Основная конструкция подшипников скольжения позволяет им одновременно выдерживать два основных типа нагрузки. Подшипниковый механизм тесно связан с физическими свойствами смазочной масляной пленки. Вот посмотрите, как поддерживаются эти две нагрузки:
1. Радиальная нагрузка: поддерживающая сила перпендикулярна оси.
При вращении шейки вала смазка выдавливается в клиновой зазор между вкладышем подшипника и шейкой вала, образуя текучую кинетическую масляную пленку. Масляная пленка создает давление, которое выдерживает вес шейки вала и внешние радиальные силы (например, зацепление шестерен и натяжение ремня). Например, в подшипнике коленчатого вала автомобильного двигателя масляная пленка должна быть способна выдерживать взрывное воздействие при движении поршня вниз, предотвращая при этом прямой контакт шейки вала с вкладышем подшипника.
Ключевые особенности:
Толщина масляной пленки: Стабильность масляной пленки контролируется путем регулировки зазора между шейкой вала и вкладышем подшипника (обычно от 0,001 до 0,002 диаметра вала).
Адаптация эксцентриситета: при увеличении радиальной нагрузки шейка оси слегка отклоняется, и толщина масляной пленки автоматически регулируется для поддержания смазки. Эластичность материала: вкладыши подшипников обычно изготавливаются из мягких металлов, таких как баббитовый сплав, упругая деформация которых компенсирует производственные погрешности и предотвращает местные перегрузки.
2. Осевая нагрузка: тяга параллельна валу.
Подшипники скольжения выдерживают осевые усилия упорных подушек или торцевой масляной пленки. Обычно это используется в устройствах, где необходимо ограничить осевое смещение (например, в компрессорах и турбинах). Подушки упорных подшипников обычно имеют винтовые канавки или скошенные поверхности, а эффект динамического давления вращения используется для образования масляной пленки, противодействующей осевому давлению или растяжению. Например, упорные подшипники в валах морских силовых установок должны выдерживать огромное осевое усилие, создаваемое гребным винтом, и предотвращать перемещение вала.
Ключевые особенности:
Угол амортизации: контактная поверхность между упорной подушкой и буртиком вала спроектирована под небольшим углом (обычно от 5 до 15 градусов), чтобы сбалансировать давление масляной пленки и утечку.
Плавающий сегмент: большие упорные подшипники состоят из нескольких подушек, каждая из которых плавает независимо, чтобы компенсировать тепловое расширение и колебания нагрузки.
Конструкция охлаждения: тепло трения, генерируемое осевыми нагрузками, должно рассеиваться за счет циркуляции масла или внешней системы охлаждения, чтобы предотвратить разрыв масляной пленки. Синергетический эффект двух нагрузок
В реальных условиях эксплуатации подшипникам скольжения часто приходится одновременно воспринимать радиальные и осевые нагрузки. Например:
Передача с винтовой зубчатой передачей: силы зацепления шестерен делятся на радиальную составляющую (переносимую цилиндрическими подшипниками) и осевую составляющую (переносимую упорными подшипниками).
Турбина. Комбинированный подшипник паровой турбины имеет интегрированную радиальную-упорную конструкцию, что упрощает конструкцию и повышает надежность.
Движение гребного винта: кормовая опора должна выдерживать как гидродинамическую радиальную нагрузку, так и осевую осевую нагрузку гребного винта. Использование конических подшипников для реализации двунаправленной нагрузки.