Войти
подшипника скольжения на 1906 S- Мотор локомотива, показывающая ось, подшипник, подачи масла и смазки площадки 
Ранний подушки блок подшипник с whitemetal подшипник скольжения A подшипник скольжения, или чаще подшипник скольжения и подшипник скольжения (в железнодорожном транспорте иногда называют сплошным подшипником, подшипником скольжения или подшипником скольжения ), является простейшим типом подшипника, содержащего только опорную поверхность и никаких тел качения. Поэтому шейка (то есть часть вала , контактирующая с подшипником) скользит по поверхности подшипника. Самый простой пример подшипника скольжения - вал, вращающийся в отверстии. Простая линейная опора может представлять собой пару плоских поверхностей, обеспечивающих движение; например, выдвижной ящик и направляющие, на которых он опирается, или направляющие на станине токарного станка.
Подшипники скольжения, как правило, являются наименее дорогостоящими типами подшипников. Они также компактны, легки и обладают высокой грузоподъемностью.
Дизайн плоского подшипник зависит от типа движения, которое должен обеспечивать подшипник. Возможны три типа движений:
интегральные подшипники скольжения встроены в объект использования в качестве отверстия, полученного в опорной поверхности. Промышленные интегральные подшипники, как правило, изготовлены из в подшипнике используется чугун или баббит и вал из закаленной стали.
Встроенные подшипники встречаются не так часто, потому что втулки легче разместить и при необходимости можно заменить.В зависимости от материала встроенный подшипник может быть дешевле, но его нельзя заменить. Если встроенный подшипник изнашивается, его можно заменить или переработать, чтобы принять втулку. Интегральные подшипники были очень распространены в машиностроении 19 века, но становились все менее распространенными по мере того, как сменное производство стало популярным.
Например, обычным встроенным подшипником скольжения является шарнир, который одновременно является упорным подшипником и опорным подшипником.
втулку, также известный как куст, является независимым подшипника скольжения, который вставляется в корпус, чтобы обеспечить опорную поверхность для поворотных приложений; это наиболее распространенная форма подшипника скольжения. Обычные конструкции включают сплошные (с втулкой и фланцем), разъемные и втулки с зажимом. Втулка, разъемная или сжатая втулка - это только «втулка» из материала с внутренним диаметром (ID), внешним диаметром (OD) и длиной. Разница между этими тремя типами заключается в том, что втулка со сплошной муфтой сплошная по всей длине, разрезная втулка имеет разрез по всей длине, а подшипник с зажимом похож на разрезную втулку, но с зажимом ( или зажим ) поперек разреза, соединяющего детали. Фланцевая втулка - это втулка с фланцем на одном конце, выступающая радиально наружу от наружного диаметра. Фланец используется, чтобы положительно найти втулку, когда он установлен или обеспечить поверхность упорного подшипника.
Подшипники скольжения из дюймовых размеров почти исключительно таких размеров, используя SAE системы нумерации. В системе нумерации используется формат -XXYY-ZZ, где XX - это внутренний диаметр в шестнадцатых долях дюйма, YY - внешний диаметр в шестнадцатых долях дюйма, а ZZ - длина в восьмых долях дюйма. Также существуют метрические размеры.
Шариковая втулка обычно не вдавливается в корпус, а закрепляется радиальным элементом. Два таких примера включают два удерживающих кольца или кольцо, отформованное на внешнем диаметре втулки, которое совпадает с канавкой в корпусе. Обычно это более надежный способ удержания втулки, поскольку силы, действующие на втулку, могут ее выдавить.
Упорная форму втулки обычно называют упорной шайбой.
Сдвоенные подшипники скольжения, известные как цельные подшипники в промышленном оборудовании, обычно используются для больших диаметров, таких как подшипники коленчатого вала. Две половинки называются ракушками. Существуют различные системы, используемые для удержания снарядов. Наиболее распространенный метод - выступ на краю линии разъема , который соответствует выемке в корпусе для предотвращения осевого перемещения после установки. Для больших и толстых гильз используется пуговичный упор или дюбель. Кнопочный упор прикручен к корпусу, а установочный штифт соединяет обе гильзы вместе. В другом менее распространенном методе используется установочный штифт , который прикрепляет оболочку к корпусу через отверстие или прорезь в оболочке.
Расстояние от одной разделяющей кромки до другой немного больше, чем соответствующее расстояние в корпусе, так что для установки подшипника требуется небольшое давление. Это удерживает подшипник на месте при установке двух половин корпуса. Наконец, окружность корпуса также немного больше, чем окружность корпуса, так что, когда две половины скреплены болтами, подшипник слегка раздавливается. Это создает большую радиальную силу вокруг всего подшипника, которая не дает ему вращаться. Он также создает хороший интерфейс для передачи тепла из подшипников в корпус.
Линейный стол с четырьмя линейными подшипниками (1)
A колесная пара от Вагон GWR с гладким или опорным подшипником
Тип дуги тележкой с опорными подшипниками в ящиках, которые использовались на некоторых тендерах на паровозы. Вариант тележки с дугообразным брусом одно время также использовался на грузовых вагонах США
Схема железной дороги Журнальная коробка
Втулка со сплошной гильзой
A с фланцем втулка
Подшипники скольжения должны быть изготовлены из прочного материала с низким трением, низким износом подшипника и вал, устойчивый к повышенным температурам и устойчивый к коррозии. Часто подшипник состоит как минимум из двух компонентов, одна из которых мягкая, а другая - жесткая. Как правило, чем тверже соприкасающиеся поверхности, тем ниже коэффициент трения и тем больше давление, необходимое для того, чтобы эти два элемента достигли заедания или заедания, когда смазка не работает.
Баббит обычно используется в интегральных подшипниках. Он наносится поверх отверстия, обычно толщиной от 1 до 100 тыс (от 0,025 до 2,540 мм ), в зависимости от диаметра. Подшипники Babbitt спроектированы так, чтобы не повредить шейку при прямом контакте и собирать любые загрязнения в смазке.
Разъемные двухкомпонентные втулки: металлическая внешняя часть с внутренним пластиковым покрытием Би-подшипники состоят из двух материалов, металлической оболочкой и пластиковой опорной поверхности. Обычные комбинации включают бронзу с покрытием из ПТФЭ и алюминием Frelon. Бронзовые подшипники со стальной опорой и покрытием из ПТФЭ рассчитаны на большую нагрузку, чем большинство других биметаллических подшипников, и используются для вращательных и колебательных движений. Фрелон на алюминиевой основе обычно используется в агрессивных средах, поскольку фрелон химически инертен.
| Температурный диапазон | P (макс.). [ psi (МПа) ] | V (макс.). [sfm (м / с)] | PV (макс.). [psi sfm (МПа м / с)] | |
|---|---|---|---|---|
| Бронза на стальной основе с покрытием из PTFE | −328–536 ° F или −200–280 ° C | 36000 psi или 248 МПа | 390 (2,0 м / с) | 51,000 (1,79 МПа м / с) |
| Фрелон на алюминиевой основе | −400–400 ° F или - 240–204 ° C | 3000 фунтов на квадратный дюйм или 21 МПа | 300 (1,52 м / с) | 20,000 (0,70 МПа м / с) |
В обычной конструкции подшипника скольжения используется вал из закаленной и полированной стали и втулка из более мягкой бронзы. Втулку следует заменять, если она слишком изношена.
Обычные бронзовые сплавы, используемые для подшипников, включают: SAE 841, SAE 660 (CDA 932 ), SAE 863, и CDA 954.
| Температурный диапазон | P (макс.). [psi (МПа) ] | В (макс.). [sfm (м / с)] | PV (макс.). [psi sfm (МПа м / с)] | |
|---|---|---|---|---|
| SAE 841 | 10–220 ° F (–12–104 ° C) | 14 МПа (2000 фунтов на кв. Дюйм) | 1200 (6,1 м / с) | 50 000 (1,75 МПа м / с) |
| SAE 660 | 10–450 ° F (–12–232 ° C) | 4000 фунтов на кв. Дюйм (28 МПа) | 750 (3,8 м / с) | 75000 (2,63 МПа м / с) |
| SAE 863 | 10–220 ° F (−12–104 ° C) | 4000 фунтов на кв. Дюйм (28 МПа) | 225 (1,14 м / с) | 35000 (1,23 МПа м / с) |
| CDA 954 | Менее 500 ° F (260 ° C) | 4500 фунтов на квадратный дюйм (31 МПа) | 225 (1,14 м / с) | 125000 (4,38 МПа м / с) |
Чугунный подшипник может использоваться с валом из закаленной стали, поскольку коэффициент трения относительно низкий. Чугун покрывается глазурью, поэтому износ становится незначительным.
В суровых условиях, таких как печи и сушилки, котел и используется сплав графита, широко известный под торговой маркой графаллой. графит - это сухая смазка, поэтому у нее низкое трение и низкие эксплуатационные расходы. Медь добавляет прочности, долговечности и обеспечивает характеристики рассеивания тепла.
| Диапазон температур | P (макс.). [psi (МПа) ] | V (макс.). [sfm (м / с )] | PV (макс.). [psi sfm (МПа м / с)] | |
|---|---|---|---|---|
| Графаллой | −450–750 ° F или −268–399 ° C | 750 psi или 5 МПа | 75 (0,38 м / с) | 12000 (0,42 МПа м / с) |
| Графит | ? | ? | ? | ? |
Подшипники из нелегированного графита используются в особых случаях, например, в местах, погруженных в воду.
Известные как подшипники с драгоценными камнями, в этих подшипниках используются драгоценные камни, такие как сапфир, рубин и гранат.
твердые пластиковые подшипники скольжения в настоящее время становятся все более популярными из-за того, что работа всухую не требует смазки.. Твердые полимерные подшипники скольжения имеют малый вес, коррозионно-стойкие и не требуют обслуживания. После десятилетий исследований, точный расчет срока службы полимерных подшипников скольжения стал возможен сегодня. широким диапазоном и нелинейность коэффициента теплового расширения. Эти материалы могут быстро нагреваться при использовании в приложениях, превышающих рекомендуемые пределы pV.
Подшипники из твердого полимера ограничены процессом литья под давлением. Не все формы возможны с помощью этого процесса, а возможные формы ограничены тем, что считается хорошей практикой проектирования для литья под давлением. К пластмассовым подшипникам применяются те же меры предосторожности, что и ко всем другим пластмассовым деталям: ползучесть, высокое тепловое расширение, размягчение (повышенный износ / сокращение срока службы) при повышенной температуре, хрупкие трещины при низких температурах и разбухание из-за поглощения влаги. Несмотря на то, что большинство пластиков / полимеров для подшипников предназначены для уменьшения этих конструктивных предосторожностей, они все еще существуют и должны быть тщательно рассмотрены, прежде чем указывать твердый полимер (пластик) типа.
Пластиковые подшипники в настоящее время довольно распространены, в том числе используются в копировальных машинах, кассах, сельскохозяйственном оборудовании, текстильном оборудовании, медицинских устройствах., пищевые и упаковочные машины, автокресла и морское оборудование.
Обычные пластмассы включают нейлон, полиацеталь, политетрафторэтилен (ПТФЭ), сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE), рулон, PEEK, уретан и vespel (высокоэффективный полиимид ).
| Диапазон температур | P (макс.) [psi (МПа )] | V (макс.) [sfm (м / с )] | PV (макс.) [Psi sfm (МПа м / с)] | |
|---|---|---|---|---|
| Frelon | от −400 до 500 ° F (от −240 до 260 ° C) | 1500 фунтов на квадратный дюйм (10 МПа) | 140 (0,71 м / с) | 10000 (0,35 МПа м / с) |
| Нейлон | от −20 до 250 ° F (от −29 до 121 ° C) | 400 фунтов на кв. Дюйм (3 МПа) | 360 (1,83 м / с) | 3000 (0,11 МПа м / с) |
| нейлоновая смесь с наполнителем MDS 1 | от -40 до 176 ° F (от -40 до 80 ° C) | 2000 фунтов на кв. Дюйм (14 МПа) | 393 (2,0 м / с) | 3,400 (0,12 МПа м / с) |
| нейлоновая смесь с наполнителем MDS 2 | от −40 до 230 ° F (от −40 до 110 ° C) | 300 фунтов на кв. Дюйм (2 МПа) | 60 (0,30 м / с) | 3000 (0,11 МПа м / с) |
| PEEK bl конец 1 | от −148 до 480 ° F (от −100 до 249 ° C) | 8,500 фунтов на кв. дюйм (59 МПа) | 400 (2,0 м / с) | 3500 (0,12 МПа м / с) |
| Смесь PEEK 2 | от −148 до 480 ° F (от −100 до 249 ° C) | 21750 фунтов на кв. Дюйм (150 МПа) | 295 (1,50 м / с) | 37,700 (1,32 МПа м / с) |
| Полиацеталь | от −20 до 180 ° F (от −29 до 82 ° C) | 1000 фунтов на квадратный дюйм (7 МПа) | 1000 (5,1 м / с) | 2700 (0,09 МПа м / с) |
| ПТФЭ | - От 350 до 500 ° F (от −212 до 260 ° C) | 500 фунтов на кв. Дюйм (3 МПа) | 100 (0,51 м / с) | 1000 (0,04 МПа м / с) s) |
| стеклонаполненный PTFE | от −350 до 500 ° F (от −212 до 260 ° C) | 1000 фунтов на кв. дюйм (7 МПа) | 400 (2,0 м / с) | 11000 (0,39 МПа м / с) |
| Rulon 641 | от −400 до 550 ° F (от −240 до 288 ° C) | 1000 psi (7 МПа) | 400 (2,0 м / с) | 10,000 (0,35 МПа м / с) |
| Rulon J | от -400 до 550 ° F ( От −240 до 288 ° C) | 750 фунтов на квадратный дюйм (5 МПа) | 400 (2,0 м / с) | 7,500 (0,26 МПа м / с) |
| Rulon LR | от −400 до 550 ° F (от −240 до 288 ° C) | 1000 фунтов на кв. Дюйм (7 МП a) | 400 (2,0 м / с) | 10,000 (0,35 МПа м / с) |
| UHMWPE | от −200 до 180 ° F (от −129 до 82 ° C) | 1000 фунтов на кв. Дюйм (7 МПа) | 100 (0,51 м / с) | 2000 (0,07 МПа м / с) |
| уретан с наполнителем MDS | от -40 до 180 ° F (от -40 до 82 ° C) | 700 фунтов на кв. Дюйм (5 МПа) | 200 (1,02 м / с) | 11000 (0,39 МПа м / с) |
| Vespel | от −400 до 550 ° F (от −240 до 288 ° C) | 4900 фунтов на кв. Дюйм (34 МПа) | 3000 (15,2 м / с) | 300000 (10,5 МПа м / с) |
Канавочная втулка с графитовым наполнением Типы смазки систему можно разделить на три группы:
Примерами второго типа подшипников являются Oilites и пластмассовые подшипники, сделанные из полиацеталя ; примерами третьего типа являются подшипники из металлизированного графита и подшипники из ПТФЭ.
Большинство подшипников скольжения имеют гладкую внутреннюю поверхность; однако некоторые из них имеют канавку, например, подшипник со спиральной канавкой. Канавки помогают смазке попасть в подшипник и покрыть всю шейку.
Самосмазывающиеся подшипники скольжения имеют смазку, содержащуюся в стенках подшипника. Есть много форм самосмазывающихся подшипников. Первыми и наиболее распространенными являются подшипники из спеченного металла , имеющие пористые стенки. Пористые стенки втягивают масло за счет капиллярного действия и высвобождают масло при приложении давления или нагрева. Пример действия подшипника из спеченного металла можно увидеть в самосмазывающихся цепях, которые не требуют дополнительной смазки во время работы. Другая форма представляет собой сплошную цельную металлическую втулку с канавкой восьмеркой с канавкой на внутреннем диаметре, заполненной графитом. Подобный подшипник заменяет канавку в виде восьмерки отверстиями, заглушенными графитом. Это смазывает подшипник изнутри и снаружи. Последняя форма - это пластмассовый подшипник, в который впрессована смазка. Смазка высвобождается, когда подшипник работает в.
. Существует три основных типа смазки: состояние полной пленки, граничное условие и состояние сухого. Условия полной пленки - это когда нагрузка на подшипник воспринимается исключительно пленкой жидкой смазки и нет контакта между двумя поверхностями подшипника. В смешанных или граничных условиях нагрузка частично передается за счет прямого контакта поверхности, а частично за счет пленки, образующейся между ними. В сухом состоянии полная нагрузка осуществляется за счет контакта поверхности с поверхностью.
Подшипники, изготовленные из материалов подшипникового класса, всегда работают в сухом состоянии. Подшипники скольжения других двух классов могут работать во всех трех условиях; состояние, в котором работает подшипник, зависит от условий эксплуатации, нагрузки, относительной поверхностной скорости, зазора внутри подшипника, качества и количества смазочного материала и температуры (влияющих на вязкость смазочного материала). Если подшипник скольжения не предназначен для работы в сухих или граничных условиях, он имеет высокий коэффициент трения и изнашивается. Сухие и граничные условия могут возникать даже в жидкостном подшипнике при работе за пределами его нормальных рабочих условий; например, при запуске и выключении.
Схема подшипника журнала под гидродинамическим состоянием смазки, показывающая, как журнал осевой линии смещается от опорной оси. Fluid Результатов смазки в полной пленке или режим смазки граничного условия. Правильно спроектированная система подшипников снижает трение за счет устранения контакта поверхности с поверхностью между шейкой и подшипником за счет гидродинамических эффектов.
Жидкостные подшипники могут смазываться гидростатически или гидродинамически. Подшипники с гидростатической смазкой смазываются внешним насосом, который поддерживает статическое давление. В гидродинамическом подшипнике давление в масляной пленке поддерживается вращением шейки. Гидростатические подшипники переходят в гидродинамическое состояние при вращении шейки. В гидростатических подшипниках обычно используется масло, в то время как в гидродинамических подшипниках может использоваться масло или консистентная смазка, однако в подшипниках можно использовать любую доступную жидкость, а в некоторых конструкциях насосов перекачиваемая жидкость используется в качестве смазки..
Гидродинамические подшипники требуют большей осторожности при проектировании и эксплуатации, чем гидростатические подшипники. Они также более склонны к начальному износу, поскольку смазка не происходит до тех пор, пока вал не вращается. При низких скоростях вращения смазка может не достичь полного разделения вала и втулки. В результате, гидродинамические подшипники могут способствовать вторичными подшипникам, которые поддерживают вал во время запуска и остановки периодов, защищая допуск тонкого механической обработки поверхностей подшипника скольжения. С другой стороны, гидродинамические подшипники проще в установке и дешевле.
В гидродинамическом состоянии образуется смазочный «клин», который поднимает шейку. Журнал также немного смещается по горизонтали в направлении вращения. Положение шейки измеряется углом положения, который представляет собой угол, образованный между вертикалью и линией, пересекающей центр шейки и центр подшипника, и коэффициентом эксцентриситета, который представляет собой отношение расстояния центра цапфы от центра подшипника до общего радиального зазора. Угол наклона и коэффициент эксцентриситета зависят от направления и скорости вращения, а также нагрузки. В гидростатических подшипниках давление масла также влияет на коэффициент эксцентриситета. В электромагнитном оборудовании, таком как двигатели, электромагнитные силы могут противодействовать гравитационным нагрузкам, заставляя шейку принимать необычные положения.
Один недостаток, характерный для гидродинамических подшипников скольжения с жидкостной смазкой в высокоскоростных механизмах. масляный вихрь - самовозбуждающаяся вибрация журнала. Масляный вихрь возникает, когда смазочный клин становится нестабильным: небольшие возмущения цапфы вызывают силы реакции масляной пленки, которые вызывают дальнейшее движение, в результате чего масляная пленка и цапфа «кружатся» вокруг вкладыша подшипника. Обычно частота завихрения составляет около 42% скорости вращения шейки. В крайних случаях масляный водоворот приводит к прямому контакту шейки с подшипником, что быстро изнашивает подшипник. В некоторых случаях частота завихрения совпадает с критической скоростью вала машины и «фиксируется на ней»; это состояние известно как «масляный кнут». Масляный венчик может быть очень разрушительным.
Лимонное отверстие Масляное вихрь может быть предотвращено с помощью стабилизирующей силы, приложенной к шейке. В некоторых конструкциях подшипников используется геометрия подшипников для создания препятствия для вихревой жидкости или для обеспечения стабилизирующей нагрузки для минимизации вихря. Одно из таких отверстий называется лимонным или эллиптическим отверстием. В этой конструкции прокладки устанавливаются между двумя половинами корпуса подшипника, а затем отверстие обрабатывается до нужного размера. После удаления регулировочных шайб отверстие имеет форму лимона, что уменьшает зазор в одном направлении отверстия и увеличивает предварительную нагрузку в этом направлении. Недостатком этой конструкции является более низкая грузоподъемность по сравнению с типичными опорными подшипниками. Он также по-прежнему подвержен масляному завихрению на высоких скоростях, однако его стоимость относительно невысока.
Напорная заслонка Другой конструкцией является напорная заслонка или заглушенная канавка, которая имеет неглубокий рельефный вырез в центре подшипника. над верхней половиной подшипника. Канавка резко останавливается, чтобы создать направленную вниз силу для стабилизации цапфы. Эта конструкция имеет высокую грузоподъемность и исправляет большинство ситуаций масляных завихрений. Недостаток в том, что он работает только в одном направлении. Смещение половин подшипника делает то же самое, что и напорная перемычка. Единственное отличие состоит в том, что грузоподъемность увеличивается по мере увеличения смещения.
Более радикальная конструкция - это конструкция с наклонной подушкой, в которой используются несколько подушек, которые предназначены для перемещения при изменяющихся нагрузках. Он обычно используется в очень больших приложениях, но также находит широкое применение в современном турбомашинном оборудовании, поскольку он почти полностью устраняет масляные завихрения.
Другие компоненты, которые обычно используются с подшипниками скольжения, включают:
