Подшипники скольжения: что это такое?

У подшипников скольжения нет движущихся частей, как у подшипников качения, что сводит к минимуму количество отказов; кроме того, они экономически эффективны даже для достаточно жестких условий эксплуатации. Распространенными вариантами являются подшипники с металлическими втулками (которые часто воспринимают нагрузку на гидродинамическую пленку или полную смазку) и самосмазывающиеся пластиковые подшипники различных геометрических форм для втулок, упорных подшипников и движений.

Номинальные характеристики подшипников скольжения частично основаны на результатах испытаний и модуле упругости материала, прочности на изгиб, твердости по Шору-Д (shore-D), максимальном давлении на поверхность и скорости вращения, вращении и максимальной грузоподъемности, причем последняя связана с пределом сжатия материала подшипника скольжения (здесь следует напомнить, что предел сжатия — это точка, при которой возникает постоянная деформация более 0,2%).

Кроме того, значение давления-скорости (PV) выражает грузоподъемность подшипника скольжения — обычно в фунтах на квадратный дюйм, умноженных на число оборотов вала в минуту. Однако следует учитывать, что значение PV — это лишь один из способов определения общей грузоподъемности подшипника скольжения, особенно в тех случаях, когда выражение PV может ввести инженеров в заблуждение, что подшипник скольжения может выдерживать чрезмерно высокие нагрузки при очень низкой частоте вращения. Другими словами, использование значений PV требует одновременного учета реальных ограничений по скорости и нагрузке.

Подшипники скольжения и валы, на которых они работают

Как уже упоминалось ранее, подшипники скольжения изготавливаются из графита, бронзы и пластмасс, включая тефлон, нейлон и полиацеталь. Благодаря усовершенствованию материалов пластиковые подшипники (втулки) скольжения становятся все более распространенными даже в сложных условиях эксплуатации.

Материал вала и износ подшипников скольжения

Валы, на которых работают подшипники скольжения, оказывают значительное влияние на производительность и срок службы подшипников скольжения. Одним из распространенных вариантов является холоднокатаная углеродистая сталь. Этот материал вала является подходящей сопрягаемой поверхностью для подшипников скольжения, изготовленных из полимеров. Керамические поверхности валов подвержены большему износу, но иногда их выбирают за их способность выдерживать суровые условия окружающей среды. Хотя алюминиевые валы легки и просты в обработке, они также вызывают ускоренный износ подшипников скольжения. Алюминиевый вал с анодированным покрытием немного улучшает качество сборки.

Поверхности валов для сопряжения с подшипниками скольжения не должны быть слишком гладкими или шероховатыми. Слишком гладкие поверхности приводят к изменению сцепления «прилипание-скольжение», что в свою очередь вызывает повышенное сопротивление трения при перемещении подшипника. Большая диспропорция между динамическим и статическим трением приведет к более быстрому износу подшипников и рывкам при движении.

Напротив, слишком шероховатые поверхности вала быстро изнашивают подшипники скольжения. Фактически, скорость износа поверхностей вала и подшипника может различаться в сотни раз. Некоторые производители рекомендуют для прецизионных систем, требующих низкого уровня трения, использовать шероховатость поверхности вала до значения 64 среднеквадратичной шероховатости; более гладкий вал с среднеквадратичной шероховатостью 20 или около того более подходит для тех случаев, когда целью проектирования является длительный срок службы подшипников скольжения.

Напомним, что среднеквадратичное выражение шероховатости поверхности получено из измерений микроскопических пиков и впадин поверхности. RMS — это альтернативная Ra (RMS = 1.11 x Ra) единица измерения, принятая в США, которую промышленники используют для количественной оценки шероховатости — в данном случае как среднюю шероховатость пиков и впадин поверхности. Таким образом, эти два показателя выражают одно и то же качество, только в разных форматах. Обратите внимание, что большие и выступающие пики или дефекты на поверхности вала будут влиять на среднеквадратичное значение больше, чем на, в общем, эквивалентное ему значение Ra.