12.1. Подшипники скольжения
12.1.1. Конструкция, материалы, достоинства и недостатки подшипников скольжения
Конструкция подшипников скольжения в значительной степени определяется конструкцией машины, в которой их используют. В простейшем виде подшипник скольжения представляет собой вкладыш (втулку) 1 (рис. 12.1, а), запрессованную в корпус 2 машины. Во вкладыш с зазором устанавливают цапфу 3 вала. Для подвода смазочного материала к поверхностям скольжения выполняются отверстия 4, сопряженные с осевыми и кольцевыми канавками 5. При совместном действии радиальных и осевых сил применяют совмещенные опоры, в которых осевую нагрузку воспринимают торцы вкладыша 1 и бурта 6 вала (рис. 12.1, а). В силовых передачах восприятие значительных осевых сил производится с помощью упорных подшипников скольжения, называемых подпятниками (рис. 12.1, б). Для качательного движения используются стандартные разъемные шарнирные подшипники (рис. 12.1, в).
Рис. 12.1. Конструктивные схемы подшипников скольжения
152
Материал вкладыша подшипника скольжения должен составлять с материалом вала антифрикционную пару. Так как валы стальные с поверхностным упрочнением цапф и шеек, то лучшими материалами для вкладышей являются хорошо прирабатывающиеся мягкие сплавы на основе меди. Среди них широкое применение получил литейный сплав баббит, используют также бронзу, латунь антифрикционный чугун и пластмассы. Подшипники скольжения, работающие при повышенных температурах или в условиях невозможности смазывания, изготавливают из пористых керамических материалов, пропитанных маслом, либо из графита, используемого в качестве смазки.
Область применения подшипников скольжения ограничивается механизмами, в которых опоры качения не обеспечивают требуемой надежности или их использование невозможно. К ним относятся паровые и газовые турбины, двигатели внутреннего сгорания, центробежные насосы, центрифуги, станки, прокатные станы, механизмы приборов и др.
Достоинства подшипников скольжения:
бесшумность работы;
надежность работы в условиях ударных и вибрационных нагрузок вследствие больших размеров рабочей поверхности и высокой демпфирующей способности масляного слоя;
сравнительная простота конструкции;
возможность работы при особо высоких частотах вращения, когда подшипники качения имеют малую долговечность;
небольшие радиальные габариты.
Недостатки подшипников скольжения:
необходимость подачи большого количества смазки в процессе работы;
необходимость периодической замены деталей вследствие повышенного износа рабочих поверхностей из-за значительных потерь на трение в период пуска, останова и при несовершенной смазке;
153
увеличенные осевые габариты.
12.1.2. Виды повреждений и критерии работоспособности подшипников скольжения
Основным видом повреждений и причиной выхода из строя подшипников скольжения является изнашивание рабочих поверхностей. Кроме того, возможно возникновение пластического деформирования материала вкладыша. При динамическом нагружении возможно усталостное выкрашивание поверхности.
В процессе работы в результате трения в подшипниках выделяется значительное количество тепла. В этой связи возможен перегрев и подплавление материала вкладыша, а также хрупкое разрушение (растрескивание) рабочих поверхностей (особенно баббитов и пластмасс).
Таким образом, критериями работоспособности подшипников скольжения являются износостойкость, теплостойкость и прочность материала вкладыша.