Подшипник скольжения — опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей. Радиальный подшипник скольжения представляет собой корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, в которое вставляется рабочий элемент — вкладыш, или втулка из антифрикционного материала и смазывающее устройство. Между валом и отверстием втулки подшипника имеется зазор, заполненный смазочным материалом, который позволяет свободно вращаться валу. Расчёт зазора подшипника, работающего в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки.
При расчёте определяются: минимальная толщина смазочного слоя (измеряемая в мкм), давления в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов. В зависимости от конструкции, окружной скорости цапфы, условий эксплуатации трение скольжения бывает сухим, граничным, жидкостным и газодинамическим. Однако даже подшипники с жидкостным трением при пуске проходят этап с граничным трением.
Смазка является одним из основных условий надёжной работы подшипника и обеспечивает низкое трение, разделение подвижных частей, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды.
Смазка может быть:
- жидкой(минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников),
- пластичной(на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.),
- твёрдой(графит, дисульфид молибдена и др.) и
- газообразной(различные инертные газы, азот и др.).
Наилучшие эксплуатационные свойства показывают пористые самосмазывающиеся подшипники, изготовленные методом порошковой металлургии. При работе пористый самосмазывающийся подшипник, пропитанный маслом, нагревается и выделяет смазку из пор на рабочую скользящую поверхность, а в состоянии покоя остывает и впитывает смазку обратно в поры.
Антифрикционные материалы подшипников изготавливают из твёрдых сплавов (карбид вольфрама или карбид хрома методом порошковой металлургии либо высокоскоростным газопламенным напылением), баббитов и бронз, полимерных материалов, керамики, твёрдых пород дерева (железное дерево).
Классификация
В основу классификации положен анализ режимов работы подшипников по диаграмме Герси-Штрибека.
Подшипники скольжения разделяют:
- в зависимости от формы подшипникового отверстия:
- одно- или многоповерхностные,
- со смещением поверхностей (по направлению вращения) или без (для сохранения возможности обратного вращения),
- со смещением или без смещения центра (для конечной установки валов после монтажа);
- по направлению восприятия нагрузки:
- радиальные
- осевые (упорные, подпятники),
- радиально-упорные;
- по конструкции:
- неразъемные (втулочные; в основном, для I-1),
- разъемные (состоящие из корпуса и крышки; в основном, для всех, кроме I-1),
- встроенные (рамовые, составляющие одно целое с картером, рамой или станиной машины);
- по количеству масляных клапанов:
- с одним клапаном,
- с несколькими клапанами;
- по возможности регулирования:
- нерегулируемые,
- регулируемые.
Ниже представлена таблица групп и классов подшипников скольжения (примеры обозначения: I-1, II-5).
| Группа | Класс | Способ смазки | Вид трения | Примерный коэффициент трения | Назначение | Область применения |
| I (несовершенная смазка) |
||||||
| 1 | Малое количество, подача непостоянная | Граничное | 0,1…0,3 | Малые скорости скольжения и небольшие удельные давления | Опорные ролики транспортеров, ходовых колес мостовых кранов | |
| 2 | Обычно непрерывная | Полужидкостное | 0,02…0,1 | Кратковременный режим с постоянным или переменным направлением вращения вала, малые скорости и большие удельные нагрузки | · Линейные и формовочные машины
· Кузнечно-прессовое оборудование · Грузоподъемные машины |
|
| 3 | Масляная ванна или кольца | 0,001…0,02 | Мало меняющиеся по величине и направлению усилия большие и средние нагрузки | · Буксы вагонов
· Тяжелые станки · Мощные электрические машины · Тяжелые редукторы · Текстильные машины |
||
| Под давлением | Переменная нагрузка | · Газовые двигатели
· Тихоходные и судовые двигатели |
||||
| II | ||||||
| 4 | Кольца, комбинированный или под давлением | Жидкостное | 0,0005…0,005 | Малые окружные скорости валов, особо тяжелые условия работы при переменных по величине и направлению нагрузках | · Электрические машины средней и малой мощности
· Легкие и средние редукторы · Центробежные насосы и компрессоры |
|
| 5 | Под давлением | 0,005…0,05 | Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения | · Паровые котлы
· Водяные турбины · Осевые вентиляторы |
Достоинства
- Надежность в высокоскоростных приводах
- Способны воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки
- Сравнительно малые радиальные размеры
- Допускают установку разъемных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте
- Простая конструкция в тихоходных машинах
- Позволяют работать в воде
- Допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала
- Экономичны при больших диаметрах валов
Недостатки
- В процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой
- Сравнительно большие осевые размеры
- Большие потери на трение при пуске и несовершенной смазке
- Большой расход смазочного материала
- Высокие требования к температуре и чистоте смазки
- Пониженный коэффициент полезного действия
- Неравномерный износ подшипника и цапфы
- Применение более дорогих материалов