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 и может быть:
- жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников);
- пластичной (густые смазки, смазки на основе литиевого мыла и кальция сульфоната и др.);
- твёрдой (графит, дисульфид молибдена и др.);
- газообразной (различные инертные газы, азот и др.).
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 (втулки, вкладыши);
- осевые (упорные, диски);
- радиально-упорные (подпятники).
по конструкции:
- неразъемные (втулочные);
- разъемные (состоящие из корпуса и крышки);
- 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.
Группа | Класс | Способ смазки | Вид трения | Примерный коэффициент трения | Назначение | Область применения |
I (несовер-шенная 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 |
I (несовер- шенная смазка) | 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 Прокатные станы Грузоподъемные машины |
I (несовер- шенная смазка) | 3 | Масляная ванна или кольца | Полужидкостное | 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 |
I (несовер- шенная смазка) | 3 | Под давлением | Полужидкостное | 1,001…0,02 | 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 Прокатные станы |
II | 5 | Под давлением | Жидкостное | 0,005…0,05 | Слабонагруженные опоры с большими скоростями скольжения | Паровые котлы Водяные турбины Газовые турбины Осевые вентиляторы Турбокомпрессоры |
Недостатки подшипников качения:
- высокая чувствительность к ударным нагрузкам;
- ограниченная быстроходность, связанная с кинематикой и динамикой тел качения (центробежные силы, гироскопические моменты и др.);
- высокая стоимость при единичном или мелкосерийном производстве;
- сравнительно большие радиальные габариты опоры;
- ограниченный диапазон рабочих температур;
- шум во время работы, обусловленный погрешностями формы;
- невозможность применения в агрессивных средах.
Преимущества подшипников скольжения:
- допустимость больших ударных или вибрационных нагрузок;
- высокие частоты вращения валов;
- возможность работы при воздействии агрессивных сред;
- применимость для очень малых или очень больших диаметров опор, для которых отсутствуют подшипники качения;
- опоры с разъемными подшипниками (например, для коленчатых валов);
- точность установки (механизмы приборов).