51. Подшипники скольжения. Область применения. Достоинства и недостатки.

Подшипник скольжения – это опора или направляющая, в которой цапфа (опорная поверхность вала) скользит по поверхности вкладыша (подшипника).

Подшипники скольжения применяют в высокоскоростных машинах (центрифуги, шлифовальные станки и др.), когда долговечность подшипников качения резко сокращается;

• для валов, например коленчатых, когда по условиям сборки требуются разъёмные подшипники;

• при работе в химически агрессивных средах и воде, в которых

• подшипники качения неработоспособны;

• для валов, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки; при близко расположенных валах, когда требуются малые радиальные размеры подшипников;

• в тихоходных малоответственных механизмах и машинах.

Область применения:

- Для валов с ударными и вибрационными нагрузками (двигатели внутреннего сгорания, молоты и др.).

- Для коленчатых валов, когда по условиям сборки необходимы разъемные подшипники.

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

- Для высокоскоростных валов, когда подшипники качения непригодны вследствие малого ресурса (центрифуги и др.).

- При очень высоких требованиях к точности и равномерности вращения (шпиндели станков и др.).

- В тихоходных машинах, бытовой технике

- При работе в воде и агрессивных средах, в которых подшипники качения непригодны.

Распространенное мнение, что подшипники скольжения дешевле подшипников качения, глубоко ошибочно

Подшипники скольжения применяются:

1. при особо высоких частотах вращения;

2. при ударных и вибрационных нагрузках;

3. для точных опор с постоянной жесткостью;

4. для разъемных опор;

5. при работе в воде или агрессивных средах.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения бывают:

- радиальные – для восприятия радиальной силы F_r;

- упорные – для восприятия осевой силы F_а;

- радиально-упорные – для восприятия сил F_r и F_а.

Достоинства подшипников скольжения

1. Надежно работают в высокоскоростных приводах.

2. Способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки.

3. Бесшумность работы.

4. Сравнительно малые радиальные размеры.

5. Разъемные подшипники допускают установку на шейки коленчатых валов.

6. Простота конструкции.

7. Для тихоходных машин могут иметь весь¬ма простую конструкцию.

Недостатки подшипников скольжения

1. В процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева; перерыв в подаче смазочного материала ведет к выходу из строя подшипника.

2. Имеют сравнительно большие осевые размеры.

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

4. Большой расход смазочного материала.

52. Виды трения в опорах скольжения.

В подшипниках скольжения в зависимости от вида смазки различают коэффициенты трения при жидкостной, полужидкостной и граничной смазках.

При жидкостной смазке поверхности вала и подшипника разделены сплошной масляной пленкой; непосредственное трение между металлическими поверхностями вала и подшипника

отсутствует. Коэффициент трения при жидкостной смазке незначителен (0,005—0,0005), потери на трение и тепловыделение в подшипнике невелики. Износа металлических поверхностей при этом не происходит. Поэтому жидкостная смазка является наиболее благоприятной для работы подшипника.

Обязательным условием жидкостной смазки является непрерывная обильная подача масла в подшипник. Давления в масляной пленке, необходимые для восприятия действующих на

подшипник нагрузок и предупреждения контакта между металлическими поверхностями, создаются при эксцентричном положении вала в подшипнике в результате непрерывного нагнетания вращающимся валом масла в суживающуюся часть зазора. Этот самоподдерживающийся процесс создания давления в масляной пленке носит название гидродинамической смазки.

При полужидкостной смазке сплошность масляной пленки нарушена и поверхности вала и подшипника соприкасаются своими микронеровностями на участках большей или меньшей

протяженности. Этот вид смазки встречается при недостаточной подаче масла или при отсутствии механизма гидродинамической смазки, например в подпятниках с плоскими несущими поверхностями. Полужидкостпая смазха может возникнуть в подшипниках с гидродинамической смазкой, если толщина масляной пленки недостаточна для предотвращения соприкосновения микронеровностей вала и подшипника.

Коэффициент трения при полужидкостной смазке значительно выше, чем при жидкостной, тепловыделение в подшипнике больше. Поэтому возникновение полужидкостной смазки, особенно в подшипниках, работающих при больших частотах вращения, сопряжено с опасностью перегрева и выхода подшипника из строя.

При граничной смазке поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на участках большой протяженности. Масляный слой, разделяющий поверхности трения, отсутствует. Масло находится на металлических поверхностях только в виде адсорбированной пленки. Благодаря наличию адсорбированного масла коэффициент трения при

граничной смазке меньше, чем без смазки, но значительно больше, чем при полужидкостнои и тем более жидкостной смазке.

Граничная смазка наступает при недостаточной подаче масла и встречается, например, в подшипниках с периодической или недостаточной подачей смазки, но может возникнуть также в подшипниках скольжения при нарушении механизма гидродинамической смазки.

В тяжелонагруженных многооборотных подшипниках возникновение граничной смазки вызывает перегрев, расплавление запивки, схватывание и заедание подшипника.

Для иллюстрации изменения процесса трения в подшипниках скольжения на рис. 1 приведена диаграмма Герси—Штрибека, показывающая зависимость коэффициента трения от характеристики режима работы подшипника

П ри малой скорости скольжения (порядка 0,1 мм/с) и тонком слое смазки (порядка 10~4 мм) имеет место граничное трение; коэффициент трения почти не изменяется при возрастании скорости до некоторого предела. Этот режим работы изображен на кривой участком 1.

При дальнейшем возрастании скорости скольжения коэффициент трения быстро уменьшается; поверхности скольжения отдаляются друг от друга, но не на столько, чтобы исключить

возможность соприкосновения отдельных выступов шероховатых поверхностей.

Следовательно, возникает режим полужидкостной смазки (см. рис. 1, участок 2 кривой), причем зависимость от Хг линейная.

Область трения при полужидкостной смазке является неустойчивой. Если подшипник переходит в эту область, то всякий фактор, способствующий снижению Х1 (уменьшение вязкости смазки, увеличение нагрузки, снижение частоты вращения шипа), вызывает повышение коэффициента трения и, следовательно, увеличение температуры рабочей поверхности вкладыша подшипника. Процесс завершается возникновением граничной смазки.

В области полужидкостной смазки с увеличением частоты вращения и коэффициент трения резко падает и режим работы подшипника переходит в область жидкостной смазки. Этим объясняется сравнительно безопасный переход режима работы подшипников через область

полужидкостной смазки в пусковые периоды при достаточном количестве подаваемой смазки.

Коэффициент трения достигает минимума в тот момент, когда смазочный слой лишь покрывает шероховатости поверхностей скольжения. С дальнейшим возрастанием толщина смазочного слоя увеличивается и все неровности и шероховатости поверхностей скольжения

покрываются с избытком и непосредственный контакт их полностью исключается;

наступает режим трения при жидкостной смазке (см. рис. 1, участок 2—3 кривой).

При жидкостной смазке подшипники скольжения устойчиво работают в широком диапазоне эксплуатационных режимов. Это объясняется их способностью приспосабливаться к различным условиям работы благодаря свойству смазочных масел увеличивать вязкость при понижении температуры.

Большие зазоры ухудшают несущую способность подшипника, но способствуют уменьшению трения и увеличению прокачки масла через него. Поэтому температура масла подшипников с большим зазором понижается. Повышенная благодаря этому вязкость масла компенсирует их малую несущую способность, Этим объясняется способность подшипников скольжения работать даже при значительных износах.

Подшипники с малым зазором вследствие повышенного тепловыделения работают при высокой температуре; однако уменьшение вязкости масла при этом компенсируется свойственной им

повышенной несущей способностью.