Глава 12. Подшипники скольжения
Иметь представление о рабочем процессе подшипников скольжения; о видах разрушений и критериях работоспособности. Знать конструкции, материалы, КПД подшипников, способы смазывания.
Знать порядок расчета на износостойкость и теплостойкость. Уметь определять допускаемую нагрузку на подшипник из расчета на теплостойкость и износостойкость.
Подшипники обеспечивают валам заданное положение и возможность вращения в заданном направлении, с заданной скоростью и нагрузкой при минимальных потерях на трение.
Классификация подшипников скольжения
По конструкции подшипники скольжения подразделяют на
· разъемные и
· неразъемные (рис. 12.1, а, б).
По направлению воспринимаемых нагрузок подшипники скольжения разделяют на
· радиальные, воспринимающие нагрузки, перпендикулярные оси вала (рис. 12.1, а — в) и
· упорные — для восприятия нагрузок вдоль оси вала (подпятник, рис. 12.1, г);
· иногда подшипники могут воспринимать сочетание радиальной и осевой нагрузок.
Подшипники скольжения состоят из корпуса 1 (см. рис. 12.1), вкладышей 2 и смазывающих устройств 3.
Основным элементом подшипника является вкладыш.
Оценка подшипников скольжения
Достоинства подшипников скольжения:
• высокая надежность при переменных и динамических нагрузках;
• нормальная работа при высоких скоростях вращения;
• бесшумная работа;
• сравнительно малые радиальные размеры;
• разъемные подшипники облегчают монтаж, допускают установку на шейки коленчатых (непрямых) валов.
Недостатки подшипников скольжения:
• высокие требования к наличию смазочного материала, большой расход смазочного материала;
• сравнительно большие осевые размеры;
• значительные потери на трение, низкий КПД.
Материалы
Материалы вкладышей должны иметь
· низкий коэффициент трения,
· высокую теплопроводность,
· достаточную износостойкость и сопротивляемость заеданию,
· высокую сопротивляемость хрупкому и усталостному разрушениям.
Металлические вкладыши изготовляют из
· бронз,
· баббитов,
· алюминиевых сплавов и
· антифрикционных чугунов.
· Применяют металлокерамические вкладыши, пористые, насыщаемые парами масла и способные долго работать без подвода смазочного материала.
Данные о материалах помещены в табл. П14 Приложения.
Виды смазки. Смазывание подшипников
Для нормальной работы важно создать надежное смазывание подшипников.
При неподвижном вале на поверхности цапфы (см. рис. 11.1, а) и вкладыша должна сохраняться пленка смазочного материала; работа подшипника в этот момент происходит в условиях граничной смазки.
Вращающийся вал втягивает смазочный материал между цапфой и вкладышем и создает гидродинамическую подъемную силу, вал всплывает с увеличением скорости. Толщина масляной пленки увеличивается, условия смазывания улучшаются. Работа подшипника в этом случае происходит в режиме полужидкой смазки.
Граничная и полужидкая смазка — несовершенная смазка.
При дальнейшем возрастании скорости слой масла увеличивается и полностью перекрывает неровности поверхностей трения — возникает жидкостная смазка. Трение в этом случае минимальное, а изнашивание и заедание отсутствуют. Такой вид смазывания называют гидродинамическим.
Смазочные материалы бывают жидкими, пластичными, твердыми.
Для подвода смазочного материала к поверхностям скольжения во втулках и вкладышах выполняют отверстия 4 (см. рис. 12.1), связанные с осевыми и кольцевыми канавками. Смазочный материал может подводиться в подшипник принудительно (под давлением), самотеком и с помощью специальных приспособлений.
КПД одной пары подшипников скольжения 0,96...0,98.
Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников скольжения
Критерием работоспособности подшипников скольжения является износостойкость — сопротивление изнашиванию и заеданию.
Заедание возникает при перегреве подшипника: снижается вязкость масла; масляная пленка местами разрывается; возникает металлический контакт; образуются мостики микросварки; вырываются частицы материала.