Подшипники скольжения закрытого типа, или жидкостного трения (ПЖТ), получили широкое распространение. При всех условиях работы (малые скорости вращения шейки валка в подшипнике, большие усилия) между телом шейки dш и материалом подшипников dп всегда сохраняется масляная пленка, благодаря чему шейка валка как бы плавает в масляном слое подшипника. Состояние жидкостного трения обеспечивается герметичностью конструкции подшипникового узла с весьма тщательно обработанными (до зеркального блеска) поверхностями трущихся деталей. Коэффициент трения в этих подшипниках весьма мал (0,001-0,005), а износа трущихся поверхностей практически нет, срок эксплуатации ПЖТ - 10-20 лет. Указанные показатели значительно выше, чем для роликовых подшипников, кроме этого, подшипники жидкостного трения способны воспринимать большие удельные давления и сохранять высокую точность при высоких скоростях прокатки.
Рассмотрим основы теории гидродинамического эффекта (эффекта масляного клина), на котором основан принцип работы ПЖТ. Трение возникает при взаимном перемещении соприкасающихся тел в месте контакта и вызывает износ трущихся поверхностей. Различают три основных вида трения скольжения: сухое, жидкостное и граничное (полусухое). Сухое трение (рис. 1.13,а) возникает при зацеплении неровностей трущихся поверхностей при отсутствии смазки. При сухом трении наблюдается большой износ трущихся поверхностей. На основании многочисленных экспериментов установлено, что при сухом трении коэффициент трения μ = 0,2 ÷ 0,4. Трение этого вида недопустимо в подшипниках.
Жидкостное трение (рис. 1.13, в) возникает при полном разделении трущихся поверхностей. Поверхности тщательно обрабатываются, смазка прилипает к ним и, скорость перемещения ее горизонтальных слоев будет переменной по толщине слоя смазки: наибольшая - у движущейся поверхности и равна нулю у неподвижной поверхности.
В реальных условиях, даже при самой тщательной (по 10-12 классу чистоты) обработке поверхностей, чтобы обеспечить жидкостное трение, толщина слоя смазки должна быть больше суммарной высоты шероховатостей трущихся поверхностей.
Граничное трение (рис. 1.13, г) возникает тогда, когда шероховатости трущихся поверхностей контактируют в некоторых точках. Если число точек мало, то такое трение называют полужидкостным, если их много, а толщина слоя смазки незначительна, то возникает полусухое трение.
Подшипник состоит из двух основных частей:
1. Сменной втулки-цапфы, насаженной (на шпонке) на коническую шейку
валка и вращающейся вместе с ним. Наружный диаметр цапфы является номинальным диаметром подшипника. Согласно ГОСТ 7999-70 предусмотрено изготовление подшипников диаметром 0,14-1,18 м при / / d = 0,6 и 0,75.
2. Втулки-вкладыша с заливкой слоя (центробежным способом) толщиной 3-5 мм из высокооловянистого баббита марки Б83. Номинальный внутренний диаметр втулки dB = dn + 25, где 8 - радиальный зазор, 8 = 100÷ 200 мкм.
Шейки валков изготавливают коническими (см. рис. 1.13, д), чтобы можно было легко снять подшипники, кроме того, коническая шейка в сечении около бочки прочнее цилиндрической, так как ее диаметр больше.
В качестве смазки для большинства тяжело нагруженных подшипников прокатных станов применяют хорошо очищенное вязкое масло П-28 (брайт-сток). Масляная пленка выдерживает давление до 25 МПа.
ПЖТ имеют свою отдельную масляную систему. Масло из резервуара засасывается шестеренчатым насосом, поступает в фильтр, проходит охладитель и при давлении 1 МПа подается в подшипник. Электродвигатели насосов сблокированы с регулятором давления; если давление в сети недостаточно, то автоматически включается в работу дополнительный насос. Если же совместная работа насосов не обеспечивает необходимого давления масла в системе смазки ПЖТ, то система блокировок останавливает главные двигатели рабочих клетей.
Подшипники жидкостного трения бывают двух типов – горизонтальные и вертикальные. Для восприятия возможных осевых усилий они имеют на концах шеек радиально-упорные шариковые или роликовые подшипники. Подшипник полностью герметизирован уплотнителями с передней и задней сторон. В крупных ПЖТ (рис. 1.14) двухрядный конический роликоподшипник внутри кольцом установлен на втулке, опирающейся высоким фланцем в торец втулки-вкладыша с баббитовой заливкой; по наружным кольцам роликоподшипник установлен в специальном стакане, передающем осевые усилия на переднюю крышку, зафиксированную в окне станины упорными планками.
По принципу нагнетания смазки подшипники делят на гидродинамические и гидростатодинамические. Гидродинамические ПЖТ при высоких скоростях вращения обеспечивают образование в подшипнике масляного клина. При переходных же режимах (при пуске, реверсе, при заправочной скорости, под полным усилием на валки) масляный клин выдавливается, увеличивается коэффициент трения, ухудшаются условия эксплуатации.
При изменении скорости вращения валков меняется толщина масляного клина вподшипниках, что отражается, в свою очередь, на толщине прокатываемой полосы.
Гидростатодинамические ПЖТ - это подшипники комбинированного типа. Смазка подается в подшипник под высоким давлением только в период переходных режимов работы. При установившемся режиме работы стана высокое давление смазки автоматически отключается, так как жидкостное трение обеспечивается благодаря образованию масляного гидродинамического клина при подаче смазки под обычным давлением.
