Подшипники скольжения

 

Основным элементом подшипника является вкладыш 1 с тонким слоем

антифрикционного материала на опорной поверхности. Вкладыш устанавливается в

специальном корпусе 2 подшипника или

непосредственно в корпусе машины. Область применения уже, чем у подшипников качения. Сферы применения

1. По условиям сборки подшипники необходимо выполнить разъемными.

2. Подшипники особо тяжелых валов, для которых может

потребоваться индивидуальное изготовление подшипников качения.

3. Высокоскоростные подшипники (v >30 м/с), когда

долговечность подшипников резко сокращается.

4. Подшипники, требующие очень малых диаметральных размеров, например, когда близко расположены валы.

5. Подшипники прецизионных машин, от которых требуется особо точное направление валов и возможность регулировки зазоров.

6. Подшипники, работающие в воде, агрессивных средах. т.п.

7. Подшипники дешевых тихоходных механизмов.

8. Подшипники для особо высоких частот вращения (сотни тысяч оборотов в минуту) – аэростатические и др.

Условия работы и виды разрушения подшипников скольжения

Вращению цапфы в подшипнике противодействует момент сил трения. Работа трения нагревает подшипник и цапфу. От поверхности трения теплота отводится через корпус подшипника и вал, а также уносится смазывающей жидкостью. В момент, когда теплоотдача равна тепловыделению, устанавливается определенная температура. Чем больше тепловыделение и хуже условия теплоотдачи, тем выше температура теплового равновесия. Температура не должна превышать некоторого значения, допускаемого для данного материала подшипника и вида смазки. Если это не обеспечено, то происходит снижение вязкости смазки и увеличивается вероятность заедания цапфы в подшипнике. В конечном итоге заедание приводит к выплавлению вкладыша. Перегрев подшипника является основной причиной его разрушения.

Работа подшипника сопровождается также износом вкладыша и цапфы, что нарушает правильную работу механизма и самого подшипника. Интенсивность износа определяет долговечность подшипника и также связана с работой трения.

ЛЕКЦИЯ №19

Трение и смазка подшипников

Для уменьшения трения подшипники необходимо смазывать. В зависимости от режима работы подшипника в нем может быть полужидкостное или жидкостное трение.

 

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и вкладыша разделены слоем масла, толщина h которого больше суммы высот Rz шероховатостей поверхностей, т.е. h > Rz 1 + Rz 2. При этом условии масло воспринимает внешнюю нагрузку,

предотвращая соприкосновение металла рабочих поверхностей, т.е. их износ. Сопротивление движению оказывают только силы внутреннего трения смазочной жидкости. При этом, значение коэффициента трения находится в пределах 0,001….0,005 (что может быть меньше коэффициента трения качения).

При полужидкостном трении имеет место смешанное трение – одновременно жидкостное и граничное. Граничным называют трение, при котором трущиеся поверхности покрыты тончайшей пленкой смазки (в силу молекулярного взаимодействия). Граничные пленки устойчивы и выдерживают большие давления. Однако в местах сосредоточенного давления они разрушаются, происходит соприкосновение чистых поверхностей металлов, их схватывание и отрыв частиц материала при относительном движении. Таким образом, полужидкостное трение сопровождается износом трущихся поверхностей даже без попадания внешних абразивных частиц. Коэффициент полужидкостного трения для распространенных антифрикционных материалов 0,008…0,1.

Для работы подшипников скольжения самым благоприятным является режим жидкостного трения, т.к. при этом обеспечивается работоспособность по критерию износа и заедания.

Образование режима жидкостного трения является основным критерием расчета большинства подшипников скольжения.

Для того, чтобы между трущимися поверхностями мог длительно

существовать разделяющий масляный слой в нем должно быть избыточное давление. Это давление достигается двумя способами.

1. За счет вращения цапфы оно самовозникает и называется

гидродинамическим.

2. Давление создается насосом – гидростатический подшипник. (В этом случае требуется специальная конструкция подшипника скольжения).

Из теории гидродинамической смазки

 

Вращающийся вал под действием внешней нагрузки занимает в

подшипнике эксцентричное

положение в пределах радиального зазора. Масло увлекается в клиновой зазор между валом и вкладышем и создает нужную поддерживающую гидродинамическую силу.

Гидродинамическое давление по длине подшипника распределяется неравномерно.

Гидродинамическую смазку в подшипниках можно обеспечить в очень широком диапазоне условий работы, кроме очень малых

скоростей.

Гидростатические подшипники

Для тихоходных тяжелых валов,

 

от которых требуется малое сопротивление вращению особенно при трогании с места, применяют гидростатические опоры (опоры шпинделей металлорежущих станков, делительных столов, опоры для механизмов точных перемещений).

Гидростатические подшипники

обеспечивают автоматическое центрирование вала и предотвращают опасность прижатия вала к вкладышу при любых изменениях нагрузки в заданных пределах. Во вкладыше делают несколько равномерно расположенных по окружности продольных карманов. В каждый карман через свой дроссель

(дозирующее отверстие) подводят под давлением от насоса масло. Между этими карманами параллельно им выполняют канавки для стока масла. Давление масла в карманах ниже, чем в сети, и определяется соотношением гидравлических сопротивлений в дросселях и в радиальном зазоре δ подшипника.

Радиальное смещение цапфы в каком-либо направлении вызывает изменения величин давления в карманах таким образом, что возникает восстанавливающая сила, стремящаяся вернуть центральное расположение вала. Присутствует явление обратной связи.

Дата добавления: 2014-01-20