Классификация подшипников скольжения: как устроен подшипник, применение, достоинства и недостатки

• Содержание

В статье поговорим о том, как устроены подшипники качения (шариковые) и скольжения для валов, а также о разнице, отличиях устройств, достоинствах и недостатках конструкций. Эти детали используются во всех сферах деятельности (машиностроении, транспорте, сельском хозяйстве, медицине, быту и промышленности), этим обусловлена актуальность темы.

Что такое представляет из себя деталь

Этот механизм снижает трение при вращении оси в проушине. Аналогичные устройства использовались человечеством со времен неолита, когда люди впервые употребили жир для смазывания осей. Примером этого может служить гончарный круг. Египтяне при строительстве и орошении земли широко применяли все виды блоков и смазывали маслом, водой все вращающиеся детали. Позднее стали использовать деготь, графит, воск для смазки осей колес.

Современные детали – это уже совсем другие высокотехнологичные изделия.

В статье вы можете найти общие сведения о подшипнике скольжения и увидеть фото, как выглядит механизм.

Классическое устройство – это две втулки, плотно подогнанные друг к другу с высокой степенью обработки поверхностей. Для скольжения между плоскостями добавляется смазочный материал, или один из элементов делают из скользкого вещества, например, графита или фторопласта.

Классификация и виды подшипников скольжения

На предприятиях изготавливают три типа узлов, исходя из материала изготовления; размеров втулок, колец; типов вкладышей; конструктивных особенностей:

1. линейный с цилиндрическим стержнем. Это опора, которая действует в прямолинейном направлении и обеспечивает работу при больших перемещениях и значительных нагрузках;
2. сферический. Он запускает процесс трения на маленькой скорости и допускает небольшой перекос в оси. В основном он используется в изделиях с колебательным движением (качение).
3. упорный. Опора с таким подшипником еще называют подпятником. Она применяется в машинах, где изначально задана определенная жесткость (паровой двигатель, турбина).

Классификация по способу подачи смазки и ее вида

Изделия классифицируют по следующим параметрам:

1. По форме отверстия. В зависимости от целей эксплуатации, просветы подшипников бывают: со смещенным центром (для монтажа вала); с поверхностью, которая сдвинута в сторону; с одной или несколькими плоскостями).
2. По направленности реакции (осевые, продольные и комбинированные).
3. По конструкции (неразъемные, разъемные для необходимости монтажа, встроенные, когда элемент является частью агрегата).
4. По регулировке (без настройки и с функцией изменения внутреннего зазора при выработке).
5. По виду материала для скольжения (гидростатические, гидродинамические, газостатические, газодинамические и с твердой смазкой).

Как работает гидростатический подшипник скольжения – принцип действия, особенности работы

Часто эту деталь еще называют гидравлической. Она служит для обеспечения многолетней работы изделия, широко используются во всех сферах производства из-за надежности и простоты строения.

Состоит из двух деталей: внешнего и внутреннего кольца. Пространство между осью и корпусом постоянно нагнетается смазывающей жидкостью. Часто в этом отверстии находятся вкладыши из более мягких материалов. Например, на таких опорах лежит коленвал автомобиля.

В маркировке основная цифра отражает диаметр вала в милимметрах. Остальные буквы и цифры – это обозначения особенностей конструкции и условия эксплуатации.

Все изделия этого типа обязаны соответствовать установленным стандартам, от этого зависит их номенклатура.

Подшипники скольжения, выходящие с конвейера, проходят проверку на качество, соответствующее ГОСТу.

Мы приведем таблицу основных стандартов:

Согласно этим нормативам, можно определить их правильную маркировку и особенности. Но несмотря на все различные варианты, все они обладают одинаковыми достоинствами.

Преимущества гидродинамического узла вращения:

• Длительный срок эксплуатации.
• Рассчитан на большие нагрузки.
• Имеет среднюю скорость вращения.

Недостатки:

• Для правильной работы необходимы дополнительные устройства: насос для создания давления, поддон для сбора отработанного масла.
• Как следствие – это усложняет конструкцию агрегата.

Гидродинамические подшипники скольжения

Этот вид выгодно отличается от первого, потому что технологическая жидкость нагнетается в пространство внутри трущихся деталей за счет вращения вала.

Особенностью работы подшипника является то, что чем больше частота вращения вала, тем качественнее становится смазочный слой между вращающимися сферами. При этом, на малых оборотах резко возрастает трение. Как следствие – происходит износ детали.

Преимуществами являются:

• Большие обороты вращения.
• Длительный эксплуатационный срок.
• Высокие нагрузки.

К недостаткам можно отнести:

• Невозможно применять на низких оборотах.
• Серьезные требования к качеству вещества для смазки.

Газостатический тип подшипника скольжения

Преимуществами являются:

• Обеспечивает высокие обороты вращения вала.
• Фактическое отсутствие износа в линейных режимах работы.
• Не требует специально разработанных смазок.

К недостаткам подшипников скольжения этого класса относятся:

• Плохие характеристики в переходных режимах (пуск, остановка).
• Узкая сфера использования.
• Высокие требования к качеству исполнения, монтажа и создания условия работы.
• Невозможность использовать в агрегатах с большими нагрузками на оси.
• Полное отсутствие осевого ограничения.

Давайте рассмотрим строение подшипника скольжения, из чего он состоит (втулка, корпус), материалы, необходимые для изготовления на схеме:

На рисунке цифрами обозначены элементы строения механизма:

• 1 – это втулка.
• 2 – материал, пропускающий газы.
• 3 – канал подачи давления.
• 4 – корпус.
• 5 – запорная втулка для герметизации.

На схеме не обозначена цапфа, а вкладыш складывается из пористой вставки и втулки.

Через статичное кольцо с проходами подается газ под давлением, который проникает в промежуток между цапфой и корпусом. Необходимо выбрать целесообразную конфигурацию канавок с внутренней стороны окружности (вкладыша) и давление поступающего газа. Чтобы плоскости вкладыша и цапфы не соприкасались надо правильно выставить режим оборотов и нагрузки.

При повышении оборотов соприкосновение между этими материалами будет по времени сокращено до периода разгона, что приведет к меньшему износу. Подшипниковый узел возможно заставить работать тише, с меньшими вибрациями при больших оборотах. Задачей инженеров является добиться создания устойчивой воздушной подушки между быстро вращающимися плоскостями.

Газодинамические

Этот тип узла является принципиальным аналогом гидродинамического. При высоких оборотах внешний воздух затягивается внутрь в пространство между осью и корпусом. За счет создания воздушной подушки получаются зазоры в подшипниках скольжения , что минимизирует трение.

Устройство, как и у всех остальных узлов состоит из:

• Корпуса.
• Движущейся втулки.
• Проставки, позволяющей нагнетать и удерживать воздушный слой.

Область использования такого подшипника весьма ограничена. Потому что эффективная работа узла возможна только при высоких скоростях. Нагрузка на оси также небольшая. В технике применяется еще один тип – радиальный подшипник скольжения.

Преимущества данной конструкции:

• Очень низкий коэффициент трения.
• Не требуется специальных материалов для смазки (основой является воздух).
• Отсутствие компрессорных установок.
• Высокие обороты вращения.

Недостатки:

• Узкий диапазон работы (эффективно показывает себя при определенных скоростях).
• Малое количество циклов запуска и остановки.
• Низкая нагрузка на ось.
• Полное отсутствие осевых ограничений.

Где используется подшипник скольжения с твердой смазкой, для чего он нужен, область применения и назначение

Инженеры уже давно обратили внимание на свойства некоторых веществ, которые снижают трение. Такими скользкими материалами  являются: графит, чугун, бронза и их совместные вариации. В случаях, когда требуются большие усилия на ось, при небольших интервалах нагрузки подшипниковый узел с твердой смазкой является самым удобным решением. Например, втулка в стартере.

Механический компонент состоит из:

• Обоймы, которая может быть сделана как из скользящего, так и из конструкционного вещества.
• Вращающиеся детали.
• Возможны варианты, когда скольжение достигается при помощи втулки, движущейся относительно и обоймы и вала.

Главным условием исправной работы является соприкосновение в узле двух материалов, имеющих минимальный коэффициент трения при соприкосновении. Например: сталь с графитом; чугун с бронзой; сталь с фторопластом. Элементом, обеспечивающим низкое трение, являются частицы от узлов, появившиеся в результате стирания. Чешуйчатая структура графита создает эффект множества прокладок, скользящих относительно друг друга.

Посадка подшипников скольжения без смазки требует определенных условий, достаточно простых допусков.

Преимущества:

• Предельная простота, как в изготовлении, так и в монтаже.
• Выдерживает очень высокие нагрузки.
• При длительном хранении не теряет свои функциональные свойства.
• Возможно исполнение как осевого, так и продольного подшипника.
• Высокий температурный диапазон работы.

Недостатки:

• На вращении маленький ресурс работы.
• Узкая сфера применения.
• Плохие характеристики по перегреву.

Смазка для сменных деталей подшипников скольжения

Для определенного вида изделия требуется своя смазочная жидкость, которая обеспечивает работу всего узла и отвечающая за надежность и безотказность всей опоры.

Материал подбирают по совместимости цветных металлов и их сплавов из которых сделаны вкладыши и втулки. Также очень важно учитывать параметры динамических и статистических нагрузок на опоры. Некорректно подобранная жидкость может просто изменить свою структуру (стать жидкой, что ведет к подтеканию узла) или ее может вытолкнуть с места при трении.

Смазка бывает нескольких видов:

• Жидкая. В ее основу могут входить синтетическое или минеральное масло, силикон. В керамических конструкциях роль смазочного материала может играть вода.
• Твердая (из графита).
• Газообразная.
• Консистентная (пластичная) – литол, солидол, циатим.

Как выбрать смазку

Очень важно правильно подобрать смазочный материал. Ведь от этого зависит надежность и долговечность работы механизма. Он должен защитить металл от коррозии, от загрязнений и смягчить нагрузку при ударе. Тогда изделие сможет стабильно работать в критических нестандартных ситуациях.

Почти 35 процентов машин ломаются из-за неправильного подбора жидкости.  

Необходимо точно следовать техническим характеристикам данного узла, произвести расчет по скорости, нагрузке, температурным колебаниям, размерам детали.

При выборе смазке необходимо учитывать такие требования:

• В каких климатических условиях будет производиться работа.
• Какую нагрузку будет нести опорный узел.
• Будет ли эта деталь соприкасаться с пищей.
• Минимальное и максимальное значение рабочей температуры. При высоких нагрузках и больших оборотах поверхности нагреваются, что приводит к нарушению свойств скользящего слоя. Также негативно влияют экстремально низкие значения (в условиях крайнего севера).

Мы приводим таблицу, которая подскажет вам, чем смазать подшипник скольжения.

Подшипники скольжения или качения: чем отличаются и что лучше

Изделия, которые подразумевают повороты, снабжаются деталями для качения или скольжения, в зависимости от того какая сила на них будет распространяться, и какой импульс будет подаваться.

Принцип устройства подшипника качения выглядит так. Он состоит из двух колец, между которыми сделана специальная выдолбленная дорожка. Она заполняется элементами, которые будут постоянно находиться в движении. Эти компоненты, в основном, состоят из металлических шариков разного диаметра. Альтернативным решением считаются другие формы, такие как иголки и цилиндр.

Подшипники скольжения  и качения трудны в ремонте и восстановлении дефектов, так как в большинстве случаев они бывают несъемными, их расчет и сборка – дело рук профессиональных токарей, потому что зазор между втулкой и осью бывает минимальным. Чтобы вам не приходилось часто менять их на новые, держите детали в надлежащем виде, а именно следите за состоянием смазки, храните при положительных температурах в закрытом помещении.

Определить, какие подшипники лучше, невозможно. Так как сфера использования их различная. Одни лучше применять при больших оборотах и значительном напряжении, вторые более эффективно справляются с малой частотой вращения. При этом следует учитывать размеры втулок, внутреннего и внешнего кольца, диаметр вращающихся элементов (шариков, роликов, иголок, цилиндров). При выборе правильной модели инженеры всегда опираются на нормативные акты (СНИП, СанПиН и ГОСТ).

В нашей статье мы подробно рассказали какие бывают подшипники скольжения, критерии работоспособности и их хранение с помощью смазочных материалов. Рекомендуем вам заказывать опорные узлы в интернет-магазине «Подшипник Моби» – большой ассортимент и качественные детали.