сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок и достаточную усталостную прочность.

Низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность с малым расширением.

В качестве материалов для вкладышей применяют:

Бронзы. Бронзовые вкладыши широко используют при средних скоростях и больших нагрузках. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные бронзы (Бр. ОФ10-1, Бр. ОЦС6-6-3 и др.). Алюминиевые (Бр. АЖ9-4 и др.) и свинцовые (Бр.СЗО) бронзы вызывают повышенный износ цапф валов, поэтому применяются в паре с закаленными цапфами. Свинцовые бронзы используют при знакопеременных ударных нагрузках.

Баббит. Является одним из лучших антифрикционных материалов для подшипников скольжения. Хорошо прирабатывается, стоек против заедания, но имеет невысокую прочность, поэтому баббит заливают лишь тонким слоем на рабочую поверхность стального, чугунного или бронзового вкладыша (см. рис. 12.4). Лучшими являются высокооловянные баббиты Б89, Б83. Вкладыш с баббитовой заливкой применяют для ответственных подшипников при тяжелых и средних режимах работы (дизели, ком­прессоры и др.).

Чугуны. Чугунные вкладыши без заливки применяют в малоответственных тихоходных механизмах. Наибольшее применение получили антифрикционные чугуны АСЧ-1 и др.

Металлокерамика. Металлокерамические вкладыши изготовляют прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Особенностью этих материалов является большая пористость, которая используется для предварительного насыщения горячим маслом. Вкладыши, пропитанные маслом, могут долго работать без подвода смазки. Их применяют в тихоходных механизмах в местах, труднодоступных для подвода жидкой смазки.

Неметаллические материалы. Из неметаллических материалов для вкладышей применяют пластмассы, древеснослоистые пластики, дерево, резину и др. Неметаллические материалы устойчивы против заедания, хорошо прирабатываются, могут работать при смазке водой, что имеет существенное значение для подшипников гребных винтов, насосов, пищевых машин и т. п.

Контрольные вопросы

1. Пользуясь рис. 12.1, опишите устройство разъемного подшипника.

2. Чем отличается полужидкостное трение от полусухого и при каких режимах работы они возникают в подшипниках?

3. Какое назначение имеют вкладыши и из каких материалов их изготовляют?

4. Что такое заедание и каковы его последствия в подшипниках скольжения?

5. Какими основными достоинствами обладают подшипники скольжения?