Лекция № 11. Подшипники скольжения

Подшипники скольжения.

Подшипники являются опорами валов и вращающихся осей. Подшипники воспринимают силы, приложенные к валу (оси), и передают их на корпус машины. В зависимости от вида трения подшипники делят на подшипники скольжения и подшипники качения.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки различают:

1) радиальные подшипники;

2) подпятники (упорные подшипники);

3) радиально-упорные подшипники.

Подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. Основная деталь – вкладыш.

Подшипники бывают разъёмные и неразъёмные.

При большой длине валов и значительных прогибах следует использовать самоустанавливающиеся подшипники.

Достоинства подшипников скольжения:

1) хорошо работают в высокоскоростных приводах;

2) способны воспринимать ударные и вибрационные нагрузки;

3) бесшумность работы;

4) малые радиальные размеры;

5) возможность установки неразъёмных подшипников на деталь сложной конфигурации.

Недостатки подшипников скольжения:

1) сложность системы смазки;

2) необходимость постоянного контроля;

3) значительные осевые размеры l ≈ (1 ÷ 1,5) · d;

4) повышенные потери на трение в период пуска;

5) большой расход смазочного материала, необходимость его очистки и охлаждения.

Подшипник работает при наличии смазочного материала в зазоре между вкладышем и цапфой.

Смазывание – подведение смазочного материала в зону трения.

Смазка – действие смазочного материала.

Если подшипник не работает – толщина масляной плёнки между вкладышем и цапфой составляет δ ≈ 0,1 мкм. При пуске подшипник работает в режиме пограничной смазки.

Подшипники скольжения, в которых несущий масляный слой создаётся при вращении цапфы, называются гидродинамическими.

В гидростатических подшипниках режим жидкостной смазки создаётся за счёт её принудительной подачи.

Материалы.

Требования:

1) высокая износостойкость и сопротивляемость заеданию в периоды пуска и остановки;

2) сопротивляемость хрупкому разрушению при действии ударных нагрузок;

3) низкий коэффициент трения и высокая теплопроводность.

В подшипнике скольжения изнашиваться должен вкладыш, а не цапфа.

Вкладыши бывают металлическими, металлокерамическими и неметаллическими.

Металлические вкладыши.

Бронза → при средних скоростях и высоких нагрузках:

Бр011Ф1;

БрА9ЖЗЛ – алюминистые бронзы;

БрС30 – свинцовые бронзы.

Для вкладышей применяют баббит на основе олова и свинца.

Чугунные вкладыши: АЧС-1 – антифрикционный чугун.

Металлокерамические вкладыши.

Их изготавливают спеканием в печах порошков железа, меди, графита, олова, свинца.

Неметаллические вкладыши: пластмассы (капрон), пластики, резины.

Условный расчёт подшипников скольжения.

Критерии работоспособности.

Износостойкость – сопротивление изнашиванию и заеданию.

Расчёт проводят по среднему давлению р на рабочих поверхностях и удельной работе сил трения pV (где V – окружная скорость движения).

Расчёт по р_средн обеспечивает необходимую износостойкость.

Расчёт по pV обеспечивает требуемый тепловой режим и отсутствие заеданий.

, где

R_r – радиальная опорная реакция;

А – площадь проекции цапфы на диаметральную плоскость.

Для обеспечения жидкостной смазки необходимо обеспечить следующие условия:

1) зазор между деталями должен быть требуемого размера; обычно применяют следующие посадки: H7/f7; H8/c8; H8/d9;

2) масло необходимой вязкости должно заполнять зазор и непрерывно пополняться;

3) частота вращения должна обеспечивать создание подъёмной силы в клиновом зазоре;

4) смазочный материал должен полностью разделять трущиеся поверхности.

h = K · (δ₁ + δ₂), где

К(≥2) – коэффициент запаса толщины масляного слоя;

δ₁; δ₂ – максимальная высота микронеровностей цапфы и впадины.

Как правило, температура подшипника скольжения не должна превышать 60-70°С.