Подшипники скольжения, применение которых так обыденно на первый взгляд, выполняют очень важную роль в конструировании и эксплуатации современных технических устройств на транспорте, в промышленности, нефте- газо- горно- добывающих отраслей, энергетике. Применение подшипников скольжения оправдано в случаях:
а) действия на узел большой статической или совмещенной нагрузок;
б) вращение/трение в жидкой среде, где не работают подшипники качения;
в) конструктивной особенности для монтажа;
г) экстремальные условия с высокими частотами вращения до 100 тыс. оборотов в минуту при перепадах температуры, давления и высокой коррозионной активности.
С одной стороны, иногда форма подшипника скольжения предельно проста, например, кольцо или втулка. С другой стороны, за этой простотой скрыт большой труд по подбору конструкционных и смазочных материалов: сталей, сплавов, покрытий, видов масляной основы, специальных присадок… Технологический процесс изготовления подшипников скольжения это отдельная тема обзора, сейчас же предлагаем рассмотреть некоторые особенности применения и эксплуатации моделей данного класса.
Подшипники скольжения: применение различных типов в технических отраслях
Радиальные подшипники скольжения применяются в узлах с большой частотой вращения с наличием постоянной ударно-вибрационной нагрузки, там где подшипники качения не выдерживают отягощений и не могут обеспечить необходимый ресурс: в двигателях внутреннего сгорания на авто-мототранспорте; в промышленных молотах, дробилках, мешалках, в центрифугах. Также радиальные подшипники скольжения служат в мощных турбинах авиационных двигателей, паровых генераторов, а также в насосной технике нефте- газодобывающих установок. В металлообрабатывающем оборудовании могут устанавливаться подшипники скольжения для соблюдения точности и равномерности вращения. В некоторых узлах возможно установить только разъемные подшипники скольжения в ввиду конструктивных особенностей (коленчатые валы).
Вкладыши подшипников скольжения выполняются из дорогостоящих антифрикционных материалов, производство которых достаточно трудоемко. Разъемные металлические и неметаллические корпусы позволяют легко монтировать подшипники, собирать, разбирать узел, менять изношенные вкладыши по необходимости. Вкладыши из сплавов на основе бронз, свинца, олова, алюминия называются баббитами. Их иногда делают на чугунной основе, а также изготавливают вкладыши из чугуна, которые подходят для низкоскоростных режимов скольжения. У чугуна хорошие антифрикционные свойства, но прирабатывается он не так, как бронза, более хрупкий и дорогой в производстве.
Вкладыши из металлокерамики имеют пористую структуру, впитывающую смазку, поэтому могут работать при редком смазывании, обладают высокой износоустойчивостью. Неметаллические вкладыши хорошо прирабатываются, не подвержены коррозии, могут работать без смазки, или смазываясь водой. Такие вкладыши из текстолита, капрона, нейлона, фторопласта и даже дерева применяются в гребных винтах водных суден, машинах пищевой и фармацевтической промышленности.
Антифрикционный материал для вкладышей подбирается исходя из габаритов, нагрузки, скорости скольжения, а также других неотъемлемых условий:
•среда и ее коррозионная, химическая, электромагнитная активность;
•перепады температуры окружающей среды, нагрев деталей;
•тип смазки и регулярность смазывания;
•атмосферная влажность, осадки и прочее.
Самоустанавливающиеся шарнирные подшипники со сферической контактной поверхностью, а также упорные модели скольжения с самоустанавливающим кольцом могут компенсировать ограниченную подвижность, биение вала и нарушения соосности, при отклонении от оси до двадцати градусов. Такие подшипники служат в узлах с длинными цапфами.
Опорные (подпятники) с плоской, гребенчатой или сегментной контактной поверхностью устанавливают в электрогенераторах, гидрогенераторах, ветрогенераторах, там где вертикальные поворотные опоры, вращающиеся части нагружены тяжелыми отягощениями, или отягощением с высокой скоростью скольжения.
Применение подшипников скольжения также в приоритете на воздушных, космических и подводных транспортных средствах. В экстремальных условиях при больших нагрузках все подвижные части должны беспрепятственно работать, и более надежными там остаются подшипники скольжения.