Смазка подшипников качения и скольжения

Важность правильного применения смазочного материала для подшипников нельзя переоценить.

Неправильное смазывание является причиной более 70 % всех отказов подшипников.

Любой подшипник при отсутствии хорошего смазывания выйдет из строя.

Подшипники качения

Подшипник качения – это опора вращающейся части механизма или машины, работающая в условиях преобладающего трения качения, обычно состоящая из внутреннего и наружного колец, тел качения и сепаратора, разделяющего тела качения и направляющего их движение.

По форме тел качения подшипники качения могут быть шариковыми и роликовыми с различной формой роликов.

На наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного выполняются дорожки качения, геометрическая форма которых зависит от применяемых в данном подшипнике тел качения.

Иногда в целях уменьшения радиальных габаритов применяют подшипники качения без одного из колец, дорожка качения при этом выполняется непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Некоторые подшипники качения (например, игольчатые) могут не иметь сепаратора. Такие подшипники качения отличаются большим числом тел качения, а следовательно, и большей грузоподъемностью. Предельная частота вращения бессепараторных подшипников ниже из-за повышенных моментов трения.

По направлению действия воспринимаемой нагрузки подшипники качения разделяют на четыре группы: радиальные – предназначены для восприятия только радиальных (например, роликоподшипники с игольчатыми роликами) или радиальных и ограниченных осевых нагрузок (например, шарикоподшипники радиальные однорядные); радиально-упорные – для восприятия комбинированных, т. е. радиальных и осевых, нагрузок (например, подшипники с коническими роликами); упорно-радиальные – для восприятия в основном осевых и незначительных радиальных нагрузок (имеют ограниченное применение); упорные – для восприятия только осевых нагрузок.

Подшипники качения могут иметь один или несколько рядов тел качения и различную конструкцию.

По комплексу признаков подшипники качения разделяются на типы (см. рисунок).

Кроме подшипников качения основных типов, существуют их конструктивные разновидности (некоторые из них показаны на рисунке).

Радиально-упорные шарикоподшипники изготавливают с различными номинальными углами контакта. С увеличением угла контакта возрастают осевая жесткость и способность воспринимать осевые нагрузки, но снижаются радиальная жёсткость и быстроходность. При установке радиально-упорных сдвоенных подшипников качения повышаются грузоподъемность и жесткость опоры, а также точность вращения вала.

Шарикоподшипники с разъемным внутренним или наружным кольцом воспринимают осевые нагрузки любого направления и точно фиксируют осевое положение валов. Конструкция подшипника качения может отличаться в зависимости от способа крепления (на валу или в корпусе). Так, подшипники качения, предназначенные для крепления на конических шейках валов, имеют конусное отверстие.

Сферические подшипники качения на закрепительных втулках устанавливают на гладких (без бортов) участках валов. Наружные кольца радиальных шарикоподшипников иногда выполняют с канавкой под установочную шайбу, применение которой упрощает осевое крепление в корпусе.

Точность изготовления подшипника качения регламентирована классами: 0 (нормальный); 6; 5; 4; 2 (в порядке повышения точности).

Во всех странах принят единый стандарт на габариты подшипника качения. Для маркировки подшипника качения применяют цифровые обозначения, 1-я и 2-я цифры (считая справа) для подшипника качения с внутренним диаметром от 20 до 495 мм соответствуют этому диаметру, деленному на 5. 3-я и 7-я цифры для диаметров выше 9 мм обозначают серию наружных диаметров и ширин.

Стандартами предусмотрены сверхлегкие, особолегкие, легкие, средние и тяжелые серии подшипников по диаметрам; узкие, нормальные, широкие и особоширокие серии – по ширинам.

Основное распространение имеют легкие узкие (обозначаются цифрой 2 на 3-м месте и 0 на 7-м месте) и средние узкие серии (3 на 3-м месте и 0 на 7-м).

4-я цифра обозначает тип подшипника (0 – радиальный шариковый; 1 – радиальный шариковый двухрядный сферический; 2 – радиальный с короткими цилиндрическими роликами; 3 – радиальный роликовый двухрядный сферический; 4 – радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами или игольчатый; 5 – радиальный роликовый с витыми роликами; 6 – радиально-упорный шариковый; 7 – роликовый конический; 8 – упорный шариковый; 9 – упорный роликовый), 5-я и 6-я цифры обозначают конструктивные особенности подшипника.

В условном обозначении подшипника качения нули левее последней значащей цифры не указываются. Класс точности маркируется слева от условного обозначения через тире.

Подшипники качения, отличающиеся от стандартных конструкцией, материалами, технологией, термообработкой, отмечаются дополнительными знаками.

Широкое применение подшипников качения обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с подшипниками скольжения:

• Меньшим моментом сопротивления вращению, особенно в начале движения, а также при малых и средних частотах вращения
• Большей несущей способностью на единицу ширины подшипника
• Полной взаимозаменяемостью
• Простотой эксплуатации
• Меньшим расходом смазочных материалов и цветных металлов
• Более низкими требованиями к материалам и термообработке валов
  

Для смазки подшипника качения применяют различные смазочные материалы:

• Жидкие масла
• Пластичные смазки
• Твердые материалы

Наиболее благоприятные условия для работы подшипника качения обеспечивают жидкие масла, для которых характерны такие признаки, как стабильность при работе, сравнительно небольшое сопротивление вращению, способность хорошо отводить тепло, очищать подшипники от продуктов износа.

Пластичные смазки лучше, чем жидкие масла, защищают поверхности от коррозии, для удержания их в узле не требуется сложных уплотнений.

Подшипники скольжения

Подшипник скольжения  – опора или направляющая механизма или машины, в которой трение происходит при скольжении сопряжённых поверхностей.

По направлению восприятия нагрузки различают радиальные и осевые (упорные) подшипник скольжения. В зависимости от режима смазки подшипники скольжения делятся на гидродинамические и гидростатические, газодинамические и газостатические (роль смазки выполняет воздух или нейтральный газ), с твёрдой смазкой. Существует множество конструктивных типов подшипников скольжения: самоустанавливающиеся, сегментные, самосмазывающиеся и др.

Радиальные подшипники скольжения обычно выполняются в виде втулки, двух или более вкладышей, полностью или частично охватывающих вал. Такие подшипники скольжения работают главным образом в режиме жидкостного или полужидкостного трения. Смазка подводится через отверстия во вкладышах: кольцевые или местные винтовые канавки и карманы, находящиеся в зоне разъёма.

Радиальные подшипники скольжения применяются в буксовых узлах вагонов, в опорах двигателей внутреннего сгорания, турбогенераторов и др. подшипников скольжения тяжело нагруженных опор (например, валков прокатных станов) имеют диаметры от 140 до 1200 мм, относительный зазор, т. е. отношение разности диаметров отверстия втулки и шейки вала к диаметру отверстия втулки.

Осевыми подшипниками скольжения являются простые подпятники, сегментные упорные подшипники по характеру работы к ним относят также торцовые уплотнения, ползуны и крейцкопфы. Сегментный упорный подшипник скольжения состоит из неподвижных или качающихся опорных подушек, образованных набором секторов, и упорного диска или кольца на вращающемся валу. Подушки имеют небольшой наклон к плоскости упорного диска.

Способность самоустанавливаться обеспечивается пружинами, качающимися опорами, гидравлической системой или упругим деформированием. Упорные подшипники скольжения широко используются в опорах турбо- и гидрогенераторов. В подшипниках скольжения крупных гидрогенераторов диаметр диска может достигать 4,5 м и нести нагрузку до 4000 тс.

Гидро- и газодинамические подшипники работают в режиме, при котором поверхности трения разделяются слоем жидкости или газа в результате действия давления, возникающего в вязком смазочном слое вследствие относительного движения поверхностей.

В гидро- и газостатическом подшипнике скольжения полное разделение поверхностей трения деталей, находящихся в относительном движении или покое, осуществляется смазочным материалом, поступающим под внешним давлением в зазор между поверхностями. Существуют также подшипник скольжения, называемые гидростатодинамическими, которые часть времени, например при пуске, работают как гидростатические, а в основном режиме – как гидродинамические.

Расчет подшипников скольжения, работающих в режиме разделения поверхностей трения смазочным слоем, производится на основе гидродинамической теории смазки. При расчете определяются минимальная толщина смазочного слоя (обычно измеряемая в мкм), давление в смазочном слое, температура и расход смазочных материалов.

Изготовляют подшипник скольжения из металлических и неметаллических подшипниковых антифрикционных материалов.

Таблица. Масла, смазки Molykote для подшипников скольжения, втулок и гильз