Подшипники скольжения со смазочным отверстием и канавкой для равномерного распределения смазки |
Трение в подшипниках качения минимизируется путем нанесения и поддержания слоя смазки между их неподвижными и подвижными узлами. В жестких втулках обычно применяется густая консистентная смазка для подшипников скольжения, менее склонная к стеканию с рабочей поверхности, чем смазочное масло.
Подшипники скольжения классифицируются по следующим режимам, или классам смазывания:
- Смазывание с граничным трением – между валом и подшипником находится лишь тонкая поверхностная пленка смазки. В таком режиме работают подшипники с консистентной смазкой.
- Полужидкостное смазывание – часть нагрузки приходится на тонкую пленку (в месте наибольшего сближения вала и подшипника), остальная распределяется за счет гидродинамического давления.
- С жидкостным, или гидродинамическим трением – сплошная толстая пленка смазки, находящаяся под собственным давлением, разделяет гидродинамический подшипник и вал, устраняя возможность непосредственного соприкосновения металлических частей.
- С гидростатическим трением – внешние насосы нагнетают в гидростатический подшипник смазку под давлением, создавая пленку достаточной толщины, надежно разделяющую металлические детали.
От первых двух уровней, с граничным и полужидкостным смазыванием, ко вторым двум, со сплошной пленкой, можно перейти путем увеличения вязкости смазки, качества обработки рабочих поверхностей, уменьшения нагрузки или увеличения скорости.
Грузоподъемность гидростатических и гидродинамических подшипников увеличивается с ростом скорости. Так как в них отсутствует прямой контакт между металлическими поверхностями, они обеспечивают минимальные трение и энергозатраты при вращении.
Гидростатические подшипники демонстрируют высокую грузоподъемность во всем диапазоне скоростей. Нагрузочные и скоростные характеристики ограничиваются лишь способностью насоса нагнетать смазку для подшипника под требуемым давлением и обеспечивать необходимую для отвода излишнего тепла скорость потока смазки. Однако применение таких подшипников во многих случаях нецелесообразно из-за необходимости установки трубопроводов, насоса, охладителя и прочих дополнительных устройств.
Металлические подшипники скольжения длиной 25 мм и меньше обычно имеют расположенное по центру смазочное отверстие. Смазка для подшипников скольжения способна затекать на 12,5 мм в продольном направлении. Подшипники длиной более 25 мм (не включая смазочное отверстие) обычно имеют канавки на внутренней поверхности для равномерного распределения смазки по всей длине подшипника.
Также канавки чаще всего имеют подшипники с масляной смазкой с отношением длины к диаметру более 1 и подшипники с консистентной смазкой с данным показателем более 1,5. Конфигурация и длина канавок зависят от нагрузок, скоростей и типа смазки (более густая смазка требует большей ширины канавки).
Работа при высоких температурах может потребовать применения подшипников из литой бронзы с покрытием из графита или другой твердой смазки. Они могут применяться для небольших скоростей и высоких нагрузок, или там где невозможно применить обычную жидкую смазку.
Маслонаполненные подшипники из спеченной бронзы также используются в случаях, когда нельзя обеспечить регулярную смазку. Эти подшипники изготовляются методом порошковой металлургии и имеют пористую структуру, напитывающуюся смазкой; тем самым образуется резервуар для смазки, занимающий до 20% объема металлических частей подшипника. Масло вытекает из пор при нагреве и покрывает вал, позволяя ему вращаться внутри масляной пленки. После его остановки масло возвращается обратно в поры. Грузоподъемность таких подшипников ниже, чем у аналогичных из литой бронзы. Но при небольших размерах они выходят дешевле подшипников других типов. Спеченные подшипники применяются в оргтехнике, оборудовании для легкой промышленности и бытовой технике.