Подшипники являются незаменимыми элементами машин и находят применение практически во всех устройствах, которые используются потребителями в повседневной жизни, начиная с электробритв и заканчивая машинами.
У подшипников есть ряд преимуществ. Они способствуют легкому вращательному действию, тем самым уменьшая усилие или требуемую мощность. Например, невозможно тянуть пылесос по дому без колес или без подшипников к ним.
Назначение и классификация подшипников
Они помогают переносить нагрузки от какого-то устройства, имеющего тенденцию вращаться, к чему-то стационарному и способному переносить нагрузки. В качестве примера можно привести гигантское колесо, которое вращается на подшипниках: весь его вес вместе с весом гигантского колеса переносится на устойчивую структуру, удерживающую гигантское колесо с помощью подшипников.
Но есть один важный аспект, который необходимо учитывать – это смазка, без которой подшипники не смогут выполнять вышеуказанные функции.
Далее следует приступить к рассмотрению классификации подшипников. Они в основном различаются как:
- гидродинамические подшипники;
- гидростатические подшипники;
- подшипники качения.
Гидродинамические и гидростатические подшипники – это проектируемые конструкции. Они сравнительно дорогие, но эффективно работают.
Подшипники качения – это изделия, которые являются легкодоступными каталогизированными продуктами на рынке. Они экономически эффективны.
Хотя подшипники и подразделяются на эти три разновидности, количество типов подшипников огромно. Рассмотрим эти детали подробнее.
Классификация подшипников: маркировка
Существует как минимум 6 распространенных типов подшипников, каждый из которых работает по разным принципам.
Подшипник скольжения
Состоит из вала, вращающегося в отверстии. Существует несколько конкретных стилей: втулка, опорный подшипник, подшипник скольжения, винтовой подшипник, композитный подшипник.
Подшипник качения
В нем предусмотрены качающиеся элементы, расположенные между поворотными и неподвижными дорожками качения: они предотвращают трение скольжения. Если вас заинтересовала данная тема, то здесь при желании вы сможете узнать подробнее про роликовые подшипники https://podshipnik.mobi/catalog/bearings/rolikovye-podshipniki/. Есть две основных разновидности этого типа: шарикоподшипники, в которых элементами качения являются сферические шарики; роликовые подшипники, в которых элементами качения являются цилиндрические, конические и сферические ролики.
Подшипник с драгоценными камнями
Подшипник скольжения, в котором одна из поверхностей изготовлена из сверхтвердого стеклянного драгоценного материала, такого как сапфир, для уменьшения трения и износа.
Жидкий подшипник
Бесконтактный подшипник, в котором нагрузка поддерживается газом или жидкостью (то есть воздушный подшипник).
Магнитный подшипник
В нем нагрузка поддерживается магнитным полем.
Подшипник изгиба
В нем движение поддерживается нагрузочным изгибающимся элементом.
Классификация подшипников по функциям?
Исходя из этого критерия, различают:
- основной подшипник;
- подшипник верхнего конца = поперечная головка/подшипник шплинта;
- подшипник нижнего конца / шатунный подшипник;
- упорный подшипник;
- опора подшипника (подшипник со стороны генератора).
Главный подшипник поддерживает коленчатый вал и используется для удаления тепла, производимого трением.
Функция подшипников верхнего конца заключается в том, что он:
- обеспечивает передачу нагрузки от крестообразного пальца на шатун;
- позволяет относительное движение шатуна и штифта;
- двигает поршневые двигатели с магистральной передачей;
- обеспечивает передачу от шплинта к шатуну;
- позволяет относительное движение шатуна и шплинта.
Функция нижнего конца/подшипника большого конца заключается в том, что он:
- обеспечивает передачу нагрузки от шатуна на коленчатый вал;
- позволяет относительное движение шатуна и журнала.
На работу подшипников влияют такие факторы, как:
- рабочая температура подшипника;
- минимальная толщина масляной пленки;
- скорость потока масла;
- скорость производства тепла;
- потеря мощности подшипника.
Свойства подшипниковых материалов
Различают следующие свойства таких материалов:
- прочность на сжатие для переноса нагрузки зависят от толщины подшипника;
- белый металл 0,3 мм выдерживает давление 141 бар, а белый металл 0,08 мм выдерживает давление 211 бар;
- тонкая подкладка имеет плохую совместимость и сделана из слишком мягкого материала, имеющего тенденцию к выравниванию при больших нагрузках;
- слишком твердый материал выдерживает высокие нагрузки, обладает высокими характеристиками трения и может быть хрупким с плохими усталостными характеристиками;
- мягкость и модуль упругости подшипникового сплава должны быть настолько низкими, насколько это возможно, но достаточно твердыми, чтобы выдерживать самые тяжелые непрерывные нагрузки или ударные нагрузки без пластической деформации;
- мягкий металл течет локально, не повреждая более твердую сталь, называемую совместимостью;
- мягкий металл позволяет вставлять абразивные частицы, чтобы предотвратить повреждение журнала;
- коррозионная стойкость необходима для того, чтобы противостоять коррозийному воздействию смазочного масла.
Совместимость между подшипником и цапфой в граничных условиях подразумевает:
- антисварочные и противозадирные свойства между валом и цапфой во время запуска и остановки, а также с помощью поворотного механизма;
- антифрикционные и износостойкие свойства, зависящие от типа оксидной пленки, которая образуется при реакции без смазочных добавок.
Какие бывают материалы подшипников
Подшипники изготавливаются из разных материалов.
Белый Металл
Белый металл = олово (Sn) + сурьма (Sb) + медь (Cu).
Подшипники с тонкими стенками, жесткая поперечная сборка (88% Sn + 8% Sb + 4% Cu).
Толстостенный подшипник, гибкая поперечина и нижний конец (87% Sn + 9% Sb + 4% Cu).
Олово образует мягкую матрицу для компенсации смещения.
Сурьма образует твердые кубики, чтобы противостоять нагрузке журнала. Имеет тенденцию плавать и отделяться во время кастинга.
Медь удерживает сурьму равномерно, но сначала затвердевает.
Медный свинец и свинцовая бронза
Медный свинец и свинцовая бронза = латунь (Cu + Zn) и бронза (Cu + Sn).
Выдерживает в 3 раза большую нагрузку, чем белый металл.
Медно-бронзовая матрица обеспечивает прочность.
Свинец остается в свободном состоянии, обеспечивает несущие свойства, а стальные полосы обеспечивает подложку.
Наложение 0,024-0,04 мм толщины свинца олова, свинца меди.
Запуск предотвращает кислотную атаку против свинца, но плохую встраиваемость и совместимость.
Алюминиевое олово
Алюминиевое олово = Al Matrix + Si (незначительный) + Overlay7 (Pb + Sn) + Стальная подложка.
Мягкий алюминий образует матрицу и обеспечивает встраиваемость и совместимость.
Олово, удерживаемое в подвеске, обеспечивает несущие свойства.
Свинцовая оловянная накладка 0,02 мм предусмотрена для начальной приработки.
Грузоподъемность в 3 раза выше, чем у белого металла, но требует закаленной цапфы.
Устойчив к кислотной атаке и усталостной прочности.
Как следует из названия, подшипник – это то, что поднимает нагрузки и вокруг которого вращается механизм. Он крепко держится за вращающийся элемент, не оставляя ему возможности для перемещения, или же он удерживает что-то крепкое и плотное на своем месте.
В технических терминах подшипник определяется так: «любые две поверхности, трущиеся друг о друга, будь то втулка вокруг вала или плоская поверхность, движущаяся над другой плоской поверхностью».