Определение и принцип работы
Подшипник скольжения представляет собой опору или направляющую механизма, в которой трение развивается в результате скольжения сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения включает корпус с цилиндрическим отверстием, куда вставляется вкладыш или втулка, изготовленная из антифрикционного материала, а также устройство для подачи смазки. Между валом и отверстием втулки образуется зазор, который заполняется смазочным материалом, обеспечивающим свободное вращение вала.
Значение смазки
Ключевым фактором в надёжной работе подшипника скольжения является эффективная смазка. Благодаря ей достигаются такие важные эффекты, как снижение трения, эффективный отвод тепла и разделение подвижных поверхностей, а также защита внутренних частей от негативного воздействия окружающей среды.
Виды смазочных материалов
В качестве смазывающих материалов применяются жидкие смеси, к которым относятся минеральные и синтетические масла для металлических подшипников, а для неметаллических вариантов иногда используется вода. Пластичные смазки, основанные на литиевом мыле или кальция сульфонате, также находят широкое применение. Для некоторых условий эксплуатации выбирают твёрдые вещества, такие как дисульфид молибдена или графит, а в особых случаях применяют газообразные среды — например, азотные соединения и инертные газы.
Антифрикционные материалы
Вкладыши и втулки подшипников изготавливают из различных антифрикционных материалов. К ним относят твёрдые сплавы, среди которых — карбид вольфрама и карбид хрома, баббиты, бронзы и разнообразные полимерные материалы. Используется также керамика и даже твёрдые породы дерева.
Режимы трения
Режимы трения в подшипниках скольжения напрямую зависят от конструкции, условий эксплуатации и скорости вращения вала или цапфы. Можно выделить жидкостное, сухое, граничное и газодинамическое трение. При проведении расчётов инженеры определяют минимальную толщину смазочного слоя, давление в нём, температуру, а также расход смазочного материала.
Классификация подшипников скольжения
Классификация подшипников скольжения осуществляется по нескольким признакам. По форме подшипникового отверстия различают одно- и многоповерхностные изделия, конструкции со смещением или без смещения поверхностей, а также варианты со смещением либо без смещения центра. По характеру воспринимаемой нагрузки различают радиальные, осевые (упорные) и радиально-упорные подшипники. С точки зрения конструкции встречаются неразъёмные (втулочные), разъёмные (состоящие из корпуса и крышки) и встроенные (рамовые) подшипники. Кроме того, изделия могут отличаться количеством масляных клапанов — с одним или несколькими клапанами — а также возможностью регулирования: встречаются нерегулируемые и регулируемые варианты.
Достоинства подшипников скольжения
Подшипники скольжения обладают рядом достоинств. Они надёжно работают в высокоскоростных приводах, отличаются простотой конструкции при использовании в тихоходных машинах, способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки, а также имеют компактные радиальные размеры. Кроме того, их можно устанавливать на шейки коленчатых валов без необходимости демонтажа других деталей при ремонте. К положительным характеристикам относят возможность регулировки зазора и точной установки геометрической оси вала, возможность работы в водной среде и экономичность при использовании на валах большого диаметра.
Недостатки подшипников скольжения
Однако существуют и недостатки. Для нормальной работы необходим постоянный контроль за состоянием смазки. У таких подшипников обычно большие осевые размеры, наблюдается значительный расход смазочного материала, а также существенные потери на трение при запуске механизма или при недостаточно качественной смазке. Требования к температуре и чистоте смазывающих средств довольно высоки, а КПД у подшипников скольжения ниже, чем у подшипников качения. Кроме того, износ подшипника и цапфы носит неравномерный характер.
