Подшипники качения и скольжения

Опоры валов и осей: сравнительная оценка подшипников качения и скольжения. Приближенный расчет подшипников скольжения

Подшипники служат опорами для валов и вращающихся осей. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу, передают их на корпус машины и сохраняют заданное положение оси вращения вала. В зависимости от рода трения подшипники делятся на подшипники качения и подшипники скольжения.

В качестве опор валов подшипники скольжения используются в конструкциях, в которых применение подшипников качения затруднено или недопустимо по ряду причин: 

  • необходимость выполнения диаметрального разъема по условиям сборки, (например, для коленчатых валов); 
  • особо высокоскоростные подшипники, в условиях работы которых долго-вечность подшипников качения резко сокращается; 
  • работа в воде, агрессивных средах, в которых подшипники качения неработоспособны из-за коррозии.

К недостаткам подшипников скольжения можно отнести:

  • тяжелонагруженные подшипники нуждаются в принудительном подводе под давлением смазочного материала для поддержания режима жидкостного трения и отвода выделяющейся теплоты; 
  • при работе в условиях пониженных температур возрастает пусковой момент из-за загустения масла.

В простейшем виде подшипник скольжения представляет собой втулку (вкладыш), встроенную в корпус машины. 

  1. втулка (вкладыш)
  2. смазочная канавка
  3. стопорный винт
  4. корпус машины
  5. опорный участок вала, называемой цапфой.

Рисунок 60

Цапфу, передающую радиальную нагрузку, называют шипом, если она расположена на конце вала, и шейкой при расположении в середине вала. Цапфу, передающую осевую нагрузку, называют пятой, а опору - подпятником. Подпятник обычно работает в паре с радиальным подшипником.

Работа трения в подшипнике скольжения зависит от ряда параметров:   

  • удельной нагрузки на подшипник; 
  • угловой скорости цапфы; 
  • наличия и типа смазочного материала; 
  • физико-механических характеристик контактирующих поверхностей. 

Работа трения нагревает подшипник, а с увеличением температуры понижается вязкость масла и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. Поэтому температура в подшипнике не должна превышать некоторого предельного значения.

На практике стремятся реализовать в подшипнике жидкостное трение, когда процесс трения переносится в слой жидкого смазочного материала, обладающего невысоким сопротивлением сдвигу и предохраняющего поверхности деталей от повреждения. Значение коэффициента жидкостного трения находится в пределах 0,001...0,005.

При переходе на полужидкостное трение в подшипнике будет смешанное трение - одновременно жидкостное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущиеся поверхности покрыты тончайшей пленкой смазки, образовавшейся в результате действия молекулярных сил.