ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

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

По направлению воспринимаемых нагру­зок подшипники скольжения разделяют на две основные группы: радиальные, предназначенные для восприятия нагру­зок, перпендикулярных к оси вала, и упор­ные для восприятия осевых нагрузок. При совместном действии радиальных и отно­сительно небольших осевых нагрузок пре­имущественно применяют совмещенные опоры, в которых осевые нагрузки вос­принимаются торцами вкладышей. Приме­няют также подшипники скольжения вместе с подпятниками качения.

Для работы без износа или с малым износом подшипники должны смазы­ваться. Доминирующее распространение имеют подшипники с жидкостной смазкой, которым в общей части посвящена настоя­щая глава. Применяют также подшипники из самосмазывающихся материалов, с твердосмазочными покрытиями, с пластич­ными и газообразными смазочными ма­териалами.

Для того чтобы между трущимися по­верхностями мог длительно существовать масляный слой, в нем должно быть избы­точное давление, которое самовозникает в слое жидкости при вращении цапфы (гидродинамическая смазка) или созда­ется насосом (гидростатическая смазка). Основное практическое применение имеют подшипники с гидродинамической смазкой.

Вращающийся вал под действием внеш­ней нагрузки занимает в подшипнике эксцентричное положение. Масло увле­кается в клиновой зазор между валом и вкладышем и создает гидродинамиче­скую поддерживающую силу (рис. 1, а) Гидродинамическое давление по длине подшипника распределяется неравномерно (рис. 1, б). При отсутствии начальных и упругих перекосов цапфы в подшипнике давление масла вследствие торцового истечения изменяется по параболе с по­казателем степени 2,2 .2,3 и снижается до нуля у концов подшипника. При пере­косах эпюра распределения давления становится несимметричной (штриховая линия на рис. 1,6).

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

Области применения. Подшип­ники скольжения в современном машино­строении значительно меньше применя­ются, чем подшипники качения. Однако они сохранили некоторые важнейшие области, где имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения. Широко применяют:

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 масляного 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 — газовые и электромаг­нитные.

Кроме того, подшипники скольжения применяют во вспомогательных тихо­ходных малоответственных механизмах.

Конструкции подшипников. Подшипник скольжения состоит из корпуса, вклады­шей, поддерживающих вал, а также сма­зывающих и защитных устройств.

Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине (рис. 2) 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 (см. рис. 2).

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. Стык надо выполнять таким, чтобы давление распределялось по нему равномерно. Иначе при затяжке крепеж­ных винтов возможна деформация крыш­ки, ведущая к искажению рабочей поверх­ности. Во избежание боковых смещений крышки относительно корпуса плоскость разъема выполняют ступенчатой или предусматривают центрирующие штифты.

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. 3, а), а в обычных разъемных подшипниках — из двух половин (рис. 3, 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.

В мелкосерийном и единичном произ­водстве наряду с биметаллическими вкла­дышами иногда применяют также более простые в изготовлении сплошные вкла­дыши из антифрикционных материалов средней и высокой прочности (из анти­фрикционных чугунов, текстолита, прес­сованной древесины).

Толщина литого вкладыша, устанавли­ваемого в корпус, dB = (0,035 .0,05)d + 2,5, где d — диаметр цапфы, мм.

Толщина заливки .

Уменьшение толщины заливки баббитом резко повышает сопротивление усталости слоя.

Толщина полиамидного вкладыша = (0,04 .0,05)d + 1, мм; толщина пласт­массового покрытия (0,015 .0,02)d.

В массовом производстве вкладыши штампуют из ленты, на которую нанесен антифрикционнй материал (рис. 3, в). Это приводит к значительному уменьше­нию расхода цветных металлов (в 3 .10 раз), многократному сокращению тру­доемкости (до 10 раз) и повышению ка­чества подшипников. Переход на центра­лизованное изготовление стандартизован­ных вкладышей из ленты является важней­шей технологической тенденцией развития производства подшипников скольжения. В некоторых западных странах имеется мощная промышленность подшипников скольжения, аналогичная промышлен­ности подшипников качения. Антифрик­ционный слой наносится на ленту заливкой или спеканием порошков на ленте (брон­зы) или совместной прокатной (алюми­ниевые сплавы).