Почему подшипники скольжения состоят из двух или более частей
Перейти к содержимому

Почему подшипники скольжения состоят из двух или более частей

  • автор:

Детали машин / Konspekty_lekcii / Конспекты лекций / Лекция 14. Подшипники скольжения

Лекция 14 ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ П л а н л е к ц и и 1. Общие сведения. 2. Материалы, применяемые для изготовления подшипников скольжения. 3. Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников скольжения. 4. Расчеты подшипников скольжения. 1. Общие сведения Опорные устройства скольжения для вращающихся деталей (валов, осей и др.) называются подшипниками , для поступательного движения – направляющими скольжения . Подшипник скольжения является основной частью опоры вала, обеспечивает режим вращения вала в условиях относительного скольжения поверхности цапфы вала по соответствующей поверхности подшипника. Подшипники скольжения воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу. От качества опор скольжения во многом зависит работоспособность машины. Подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей (втулок) и смазывающих устройств. Опорный участок вала называется цапфой . Форма рабочей поверхности подшипника скольжения, так же как и форма цапфы вала, может быть цилиндрической, конической, плоской. Цапфу называют шипом , если она расположена на конце вала, и шейкой при расположении в середине вала (рис. 14.1).

в г
Рис. 14.2

Направляющие скольжения широко используются в металлорежущих станках, в кузнечно-прессовых машинах, приборах и др. Некоторые конструкции направляющих в эскизном виде показаны на рис. 14.2, где а – цилиндрические, б – прямоугольные, в – «ласточкин хвост», г – охватывающие. Достоинства подшипников скольжения: имеют повышенную долговечность в высокоскоростных механизмах; хорошо воспринимают вибрационные и ударные нагрузки; работают бесшумно; имеют сравнительно малые радиальные размеры; допускают установку на шейки коленчатых валов. Недостатки подшипников скольжения: в процессе работы требуют постоянного контроля за состоянием смазочного материала и возможностью перегрева; имеют сравнительно большие осевые размеры; имеют значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке; требуют большой расход смазочного материала, его очистку и охлаждение. Подшипники скольжения применяют во многих отраслях техники. Обычно их используют в тех случаях, когда применение подшипников качения невозможно или нецелесообразно: для валов изделий, работающих с ударными и вибрационными нагрузками (двигатели внутреннего сгорания, прокатные станы, молоты и др.); для валов больших диаметров (валы гидротурбин, валы прокатных станов и др.); 2

для валов высокоскоростных машин (центрифуги и др.); для устройств повышенной точности (шпиндели станков, опоры меха- низмов телескопов и др.); в тихоходных машинах, бытовой технике; в приборах с малыми диаметрами валов и осей (часы, хронометры и др.); в машинах, работающих в воде и агрессивных средах. Конструкции подшипников скольжения. Основные элементы под- шипника скольжения – корпус и вкладыш. Корпус может быть цельным и разъемным. У подшипника с разъемным корпусом соединение крышки с основанием корпуса осуществляется с помощью болтов, шпилек, винтов или клиньев.

Корпус Вкладыш

Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине (рис. 14.3). В целях разгрузки последних от поперечных усилий, возникающих при работе, крышка и основание должны быть снабжены координационными поверхностями. Вкладыши бывают с регулируемым и нерегулируемым зазором. Одновременно конструкции втулок и вкладышей обеспечивают во время работы один или несколько масляных клиньев. Вкладыши в неразъемных подшипниках изготовляют в виде втулок, представленных на рис. 14.4, где а – втулка, б – вкладыш из двух половин с заливкой, в – вкладыш из лент. Подшипники скольжения современных машин характеризуются сравнительно небольшой длиной ( l / d = 0,4–1,0, где l и d – cоответственно длина и диаметр подшипника, мм), что понижает требования к жесткости валов и к выбору зазора в посадке, который в коротком подшипнике может быть минимальным без опасности заедания вала в подшипнике при перекосах. С увеличением d растет надежность работы, однако свобода выбора d ограничена, так как он связан с прочностью и жесткостью вала и с его габаритами.

F a
1
а б
F r Подпятник
а б
Рис. 14.6
Короткие подшипники характеризуются быстрой потерей масла, но

в них допускаются меньшие зазоры. Кроме того, они обеспечивают лучший теплоотвод от трущихся поверхностей. При большой длине цапф применяют самоустанавливающиеся подшипники, сферические выступы вкладышей которых позволяют им самоустанавливаться для устранения перекосов. Классификация подшипников скольжения группирует последние по следующим признакам: по направлению воспринимаемой нагрузки: радиальные (рис. 14.5, а ); упорные (рис. 14.5, б ); радиально-упорные (рис. 14.5, в , г ); по конструкции корпуса: с разъемным корпусом ; неразъемным корпусом ; по конструкции вкладышей (втулок): с регулируемым зазором ; нерегулируемым зазором . На рис. 14.6 представлены два вида форм подшипников скольжения. 2. Материалы, применяемые для изготовления подшипников скольжения Основными требованиями, предъявляемыми к материалу вкладыша, являются: 1. Малый коэффициент трения f в паре с валом. 2. Износоустойчивость. 3. Прирабатываемость. 4. Смачиваемость маслом. 5. Теплопроводность. Вкладыши подшипников скольжения бывают металлические, металлокерамические и неметаллические. 5

Металлические вкладыши имеют наибольшее распространение благодаря своей высокой прочности и хорошей теплопроводности. Металлические вкладыши выполняют из бронзы, алюминиевых сплавов и антифрикционных чугунов. Наилучшими антифрикционными свойствами обладают оловянистые бронзы Бр010Ф1, Бр04Ц4С17 и др. Алюминиевые (БрА9Ж3Л и др.) и свинцовые (БрС30) бронзы применяют с закаленными цапфами. Наиболее часто используют баббиты – сплавы на основе олова, свинца, сурьмы и др., марки Б83, Б90, Б92, БС; они имеют небольшую твердость (HB 20–35) и мало изнашивают вал. Вкладыши с баббитовой заливкой применяют для ответственных подшипников при тяжелых и средних режимах работы (компрессоры, дизели и др.). Баббит-сплав на основе олова и свинца является одним из лучших антифрикционных материалов. Его заливают тонким слоем на рабочую поверхность втулки. В малоответственных тихоходных механизмах используются чугунные вкладыши (АЧС-1 и др.) Металлокерамические вкладыши изготавливают прессованием и последующим спеканием порошков меди или железа с добавлением графита, олова или свинца. Пористость этих вкладышей позволяет пропитывать их маслом и использовать их долго, без подвода смазочного материала. Такие вкладыши применяют в тихоходных механизмах и в узлах, труднодоступных для подвода масла. Неметаллические материалы применяют в подшипниках гребных винтов, насосов, пищевых машин и др. Материал неметаллических вкладышей: текстолит, фторопласт, древеснослоистые пластики, резина. Эти материалы хорошо прирабатываются, могут работать при смачивании водой. 3. Виды разрушений и критерии работоспособности подшипников скольжения Обязательным условием работы подшипника скольжения является наличие масляного слоя между трущимися поверхностями, для образования которого в посадке должен обеспечиваться гарантированный зазор. В подшипниках имеет место жидкостное, полужидкостное и граничное трение. Наименьшие потери ( f 0,001–0,003) и наименьший износ наблюдается при жидкостном трении. При нем потери определяются коэффициентом трения f в потоке жидкости, надежно разделяющем трущиеся поверхности. Граничное трение характеризуется очень тонким слоем смазки (менее 0,1 мк), разделяющим трущиеся поверхности. Пограничный тонкий слой смазки обладает особыми свойствами, зависящими от природы и состояния трущихся поверхностей, и образует устойчивые пленки на поверхностях деталей.

Полужидкостное трение – смешанное. Жидкостное трение возникает лишь в специальных подшипниках при соблюдении определенных условий. Большинство подшипников скольжения работают в условиях полужидкостного трения, а в периоды пуска и остановки – в условиях граничного трения. Подшипники скольжения могут выйти из строя по следующим причинам: 1. Абразивный износ является результатом работы подшипников скольжения в условиях граничного (полупускового) трения, а также следствием попадания со смазкой абразивных частиц. 2. Задир или заедание возникают при перегреве из-за понижения вязкости масла: масляная пленка местами разрывается, образуется металлический контакт с температурными пиками. Причиной заедания могут служить перекосы валов, а также перегрузки, которые тоже приводят к выдавливанию смазки. 3. Усталостное выкрашивание поверхности происходит довольно редко и в основном характерно при действии нагрузок по отнулевому (пульсирующему) циклу. 4. Коррозия рабочих поверхностей. Критериями работоспособности подшипников в условиях несовершенной смазки (граничная и полужидкостная) является износостойкость и сопротивление заеданию. Для жидкостного трения таким критерием является сохранение минимальной толщины масляного слоя при заданных режимах работы (угловая скорость, удельное давление, температура и вязкость масла). 4. Расчеты подшипников скольжения Основными причинами разрушения подшипников скольжения, как сказано выше, является износ и заедание, поэтому основные расчеты сводятся к устранению этих причин. Для оценки работоспособности подшипников, работающих при полужидкостном и граничном трении, служат удельное давление на поверхности подшипника и цапфы вала p и удельная работа сил трения pv , где v – окружная скорость поверхности цапфы. Расчет по удельному давлению гарантирует невыдавливаемость смазки:

p F R [ p ], (14.1)
dl

где F R – радиальная нагрузка на подшипнике, H; d и l – диаметр и длина подшипника, мм; [ p ] – давление, выше которого не происходит быстрый износ (вплоть до заедания); в зависимости от материала вкладыша и вала [ p ] = (2–10) МПа.

Этот расчет применим в основном для медленно вращающихся валов или периодически вращающихся, например в механизмах с ручным приводом и т. п. Расчет по отсутствию заедания гарантирует нормальный тепловой режим и отсутствие заедания. Удельный теплоотвод вычисляют по формуле

F R fv pfν , (14.2)
dl

где f – коэффициент трения. Так как f – величина постоянная, pv [ pv ]. Значения [ pv ], так же как и значение [ p ], зависят от материала трущихся поверхностей и выбираются по табл. 14.1. Эти значения получены экспериментально в определенных условиях теплоотвода и при соответствующих температурах подшипника. Вышеуказанные два способа расчета пригодны только для граничного и полужидкостного трения. Расчет при полужидкостном трении. К таким подшипникам относят- ся опоры грубых тихоходных механизмов и машин с частыми пусками и остановками, работающих при неустановившемся режиме нагружения или плохих условиях подвода смазки.

Таблица 14.1
Допускаемые значения удельного давления [ p ] и работы сил трения [ pv ]
Материал вкладыша v , м/с, [ p ] , МПа [ pv ] ,
не более МПа м/с
Чугун серый СЧ-36 0,5 4
Чугун антифрикционный:
АКЧ-1 5 0,5 2,5
АВЧ-2 1 12 12
Бронза:
Бр0Ф10-1 10 15 15
БрАЖ9-4 4 15 12
Латунь ЛКС80-3-3 2 12 10
Баббит:
Б16 30 15 10
Б6 6 5 5
Металлокерамика:
бронзографит 2 4
железографит 2 5,5
Полиамидные пластмассы (капрон АК-7) 4 15–20 20
Пластифицированная древесина (смазка водой) 1 10
Резина (смазка водой) 10–20 4–10

П р и м е ч а н и е. Значения v следует рассматривать как максимально допустимые.

Расчет проводят по среднему удельному давлению, которое обеспечивает достаточную износостойкость и предотвращение заедания. Это условие соответствует зависимостям (14.1) и (14.2). Расчет для жидкостного трения производится при условии разделения цапфы и подшипника масляной пленкой, толщина которой для заданных условий работы должна быть больше суммы микронеровностей обработанных поверхностей цапфы (табл. 14.2) и подшипника. Кроме того, скорость скольжения v должна быть достаточной для создания необходимой гидродинамической поддерживающей силы за счет заклинивания смазки. Иными словами, расчет основан на уравнениях гидродинамики вязкой жидкости, связывающих давление, скорость и сопротивление смазки вязкому сдвигу. Для создания жидкостного трения необходимо, чтобы в масляном слое возникало избыточное давление или от вращения вала (гидродинамическое), или от насоса (гидростатическое). Наиболее часто применяются подшипники с гидродинамической смазкой. Цапфа при своем вращении увлекает масло. В образовавшемся масляном клине создается избыточное давление, обеспечивающее разделение цапфы и подшипника. По гидродинамической теории давление p может развиваться только в клиновом зазоре. Толщина масляного слоя h зависит от угловой скорости и динамической вязкости масла : чем больше эти величины, тем больше h , но с увеличением Rz поверхности цапфы h уменьшается. При установившемся режиме работы h = K h ( Rz 1 + Rz 2 ), где K h – коэффициент запаса, учитывающий изгиб цапфы и неточности изготовления и сборки, K h ≥ 2; Rz 1 и Rz 2 – микронеровности цапфы и вкладыша. Рекомендуется следующий порядок расчета: 1. Выбирают отношение l / d = 0,5–1. Короткие подшипники ( l / d 0,4) обладают малой грузоподъемностью. Длинные подшипники ( l / d 1) требуют повышенной точности и жестких валов. При выборе l / d учитывают также габариты, массу, перекосы валов и др. При этом используют зависимости р [ p ] и рv [ pv ]. Таблица 14.2 Максимальная высота микронеровностей Rz поверхности цапфы

Вид обработки поверхности Максимальная высота
микронеровностей Rz , мкм
Чистовое точение, шлифование средней чистоты 6–16
Гладкая обточка твердыми сплавами, чистовое шлифование 2,5–5
Алмазное точение и очень чистое шлифование 1,0–2,5
Суперфиниш, полирование До 1,0

2. Вычисляют среднее значение относительного зазора: = 8 10 –3 v 0,25 , где v – окружная скорость цапфы. 3. Выбирают сорт масла. В подшипниках общего назначения рекомендуют масла индустриальные 45, 30, 20 и турбинное 25. Среднюю температуру масла t ср обычно выбирают в пределах 45–75 ºС. По справочнику определяют среднюю вязкость масла. 4. Подсчитывают коэффициент нагруженности подшипника по формуле С F = F 2 2 / ld = p 2 / . Далее по справочнику определяют относительный эксцентриситет . Полученные значения согласовывают с одной из рекомендуемых посадок (обычно H7/f 7, Н9/с8, Н7/с8, Н9/d9). 5. Определяют минимальный слой масла: h min = 0,55(1 – ). 6. Выявляют критическое значение масляного слоя: h кр = Rz 1 + Rz 2 , где Rz 1 и Rz 2 – шероховатости поверхности соответственно вала и вкладыша, которые принимают по ГОСТ 278 в пределах 6,3–0,2 мкм. Рекомендуют обработать цапфу не ниже Rz = 6,3. 7. Определяют коэффициент запаса надежности по толщине масляного слоя: S h = h min [ S h ] 2. h кр Тепловой расчет для быстроходных подшипников скольжения имеет решающее значение. Тепловым расчетом окончательно устанавливаются необходимый зазор и давление масла при условии, что температура подшипника не превысит допустимой величины [ t ], ºC. Расчет ведется на основе теплового баланса: тепловыделение равно теплоотдаче.

Подшипники скольжения / Лекция 12_Подшипники скольжения

Валы. Передают вращательное движение (крутящий момент) от одного элемента передачи к другому с одновременной их взаимной фиксацией (удержание в заданном относительном положении посредством восприятия изгибающих моментов, поперечных и продольных сил, вызываемых рабочими нагрузками).

Ротор – это вал с насаженными на нем рабочими колесами (зубчатые колеса, полумуфты, лопатки турбин и т.д.).

Назначение подшипников – поддерживать вращающиеся валы и оси в пространстве, обеспечивая им возможность вращения или качания, и воспринимать действующие на них нагрузки. Подшипники

могут также поддерживать детали, вращающиеся вокруг осей или валов, например, шкивы, шестерни и т.д.

по принципу создания

Опоры роторов. Общие сведени

2

Подшипники скольжения – это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника.

Подшипник скольжения – является парой вращения и состоит из опорного участка вала (цапфы, шипа, пяты) и собственно подшипника (втулки, подпятника), в котором скользит цапфа (шип, пята).

Достоинства и недостатки подшипников скольжения

○ высокая предельная быстроходность

● нестандартные узлы, что вызывает

(практически неограниченная при

необходимость расчета и проектирования

каждого конкретного узла;

○ хорошая демпфирующая способность и

динамические свойства – воспринимают

значительные вибрационные и ударные

○ неограниченная долговечность при

● значительные осевые размеры;

нормальном режиме работы (режиме

○ низкий коэффициент трения и высокий

КПД на режимах жидкостного трения;

гидростатического подъема на пусковых

○ небольшие радиальные размеры;

● износ на переходных режимах (пуск,

останов, касание цапфы и втулки

вследствие неустойчивого движения);

● требуют применения дорогостоящих

разъемными (удобство монтажа);

антифрикционных материалов (например,

○ функционирование в условиях

наличия агрессивных сред;

Области применения подшипников скольжения

1. Подшипники, которые необходимо по условиям сборки выполнять разъемными (например, для коленчатых валов).

2. Подшипники особо тяжелых валов, для которых может потребоваться индивидуальное изготовление подшипников качения и они могут оказаться существенно дороже.

3. Подшипники, подверженные большим вибрационным нагрузкам и ударам, которые применяют из-за значительного демпфирующего действия жидкостного слоя и способности воспринимать ударные нагрузки.

4. Подшипники, требующие очень малых диаметральных размеров, в частности подшипники близко расположенных валов.

5. Подшипники для особо точного и равномерного вращения и точного поворота — гидростатические.

6. Подшипники для особо высоких частот вращения.

7. Подшипники скольжения во вспомогательных тихоходных малоответственных механизмах.

8. Подшипники роторов, работающих в агрессивных средах.

Конструкции подшипников скольжения

Подшипники скольжения состоят из двух основных частей: корпуса и подшипниковой втулки ( вкладыша ), контактирующей с цапфой вала.

Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине или выполняться за одно целое с неподвижной корпусной деталью (например, с рамой машины) или с подвижной деталью (например, с шатуном).

Корпуса подшипников выполняют цельными или разъемными.

Цельные корпуса проще в изготовлении и жестче, чем разъемные. Зато они требуют осевого монтажа вала, что для тяжелых валов представляет существенные трудности. Поэтому цельные корпуса применяют для валов небольших диаметров. Для коленчатых валов они неприменимы. Иногда корпуса подшипников выполняют с фланцами.

При разъемах корпуса облегчается монтаж валов, такие корпуса допускают регулирование зазоров в подшипнике сближением крышки и корпуса. Разъемные корпуса имеют основное применение в машиностроении, особенно в тяжелом. Стык корпуса и крышки выполняют параллельным основанию или перпендикулярным нагрузке. Во избежание боковых смещений крышки относительно корпуса плоскость разъема выполняют ступенчатой или предусматривают центрирующие штифты.

Конструктивная схема подшипника скольжения 1− вал; 2 − втулка (вкладыш);

3 − корпус; 4 − крышка (в случае разъемного корпуса);

5 − питающие камеры (карманы);

6 − дроссель; 7 − коллектор;

Конструкции подшипников скольжения

Втулки подшипников (вкладыши) изготавливают из материалов с высокими антифрикционными свойствами: баббиты, бронзы, латуни, антифрикционные чугуны.

Вкладыши применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, для возможности замены после износа.

Вкладыши в неразъемных подшипниках изготовляют в виде втулок (рис. а), а в обычных разъемных подшипниках – из двух половин (рис. б).

Вкладыши за срок службы изнашиваются на глубину, измеряемую как максимум, в десятых долях миллиметра. Однако выполнять вкладыши такой толщины нельзя по условию их прочности и по техническим возможностям. Поэтому вкладыши обычно выполняют биметаллическими; тонкий антифрикционный слой в них наплавлен на стальную, чугунную, а в ответственных подшипниках – на бронзовую основу. Мягкие антифрикционные материалы – баббиты и свинцовые бронзы – применяют исключительно в виде покрытий.

Подшипник скольжения состоит из корпуса, втулки (или вкладышей), смазывающих, уплотняющих и защитных устройств. Наиболее важная с точки зрения обеспечения работоспособности подшипника скольжения деталь – втулка (вкладыши), а также система подачи смазочного материала в рабочую зону. Втулку (вкладыши) применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, а также для возможности замены после износа (глубина изнашивания за срок службы изменяется, как правило, десятыми долями миллиметра). Материал вкладышей должен обладать достаточной износостойкостью, способностью к приработке, усталостной прочностью, сопротивляемостью к заеданиям, теплопроводностью, способностью образовывать на поверхности стойкие жидкостные пленки. Обычно вкладыши выполняют биметаллическими – тонкий слой антифрикционного материала (баббит, свинцовая бронза и т.д.) наплавляется на стальную, чугунную или бронзовую основу. Все большее распространение получают металлокерамические материалы и пластмассы.

Подшипниковые материалы выбирают в применении к работе в паре со стальными или реже чугунными цапфами валов. В связи с тем, что стоимость валов, как правило, значительно выше стоимости вкладышей (особенно таких валов, как коленчатые и другие коренные валы), они должны изнашиваться меньше, чем вкладыши. Подшипники работают тем надежнее, чем выше твердость шеек валов. Шейки, как правило, закаливают. Под быстроходные подшипники шейки закаливают (после цементации) до высокой твердости 55. 60 HRC или азотируют.

Требования к материалам подшипников скольжения: а) низкий коэффициент трения в паре с материалом шейки вала; б) износостойкость; в) сопротивление усталости.

Эти комплексные требования можно выполнить, если будут обеспечены следующие основные свойства подшипниковых материалов:

а) теплопроводность, обеспечивающая интенсивный телоотвод от поверхностей трения и малый коэффициент линейного расширения во избежание больших изменений зазоров в подшипниках;

б) прирабатываемость, обеспечивающая уменьшение кромочных и местных давлений, связанных с упругими деформациями и погрешностями изготовления;

в) хорошая смачиваемость маслом и способность образовывать на поверхностях стойкие и быстро восстанавливаемые масляные пленки;

г) коррозионная стойкость; д) малый модуль упругости.

Кроме того, существенное значение имеют технологические свойства: литейные, хорошая обрабатываемость резанием и т. д.

Подшипниковые антифрикционные материалы по химическому составу делят на три группы:

а) металлические – баббиты, бронзы, сплавы на цинковой основе, сплавы на алюминиевой основе, антифрикционные чугуны;

б) металлокерамические; 9 в) неметаллические – пластмассы, древесные пластики, резины и др.

Баббиты — давно применяемые в технике высококачественные подшипниковые сплавы на основе олова или свинца, характеризуемые низкой твердостью (применяют только в качестве заливки или тонкослойных покрытий), хорошей прирабатываемостью и относительно низкими требованиями к твердости шеек вала и к состоянию трущихся поверхностей.

Недостатки баббитов – относительно невысокое сопротивление усталости, ограничивающее их применение в машинах ударного действия и в быстроходных поршневых машинах.

При высоких скоростях и давлениях применяют высокооловянные баббиты Б83, Б88, допускающие работу при давлениях до р = 20 МПа и pv = 75 МПа·м/с. Во избежание выплавления баббиты применяют при температурах до 110 °С.

Бронзы. Универсальными антифрикционными свойствами обладают оловянные и оловянно-цинково- свинцовые бронзы. Широко известна универсальная оловянно-фосфористая бронза БрО10Ф1, особо эффективная при высоких давлениях и средних скоростях. Применение ее ограничивается большим содержанием олова. К числу оловянно-цинково-свинцовых бронз относятся БрО4Ц4С17 и БрО4Ц7С5.

Безоловянные алюминиевые подшипниковые сплавы обладают достаточно высокими антифрикционными свойствами, но при высоких скоростях обладают недостаточным сопротивлением задирам, чувствительны к загрязнению масла, а также имеют повышенный коэффициент линейного расширения. Наибольшее распространение из этих сплавов получил сплав АСМ, широко применяемый для подшипников тракторных двига-телей.

Наиболее перспективными считают алюминиево-оловянные антифрикционные сплавы, обладающие высокими антифрикционными свойствами и сопротивлением усталости. Применяют сплавы АО9-2 (9 % олова, 2 % меди, заготовки – литье, монометалл), АО9-2Б (литье, биметалл), АО9-1 и АО20-1 (прокат, биметалл). Эти сплавы обеспечивают оптимальную структуру и способны в режимах масляного голодания образовывать на поверхностях цапф защитную пленку из олова.

Подшипники скольжения: определение, принцип работы, типы, преимущества и применение

В данной статье мы рассмотрим основные принципы работы подшипников скольжения, их преимущества и недостатки, а также области их применения.

Подшипники скольжения: определение, принцип работы, типы, преимущества и применение обновлено: 15 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Введение

В мире механики и машиностроения подшипники играют важную роль, обеспечивая движение и поддержку вращающихся элементов. Одним из типов подшипников являются подшипники скольжения, которые работают на принципе скольжения поверхностей. В отличие от подшипников качения, подшипники скольжения не имеют шариков или роликов, а используют смазку для снижения трения и износа. В данной статье мы рассмотрим определение, принцип работы, основные типы, преимущества и недостатки, а также применение подшипников скольжения.

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Определение подшипников скольжения

Подшипники скольжения – это механические устройства, предназначенные для уменьшения трения и износа при движении одной поверхности относительно другой. Они используются для поддержания и управления движением осей или валов в различных машинах и механизмах.

Основной принцип работы подшипников скольжения заключается в том, что они создают тонкий слой смазочного материала между двумя скользящими поверхностями. Этот слой смазки позволяет снизить трение и износ, обеспечивая плавное и эффективное движение.

Подшипники скольжения могут быть выполнены из различных материалов, таких как металлы, полимеры или композиты. Они могут иметь различные формы и конструкции в зависимости от конкретного применения.

Основное отличие подшипников скольжения от подшипников качения заключается в том, что подшипники скольжения не имеют подвижных элементов, таких как шарики или ролики. Вместо этого, они полностью опираются на смазочный слой для обеспечения движения.

Принцип работы подшипников скольжения

Подшипники скольжения работают на основе принципа скольжения между двумя поверхностями. Они используют смазочный материал, такой как масло или смазка, чтобы создать тонкий слой между поверхностями, который позволяет им скользить друг по другу.

Когда на подшипник действует нагрузка, смазочный материал создает пленку, которая разделяет поверхности и снижает трение между ними. Это позволяет подшипнику двигаться плавно и эффективно.

Принцип работы подшипников скольжения основан на использовании трения между поверхностями для создания силы сопротивления движению. Эта сила сопротивления компенсирует нагрузку, которая действует на подшипник, и позволяет ему поддерживать стабильное движение.

Основные преимущества подшипников скольжения включают высокую надежность, долгий срок службы и способность работать в условиях высоких нагрузок и экстремальных температур. Однако, они могут иметь более высокое трение и требовать регулярного обслуживания и смазки для поддержания оптимальной работы.

Основные типы подшипников скольжения

Существует несколько основных типов подшипников скольжения, каждый из которых имеет свои особенности и применение в различных областях.

Подшипники скольжения с постоянной смазкой

Этот тип подшипников использует постоянную смазку, которая наносится на поверхности трения. Смазка обеспечивает снижение трения и износа, а также улучшает работу подшипника. Подшипники скольжения с постоянной смазкой обычно применяются в условиях низких и средних нагрузок, таких как автомобильные двигатели и промышленные механизмы.

Подшипники скольжения с принудительной смазкой

Этот тип подшипников использует систему принудительной смазки, которая подает смазочное вещество непосредственно на поверхности трения. Это позволяет подшипнику работать при высоких нагрузках и скоростях. Подшипники скольжения с принудительной смазкой широко применяются в промышленности, включая металлургию, горнодобывающую промышленность и энергетику.

Подшипники скольжения с самосмазывающимися вставками

Этот тип подшипников имеет вставки из специальных материалов, которые содержат смазочные вещества. В процессе работы подшипника, смазочные вещества выделяются и образуют тонкую пленку на поверхности трения, что снижает трение и износ. Подшипники скольжения с самосмазывающимися вставками обычно используются в условиях высоких нагрузок и низких скоростей, таких как грузовые автомобили и сельскохозяйственная техника.

Подшипники скольжения с гидродинамической смазкой

Этот тип подшипников использует принцип гидродинамической смазки, при которой смазочное вещество подается под давлением в зазор между поверхностями трения. Это создает пленку смазки, которая разделяет поверхности и снижает трение. Подшипники скольжения с гидродинамической смазкой обычно применяются в высокоскоростных механизмах, таких как турбины и компрессоры.

Преимущества и недостатки подшипников скольжения

Преимущества:

1. Высокая надежность: Подшипники скольжения обладают простой конструкцией и меньшим количеством движущихся частей, что делает их более надежными и менее подверженными поломкам.

2. Высокая грузоподъемность: Подшипники скольжения способны выдерживать высокие нагрузки и обеспечивать стабильную работу в условиях экстремальных нагрузок.

3. Широкий диапазон скоростей: Подшипники скольжения могут работать как при низких, так и при высоких скоростях, что делает их универсальными и применимыми в различных областях.

4. Низкий уровень шума и вибрации: Подшипники скольжения обеспечивают плавное и бесшумное движение, что особенно важно в чувствительных механизмах, таких как медицинское оборудование или оптические приборы.

Недостатки:

1. Низкая точность позиционирования: Подшипники скольжения не обеспечивают высокую точность позиционирования, поэтому они не рекомендуются для применения в точных и требовательных к точности системах.

2. Высокое трение и износ: Подшипники скольжения имеют контактное трение между поверхностями трения, что может привести к износу и повреждению поверхностей.

3. Необходимость в регулярной смазке: Подшипники скольжения требуют регулярной смазки для обеспечения надлежащей работы и снижения трения. Это может быть неудобно и требовать дополнительных затрат на обслуживание.

4. Ограниченная скорость: Подшипники скольжения имеют ограниченный диапазон скоростей, при которых они могут работать эффективно. При очень высоких скоростях может возникнуть проблема с гидродинамической смазкой и повышенным нагревом.

Применение подшипников скольжения

Подшипники скольжения широко применяются в различных областях и отраслях, где требуется поддерживать движение между двумя поверхностями. Вот некоторые из основных областей применения подшипников скольжения:

Машиностроение

В машиностроении подшипники скольжения используются во многих механизмах и устройствах, таких как двигатели, насосы, компрессоры, турбины и приводы. Они обеспечивают плавное и эффективное движение внутри механизмов и уменьшают трение и износ.

Автомобильная промышленность

В автомобильной промышленности подшипники скольжения используются в различных узлах и деталях автомобилей, таких как двигатель, трансмиссия, подвеска и рулевая система. Они обеспечивают плавное и надежное движение автомобиля и уменьшают износ и шум.

Энергетика

В энергетической отрасли подшипники скольжения используются в гидро- и турбоагрегатах, генераторах, турбинах и других устройствах. Они обеспечивают надежную и эффективную работу энергетических установок и уменьшают потери энергии.

Железнодорожный транспорт

В железнодорожной отрасли подшипники скольжения используются в различных узлах и системах поездов, таких как колесные пары, подвеска и тормозные механизмы. Они обеспечивают плавное и безопасное движение поездов и уменьшают износ и шум.

Судостроение

В судостроении подшипники скольжения используются в различных системах и устройствах судов, таких как пропеллеры, рулевые системы, грузовые краны и лебедки. Они обеспечивают надежное и эффективное функционирование судов и уменьшают трение и износ.

Это лишь некоторые из множества областей, где применяются подшипники скольжения. Они широко используются в различных отраслях промышленности и играют важную роль в обеспечении надежной и эффективной работы различных механизмов и устройств.

Таблица с информацией о подшипниках скольжения

Тип подшипника Описание Преимущества Недостатки Применение
Плоский подшипник Подшипник, в котором поверхности трения являются плоскими – Простая конструкция
– Низкая стоимость
– Высокая нагрузочная способность
– Ограниченная скорость вращения
– Высокий коэффициент трения
– Требуется регулярная смазка
– Механизмы с низкой скоростью вращения
– Строительство и промышленность
Цилиндрический подшипник Подшипник, в котором поверхности трения являются цилиндрическими – Высокая точность работы
– Высокая нагрузочная способность
– Малый коэффициент трения
– Сложная конструкция
– Высокая стоимость
– Требуется регулярная смазка
– Механизмы с высокой точностью работы
– Автомобильная и авиационная промышленность
Сферический подшипник Подшипник, в котором поверхности трения являются сферическими – Способность компенсировать осевые и радиальные нагрузки
– Высокая надежность
– Долгий срок службы
– Большие габариты
– Высокая стоимость
– Требуется регулярная смазка
– Механизмы с большими нагрузками и вибрациями
– Тяжелая промышленность

Заключение

Подшипники скольжения являются важным элементом в механизмах и машинах, обеспечивая плавное и эффективное движение. Они работают на принципе скольжения поверхностей, что позволяет снизить трение и износ. Основные типы подшипников скольжения включают в себя втулки, валы и плоские подшипники. Они имеют свои преимущества и недостатки, и выбор подшипника зависит от конкретных условий эксплуатации. Подшипники скольжения широко применяются в различных отраслях, включая автомобильную, энергетическую и производственную промышленность.

Подшипники скольжения: определение, принцип работы, типы, преимущества и применение обновлено: 15 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Подшипники скольжения: устройство, принцип работы и виды

Существует два основных вида подшипников – скольжения и качения. Их главное отличие заключается в принципе движения компонентов узла относительно друг друга. В одной разновидности деталей действует принцип скольжения, а в другой – принцип качения.

podshipniki-skolzheniyaКак устроен подшипник скольжения

В этих моделях процесс трения осуществляется посредством скольжения, что достигается за счет конструкции изделия. Они изготавливаются из сплава свинца и олова, в который добавлен никель, медь и сурьма. Корпус изделия оснащен отверстием цилиндрической формы. Внутри него помещается втулка и устройство для смазывания. Между корпусом и втулкой есть зазор, который заполняется смазкой. Благодаря этому движение проходит легко и быстро, практически не встречая сопротивления. Втулка может быть опорной и упорно-опорной. Первый вариант отличается стандартной конструкцией, а второй комплектуется упором из бронзы со специальной заливкой. Именно упор как раз и помогает подшипнику выдерживать повышенные осевые нагрузки. В деталях есть система самосмазывания, которая обеспечивает непрерывную подачу смазки. Когда ее недостаточно, изделие может перегреться и сломаться. Система выполнена из пористого материала, пропитанного маслом. Во время нагревания выделяется смазка, а когда подшипник остывает после завершения работы, то она впитывается назад.

Как действуют подшипники скольжения

В основе их работы лежит движение двух взаимодействующих поверхностей, одна из которых находится в статичном состоянии, а вторая вращается. За счет специального желоба, наполненного смазкой, эти две поверхности скользят навстречу друг другу. Изделия могут быть гидродинамическими и гидростатическими в зависимости от вида смазывающего материала. В первом случае детали работают на основе системы самосмазывания. А во втором смазка подается с внешней стороны при помощи гидравлического насоса.

Разновидности подшипников скольжения

  • разъемные, которые состоят из крышки и корпуса;
  • встроенные, которые являются одним целым со станиной или рамой оборудования;
  • неразъемные, или втулочные.

По типу воспринимаемой нагрузки детали могут быть радиальными, осевыми и радиально-упорными.

Также есть регулируемые и нерегулируемые модели, с одним или несколькими масляными клапанами.

podshipniki-skolzheniyaПреимущества и недостатки изделий

Итак, после того как мы разобрались, из чего состоит подшипник скольжения, как он работает и каких видов бывает, можно перейти к разбору положительных и отрицательных свойств этого типа деталей.

Достоинства подшипников скольжения:

  1. Они отличаются простой конструкцией и довольно небольшой стоимостью изготовления. Так, для малонагруженных и тихоходных механизмов эти детали могут быть выполнены в виде обыкновенной втулки.
  2. Могут работать в условиях серьезной динамической нагрузки (вибрационных и ударных). Все это благодаря рабочей поверхности большой площади и наличию масляного слоя между вкладышем и валом.
  3. Есть возможность регулировки зазора и точной установки геометрической оси вала.
  4. Практически бесшумная работа даже на высоких скоростях.
  5. Бесперебойная работа в высокоскоростных приводах (если сравнивать с деталями качения, то они в таких механизмах будут гораздо менее долговечны).

Но как бы ни были хороши эти изделия, недостатки у них тоже есть:

  • необходимость постоянного контроля за смазкой;
  • высокие эксплуатационные затраты;
  • необходимость в использовании высококачественного и чистого смазочного материала;
  • значительные потери на трение при пуске;
  • неравномерный износ самого изделия и цапфы.

Подшипники скольжения – это детали, которые имеют немало модификаций и используются в коленчатых и высокоскоростных валах, а также бытовой технике, двигателях внутреннего сгорания и т.д. С применением качественной смазки они прослужат долгое время и сделают работу оборудования максимально эффективным. Широкий ассортимент продукции гарантирует, что у нас вы сможете заказать подшипник необходимой модели.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *