Подшипники скольжения применяют главным образом там, где невозможно или нецелесообразно использовать подшипники качения.
Достоинствами подшипников скольжения являются: нормальная работа при высоких скоростях вращения (более 20000 мин-1), вибрационных и ударных высокая демпфирующая способность, простота конструкции и возможность её разъёмного исполнения, дешевизна изготовления, бесшумность.
К недостаткам этих подшипников относятся: значительные потери на трение и низкий КПД, большие осевые размеры, высокие требования к наличию смазочного материала и его большой расход, необходимость применения антифрикционных цветных сплавов для вкладышей.
1.1. Классификаций подшипников качения
Подшипники скольжения различают по следующим признакам:
· по направлению воспринимаемых нагрузок подшипники скольжения, как и подшипники качения, подразделяют: на радиальные, воспринимающие только радиальные силы 
(рис. 15.1); упорные, воспринимающие осевые силы 
и радиально-упорные, воспринимают оба вида сил (рис. 15.2);
· по конструкции различают неразъёмные и разъёмные (обычно в диаметральном сечении) подшипники скольжения;
· по принципу образования подъёмной силы в слое смазки подшипники скольжения делят на более простые и распространённые гидродинамические (несущий масляный слой возникает при вращении вала вследствие затягивания смазки в клиновый зазор между цапфой вала и вкладышем) и гидростатические (масляный слой создается насосом).
1.2. Особенности конструкций и режимы смазки подшипников качения
Подшипник скольжения – это опора вращения вала (рис. 15.1и 15.2), состоящая из корпуса 1, вкладыша (втулки) 2 и смазочного устройства 3. Опорная поверхность вала (цапфа) 4 скользит по поверхности вкладыша, неподвижно закреплённого в отдельном корпусе или непосредственно в станине машины. Смазка служит для снижения трения и износа деталей подшипника и обеспечивает его несущую способность.
|
|
Рис. 15.1. Радиальный
подшипник скольжения
| 
Рис. 15.2. Радиально-упорный
подшипник скольжения
|
Подшипник скольжения надёжно работает при наличии смазки в зазоре между цапфой вала и вкладышем. Существуют различные режимы смазки.
Режим граничной смазки: при неподвижном вале смазка из зоны контакта выдавлена (рис. 15.3,а), на границе поверхностей этих деталей сохраняется лишь тонкая масляная плёнка, толщины (около 0,1 мкм) которой не достаточно для полного разделения поверхностей трения в момент начала движения вала и при малой угловой скорости его вращения.
Рис. 15.3. Схема гидродинамического
подшипника скольжения
Режим полужидкостной смазки: при вращении вала в клиновый зазор между его цапфой и вкладышем вовлекается смазочный материал, минимальная толщина слоя 
которого увеличивается по мере роста частоты вращения 
вала, в результате чего возникает несущий масляный слой, обладающий значительным гидродинамическим давлением 
, под действием которого вал всплывает (рис. 15.3,б), но отдельные микровыступы трущихся поверхностей всё ещё задевают друг друга при вращении.
Режим жидкостной смазки: при дальнейшем увеличении скорости 
образуется сплошной устойчивый слой масла, полностью разделяющий шероховатости поверхностей трения цапфы вала и вкладыша и исключающий заедание и изнашивание деталей подшипника.
|
|
Валы и оси подшипников скольжения изготавливают в основном из качественных углеродистых и легированных сталей (стали 40, 45, 40Х, 40ХН и др.). Цапфы имеют высокую твердость и шлифованную или полированную поверхность.
Материалы вкладышей делятся на три основных группы:
· металлические материалы – баббиты (сплавы на основе олова и свинца), бронзы, латуни, алюминиевые и цинковые сплавы, антифрикционные чугуны (применяют при наличии жидкостной смазки);
· металлокерамические материалы – пористые бронзографитовые и железографитовые пропитанные горячим маслом материалы, получаемые методом порошковой металлургии (применяют при невозможности обеспечения жидкостной смазки и в тихоходных механизмах);
· неметаллические материалы – полимерные самосмазывающиеся материалы (применяют при высоких скоростях скольжения и экстремальных температурах), резины (применяют при водной смазке), графитовые материалы (применяют в подшипниках с газовой смазкой при экстремальных температурах и в агрессивной среде), прессованная древесина, текстолит и древесно-слоистые пластики (применяют в подшипниках для тяжёлого машиностроения).
1.3. Критерии работоспособности и условные расчёты
подшипников скольжения
Основными критериями работоспособности подшипников скольжения являются:
· износостойкость, т.е. сопротивление абразивному изнашиванию контактирующих поверхностей цапфы вала и вкладыша, а также заеданию при повышенных температурах и местных давлениях;
· сопротивление усталостному выкрашиванию поверхности вкладыша при много цикловых переменных и ударных нагрузках;
|
|
· теплостойкость смазочных материалов.
Условные расчёты подшипников скольжения проводят как основные проверочные расчёты для подшипников, работающих при несовершенной смазке, т.е. в режимах граничной и полужидкостной смазки. Результаты данных расчётов служат также для выбора материала вкладышей подшипников, работающих в режиме жидкостной смазки [1].
Расчёт по среднему условному давлению 
, проверяющий износостойкость подшипника, выполняют как
, (15.1)
где 
- допускаемые давления на поверхности трения в зависимости от материала вкладыша (табл. 15.1); 
- диаметр цапфы вала; 
- длина вкладыша (рис. 15.1).
Расчёт на нагрев и отсутствие заедания проводят в виде
, (15.2)
где 
- допускаемые значения произведения среднего давления на окружную скорость цапфы вала в зависимости от материала вкладыша (табл. 15.1); окружная скорость цапфы вала
; (15.3)
- частота вращения вала.
При этом дополнительно проверяют условие
, (15.4)
где 
- допускаемые значения окружной скорости цапфы вала на поверхности трения в зависимости от материала вкладыша (табл. 15.1)
Таблица 15.1
Допускаемые режимы работы подшипниковых материалов