Основы подшипников скольжения

Майк Сантора | 5 сентября 2017 г.

Подшипники скольжения представляют собой цилиндрические втулки, выдерживающие радиальные нагрузки от легких до умеренных. Они скользят радиально или аксиально по валам, обеспечивая вращательное или линейное движение (или иногда и то, и другое) этих нагрузок. Подшипники скольжения всех типов компактны и легки, обладают высоким соотношением прочности и веса. Подшипники скольжения не имеют движущихся частей, которые есть в подшипниках качения, поэтому количество отказов сведено к минимуму; они также экономически эффективны даже для довольно надежных приложений. Распространенными вариантами являются металлические подшипники скольжения (которые часто воспринимают нагрузки на гидродинамическую или полную пленку смазки) и самосмазывающиеся пластиковые подшипники различной геометрии для втулок, упорных подшипников и цельных салазок.

Поверхности валов для сопряжения с подшипниками скольжения не должны быть слишком гладкими или шероховатыми.

Номинальные характеристики подшипников скольжения частично основаны на результатах испытаний и модуле упругости материала, прочности на изгиб, твердости по Шору D, максимальном поверхностном давлении и скорости вращения, вращении и максимальной несущей способности — причем последнее связано с сжимающим материалом подшипника скольжения. предел. (Здесь напомним, что предел сжатия — это точка, в которой возникает остаточная деформация 0,2%.)

Кроме того, значение давления-скорости (PV) выражает грузоподъемность подшипника скольжения — обычно в фунтах на квадратный дюйм, умноженном на частоту вращения вала. Однако обратите внимание, что значения PV — это всего лишь одно из значений, помогающих определить общую несущую способность подшипника скольжения, особенно в тех случаях, когда выражения PV могут ввести инженеров в заблуждение, заставив их думать, что подшипник скольжения может выдерживать чрезмерно высокие нагрузки, если скорость очень низкая. Другими словами, использование значений PV требует одновременного учета реальных ограничений скорости и нагрузки.

Как упоминалось ранее, подшипники скольжения изготавливаются из многих материалов: графита, бронзы и пластмасс, включая ПТФЭ, нейлон и полиацеталь. Улучшения в материалах сделали пластиковые подшипники скольжения все более распространенными, даже в сложных условиях движения.

Материал вала и износ подшипников скольжения

Валы, на которых установлены подшипники скольжения, оказывают существенное влияние на производительность и срок службы подшипников скольжения. Одним из распространенных вариантов является холоднокатаная углеродистая сталь. Этот материал вала обеспечивает подходящую сопрягаемую поверхность для подшипников скольжения из полимеров. Керамические поверхности вала вызывают больший износ, хотя иногда их выбирают из-за их способности противостоять суровым условиям окружающей среды. Хотя алюминиевые валы легкие и простые в обработке, они также вызывают ускоренный износ подшипников скольжения. Алюминиевый вал из анодированного алюминия немного улучшает характеристики сборки.

Неконтролируемые статические разряды могут негативно повлиять на электронные компоненты, затруднить производственные процессы или даже повысить риск пожара. Теперь самосмазывающиеся скользящие подшипники F2 EDS от igus обеспечивают защиту от электростатического разряда (ESD) для таких применений. Его низкое поверхностное сопротивление (103 и 109 Ом в зависимости от геометрии компонента) снижает уровень зарядного напряжения и способствует зарядке.

Фактически поверхности валов для сопряжения с подшипниками скольжения не должны быть слишком гладкими или шероховатыми. Чрезмерно гладкие поверхности приведут к изменениям в адгезии, что, в свою очередь, приведет к более высокому сопротивлению трения движению подшипника. Увеличение несоответствия между динамическим и статическим трением приведет к более быстрому износу подшипников и более резким движениям. Напротив, слишком шероховатые поверхности вала быстро истирают подшипники скольжения. Фактически, скорость износа, вызванного контактами вал-подшипник, может варьироваться в сотни раз. Некоторые производители рекомендуют обработку поверхности вала со среднеквадратическим значением 64 для прецизионных применений, требующих низкого трения; более гладкий вал с шероховатостью около 20 среднеквадратичных значений больше подходит там, где целью проектирования является длительный срок службы подшипников скольжения.

Напомним, что среднеквадратичное выражение шероховатости поверхности получается на основе измерений микроскопических выступов и впадин на поверхности. Ra — это альтернативная мера, которую некоторые отрасли используют для количественной оценки шероховатости — в данном случае это средняя шероховатость выступов и впадин поверхности. Таким образом, эти две меры выражают одно и то же качество, только в разных форматах. Обратите внимание, что большие и выступающие выступы или дефекты на поверхности вала будут влиять на среднеквадратичное значение больше, чем его эквивалентное значение Ra.