Как устроен подшипник скольжения

promzapchast › Блог › Подшипники скольжения

Подшипники скольжения имеют широкую сферу применения и соответствующий высокий спрос. Данная деталь отлично подходит не только для бытовых механизмов, которые не имеют большой мощности, но и для производственных, сложных, и высокоточных машин, применяемых в строительстве, медицине, нефтепереработке, и других сферах.
Особенным спросом деталь пользуется для механизмов, требующих высоких скоростей и предельной мощности. Помимо возможности работать на предельной скорости и с серьезными нагрузками, подшипник скольжения обладает небольшими размерами, способен адаптироваться к неблагоприятным рабочим условиям.
Также наблюдается тихая работа детали и противостояние вибрации. При правильном использовании деталь прослужит долгое время, а при необходимости обслуживания, эта процедура не затруднит пользователя.

Основные виды
Типы подшипников скольжения делятся на радиальные, упорные, радиально-упорные. Первый тип подходит для радиальных нагрузок, второй предназначен для упорных, а последний для комбинированных усилий. Также виды подшипников скольжения отличаются друг от друга телами качения, конструкцией:

1. Сферические модели работают на небольших скоростях и допускают перекосы в оси. Чаще всего такие виды подшипников применяются в механизмах с колебательным движением, как и подшипник качения.

2. В линейном подшипнике с цилиндрическим стержнем предусмотрены опоры скольжения, которые работают в прямолинейной направленности и позволяют применять изделие для серьезных нагрузок и перемещений.

3. Если говорить о том, какие виды подшипников бывают, нельзя не упомянуть упорный тип. Опора в конструкции изделия является своего рода подпятником, и предназначена в основном для тех механизмов, которые задают требования относительно определенной жесткости.

Сравнение подшипников скольжения и качения
Многие думают, что данные типы подшипников идентичные. Что подшипник качения и скольжения имеет одинаковые характеристики. Конечно, между ними есть определенные сходства, но в основном можно увидеть существенные отличия, сравнив их:

1. Виды подшипников качения, как и скольжения, представлены в нескольких вариантах. И тот и другой подшипник объединяет широкий ассортимент и разнообразие моделей.

2. Механизмы, в которых можно применять любые типы подшипников качения, абсолютно не принимают подшипники скольжения, и наоборот. Например, у скользящего типа имеется разъемное исполнение, что позволяет использовать его для коленчатого вала, а у подшипника качения такой модификации нет, и для упомянутого механизма он совершенно не подходит.

3. Данные изделия отличаются по восприятию вибраций и ударов. Например, шариковые подшипники качения не могут выдержать таких вибрационных и ударных нагрузок, которые выдерживают подшипники скольжения. Зато качения подшипник трения увеличенного при пуске не имеет.

4. Рассматриваемые разновидности подшипников различны и в стоимости. Подшипник качения производится из более дешевых материалов, так как к нему нет серьезных требований относительно высокой прочности или жесткости.

5. У подшипников скольжения можно регулировать зазор, благодаря чему деталь легко подстроить под нужные рабочие параметры. А для подшипников качения характерен минимальный расход смазочного материала, что увеличивает интервал от обслуживания до обслуживания.
Какие бывают подшипники, чем они отличаются, и какими преимуществами обладает каждый из них, в целом можно узнать на просторах интернета.
Главное серьезно отнестись к покупке подшипника, чтобы он прослужил как можно дольше, и обеспечил работоспособность механизма. Для этого необходимо выбрать модель нужных размеров, конкретной точности, с определенными техническими характеристиками.
В целом, деталь должна полностью соответствовать требованиям механизма и предполагаемым эксплуатационным условиям.
И конечно, не стоит забывать про качество. Приобретайте подшипники от проверенных производителей, которые имеют большой опыт в изготовлении таких деталей и сопутствующих товаров, и кто уже имеет заслуженную репутацию у потребителей.

Источник: www.drive2.ru

Когда применяют самоустанавливающиеся вкладыши?

Конструкция любого изделия данного типа сохраняет трущийся плоскопараллельный контакт, благодаря реализованному в ней отделению рабочих (трущихся) элементов от составляющих силовой каркас конструкции, при одновременном поддержании и сохранении между ними min возможных связей. При этом шейка вала скользит по опорной поверхности вкладыша.

Существующие типы подшипников скольжения

Основными элементами любого подшипника скольжения являются его корпус, вкладыш и смазывающие устройства.

Рассматриваемые изделия принято классифицировать по целому ряду характеристик.

Чаще всего они подразделяются по типу конструктивного исполнения. Наиболее востребованными разновидностями являются:

• неразъёмные (нерегулируемые или регулируемые).

Последние, в свою очередь, могут иметь внутренний конус для регулировки зазора вкладыш/вал, либо наружный конус.

• разъёмные;
• самоустанавливающиеся (сегментные и цельные);
• цельные регулируемые, комплектуемые многоклиновыми вкладышами;
• подпятники;
• шарнирные подшипники.

В качестве дополнительных могут использоваться следующие классификационные параметры:

• форма посадочного отверстия, выполненного в подшипнике.

Они могут иметь различные варианты исполнения: многоповерхностные или одноповерхностные, без смещения поверхностей (обеспечивает возможность реверсивного вращения), со смещением в направлении вращения. Центр также может смещаться либо остаётся на исходном месте (эта возможность востребована при финишной установке вала после завершения монтажа).

• Направление вектора воспринимаемой нагрузки: аксиальные, радиально-упорные, осевые (подпятники или упорные);
• число имеющихся масляных клапанов (один и более);
• возможность регулировки (да, нет).

Более подробную информацию можно посмотреть на соответствующих страницах сайта.

Типы вкладышей и их назначение

Вкладыш – самый важный элемент конструкции любой подшипниковой опоры скольжения, решающий задачу минимизации трения между деталями механизма, совершающими взаимное перемещение.

Вариант его исполнения определяется типом подшипника, реализованным способом смазки и используемыми материалами. По месту вкладыши фиксируются специальным выступом либо штифтами. Если требуется ограничить осевое перемещение, на нём обустраиваются буртики. С целью подвода смазки в зону трения выполняются отверстия и канавки.

Вкладыши могут выполняться с 1-2 бортами (фиксируют их от осевых смещений, воспринимают осевые нагрузки) или не иметь их совсем.

Толщина стенки определяется используемым материалом и диаметром цапфы.

Изделия могут выполняться целиком из антифрикционных материалов, либо являются биметаллическими (на тело из чугуна или стали наносится тонкий, до 3 мм, слой материала повышенной износостойкости).

Толщина наносимого антифрикционного слоя определяется на этапе проектирования с учётом варианта использования.

Во внутренних полостях вкладыша выполняется смазочная канавка.

Кроме снижения трения, отдельные типы вкладышей обеспечивают регулировку зазоров в разборных подшипниках.

Их использование обеспечивает экономию дорогостоящих антифрикционных материалов и упрощает ремонт.

Когда используются самоустанавливающиеся вкладыши

В первую очередь, шаровые вкладыши (самоустанавливающиеся) используются для гибких валов, что позволяет оперативно компенсировать их прогибы, перекосы, возникающую несоосность и вибрацию.

Эту же задачу они отлично решают в замкнутых опорах и направляющих с гидростатическим смазыванием (с угловым либо поперечным смещением).

Кроме этого самоустанавливающиеся вкладыши, в подшипниках отдельных типов (например, с гидродинамическим смазыванием) способствуют формированию масляного клина требуемой формы и минимизирую вероятность возникновения кромочного давления.

Источник: podshipnikru.com

Подшипники качения и скольжения. Разница.

Подшипники скольжения.

Устройство подшипника скольжения

Для того, чтобы этого избежать используются различные смазки.

Достоинства подшипников скольжения

1. Низкая вероятность поломки;
2. Возможность выдерживать высокие ударные и вибрационные нагрузки;
3. Они меньшего радиального размера, чем аналогичные подшипники качения;
4. При использовании разъёмных подшипников скольжения их можно демонтировать без разборки других деталей конструкции;
5. Низкий уровень шума при работе;
6. Могут работать в воде
7. Допускается наличие зазора между поверхностью подшипника и валом. Это позволяет использовать даже значительно изношенные детали без потери эффективности;
8. Сохраняют высокий КПД даже при работе крупных валов.

Недостатки подшипников скольжения

1. Всегда требуют наличия смазки при работе;
2. Быстрый износ из-за трения при работе на некачественной смазке;
3. Большие затраты на смазочные материалы;
4. Необходимость постоянного контроля над условиями работы подшипника;
5. Невысокий КПД, по сравнению с подшипниками качения
6. Разная скорость износа подшипника и вала;
7. Малая долговечность;
8. Для изготовления подшипников скольжения используются более дорогие материалы, чем для подшипников качения.

Подшипники качения.

Устройство подшипников качения

Однако лимит скорости вращения вала в бессепараторных подшипниках намного меньше, чем в подшипниках с наличием сепаратора.

Закрытый подшипник качения

Достоинства подшипников качения

1. Возможность использования в механизмах с высокой скоростью вращения вала;
2. Способность удерживать вал при больших ударных и вибрационных нагрузках;
3. Бесшумность работы;
4. Маленькие осевые размеры.
5. Нет необходимости замены смазки;
6. Возможность использования при высоких температурах.

Недостатки подшипников качения

1. Высокая стоимость;
2. Трудоёмкий процесс изготовления;
3. Большой радиус детали;
4. Возможность использования только в сухих условиях;
5. Не используются с высоконагруженными валами;
6. Меньшая надежность по сравнению с подшипниками скольжения.

Несколько видео по теме:
Источник: podshipnikcentr.ru

Введение

В настоящее время детали узлов трения из различных металлов и сплавов постепенно заменяют на детали из полимеров и полимерных композиционных материалов, в частности на основе политетрафторэтилена. Это позволяет снизить себестоимость изделий, повысить их надежность и долговечность. В то же время область применения этих материалов очень ограничена, поскольку они обладают невысоким пределом прочности и модулем упругости. Необходимо применение новых технологий, которые позволили бы существенно повысить механические и триботехнические свойства полимеров.

В настоящее время перспективным направлением является использование ультрозвуковых колебаний в процессе прессования при подготовке полимерного композиционного материала, что значительно улучшает прочностные характеристики композита и позволит съэкономить металлоресурсы при изготовлении подшипников скольжения, работающих в режиме с малой нагрузкой, например в точных опорах с постоянной жесткостью, в агрессивных средах, во вспомогательных тихоходных малоответственных механизмах.

Аналитический обзор

В настоящее время производство оснащено современной сложной техникой, безотказность работы которой зависит от срока службы наиболее нагруженных деталей. Во многих изделиях машиностроительного производства нашли широкое применение различные подшипники скольжения, так как они обладают высокими антифрикционными свойствами, коррозионной стойкостью, выдерживают значительные удельные нагрузки и высокие скоростные режимы.

Назначение подшипников скольжения

В автомобильной и других видах промышленности находит применение отдельный тип подшипников. Он используется в тех ситуациях, когда ожидается сильное ударное или вибрационное воздействие на механизм. Такие элементы, в которых видом движения относительно сопряженных частей механизма является скольжение, называются подшипниками скольжения.

Назначение подшипника – уменьшать трение между движущейся и неподвижной частями машины, так как с трением связаны потери энергии, нагрев и износ. Подшипники скольжения – это опоры вращающихся деталей, работащие в условиях скольжения поверхности цапфыпо поверхности подшипника /1/.

Рисунок 1 – Подшипник скольжения

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.

Подшипники скольжения в современном машиностроении сохранили некоторые важнейшие области, где имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения. Подшипники скольжения применяют:

– в высокоскоростных машинах (центрифуги, шлифовальные станки и др.), когда долговечность подшипников качения резко сокращается;

– для валов, например коленчатых, когда по условиям сборки требуются разъёмные подшипники;

– при работе в химически агрессивных средах и воде, в которых подшипники качения неработоспособны;

– для валов, воспринимающих ударные и вибрационные нагрузки;

– при близко расположенных валах, когда требуются малые радиальные размеры подшипников;

– во вспомогательных тихоходных малоответственных механизмах;

– для особо высоких частот вращения — газовые и электромагнитные

– для особо точного и равномерного вращения и точного поворота — гидростатические /2/.

Использование гидродинамических подшипников скольжения вместо подшипников качения в компьютерных HDD (Hard Disk Drive) дает возможность регулировать скорость вращения шпинделей в широком диапазоне (до 20 000 об/мин), уменьшить шум и влияние вибраций на работу устройств, тем самым позволив увеличить скорость передачи данных, обеспечить сохранность записанной информации и срок службы устройства в целом (до 10 лет), а также – создать более компактные HDD 0,8-дюймовые (рисунок 2) /3/.

Рисунок 2 – Пример использования гидродинамических подшипников скольжения

Подшипники скольжения широко применяют в двигателях внутреннего сгорания, паровых и газовых турбинах, насосах, компрессорах, центрифугах,

прокатных станах, в тяжелых редукторах и других машинах.

Подшипники скольжения имеют следующие достоинства:

1) надежно работают в высокоскоростных приводах;

2) способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки;

3) бесшумность работы;

4) сравнительно малые радиальные размеры;

5) разъемные подшипники допускают установку на шейки коленчатых валов;

6) простота конструкции;

7) для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию.

Подшипники скольжения легче и проще в изготовлении, чем подшипники качения, бесшумны, обладают постоянной жесткостью и способностью работать практически без износа в режиме жидкостной и газовой смазки, хорошо демпфируют колебания.

Недостатки подшипников скольжения:

1) в процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева, перерыв в подаче смазочного материала ведет к выходу из строя подшипника;

2) имеют сравнительно большие осевые размеры;

3) значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке;

4) большой расход смазочного материала;

5) высокие потери на трение и, следовательно, пониженный коэффициент полезного действия в диапазоне от 0,95 до 0,98.

К недостаткам подшипников скольжения можно отнести сложность системы смазки для обеспечения жидкостного трения, необходимость применения цветных металлов, повышенные пусковые моменты и увеличенные размеры в осевом направлении. При работе с жидкими и пластичными смазочными материалами температура подшипника не может превышать 150 °С. Однако некоторые самосмазывающиеся материалы допускают работу при температурах до 700 °С /4/.

Характерные дефекты и поломки подшипников скольжения вызваны трением:

– температурные дефекты (заедание и выплавление вкладыша);

– усталостные разрушения вследствие пульсации нагрузок.

Источник: studbooks.net

Основные типы подшипников скольжения и качения

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Подшипник – изделие, являющееся частью опоры или упора, которое поддерживает вал, ось или иную подвижную конструкцию с заданной жёсткостью. Фиксирует положение в пространстве, обеспечивает вращение, качение или линейное перемещение (для линейных подшипников) с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передаёт нагрузку от подвижного узла на другие части конструкции. [1, 2]

Силы, нагружающие подшипник, подразделяют на:

• радиальную, действующую в направлении, перпендикулярном оси подшипника;
• осевую, действующую в направлении, параллельном оси подшипника.

Опора с упорным подшипником называется подпятником.

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.

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.

• 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.);
• газообразной (различные инертные газы, азот и др.).

Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют 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).

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:
  • неразъёмные (втулочные);
  • разъёмные (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.

Классы подшипников скольжения приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Классы подшипников скольжения

Достоинства подшипников скольжения:

• надёжность в высокоскоростных приводах;
• способность воспринимать значительные ударные и вибрационные нагрузки;
• сравнительно малые радиальные размеры;
• допускают установку разъёмных подшипников на шейки коленчатых валов и не требуют демонтажа других деталей при ремонте;
• простая конструкция в тихоходных машинах;
• возможность работы в воде;
• допускают регулирование зазора и обеспечивают точную установку геометрической оси вала;
• экономичны при больших диаметрах валов.

Недостатки подшипников скольжения:

• в процессе работы требуют постоянного надзора за смазкой;
• сравнительно большие осевые размеры;
• большие потери на трение при пуске и при несовершенной смазке;
• большой расход смазочного материала;
• высокие требования к температуре и чистоте смазки;
• пониженный КПД;
• неравномерный износ подшипника и цапфы;
• применение более дорогих материалов;
• повышенный шум.

Подшипники качения состоят из двух колец, тел качения (различной формы) и сепаратора (некоторые типы подшипников могут быть без сепаратора), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение. По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют так называемые совмещённые опоры: дорожки качения при этом выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Имеются подшипники качения, изготовленные без сепаратора, которые имеют большое число тел качения и большую грузоподъёмность. Однако предельные частоты вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

В подшипниках качения возникает преимущественно трение качения (имеются только небольшие потери на трение скольжения между сепаратором и телами качения), поэтому по сравнению с подшипниками скольжения снижаются потери энергии на трение, и уменьшается износ. Закрытые подшипники качения (имеющие защитные крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые – чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника.

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

• по виду тел качения:
  • шариковые;
  • роликовые (игольчатые, если ролики тонкие и длинные);
• по типу воспринимаемой нагрузки:
  • радиальные (нагрузка вдоль оси вала не допускается);
  • радиально-упорные, упорно-радиальные (воспринимают нагрузки как вдоль, так и поперек оси вала, часто нагрузка вдоль оси только одного направления);
  • упорные (нагрузка поперек оси вала не допускается);
  • линейные (обеспечивают подвижность вдоль оси, вращение вокруг оси не нормируется или невозможно, встречаются рельсовые, телескопические или вальные линейные подшипники);
  • шариковые винтовые передачи (обеспечивают сопряжение винт-гайка через тела качения);
• по числу рядов тел качения:
  • однорядные;
  • двухрядные;
  • многорядные;
• по способности компенсировать несоосность вала и втулки [3]:
  • самоустанавливающиеся;
  • несамоустанавливающиеся.

Примеры подшипников различных типов представлены на рисунке 1 [4].

Источник: eam.su