Машиностроительный портал

В подшипниках скольжения в зависимости от вида смазки различают коэффициенты трения при жидкостной, полужидкостной и граничной смазках.

При жидкостной смазке поверхности вала и подшипника разделены сплошной масляной пленкой; непосредственное трение между металлическими поверхностями вала и подшипника
отсутствует. Коэффициент трения при жидкостной смазке незначителен (0,005—0,0005), потери на трение и тепловыделение в подшипнике невелики. Износа металлических поверхностей при этом не происходит. Поэтому жидкостная смазка является наиболее благоприятной для работы подшипника.

Обязательным условием жидкостной смазки является непрерывная обильная подача масла в подшипник. Давления в масляной пленке, необходимые для восприятия действующих на
подшипник нагрузок и предупреждения контакта между металлическими поверхностями, создаются при эксцентричном положении вала в подшипнике в результате непрерывного нагнетания вращающимся валом масла в суживающуюся часть зазора. Этот самоподдерживающийся процесс создания давления в масляной пленке носит название гидродинамической смазки.

При полужидкостной смазке сплошность масляной пленки нарушена и поверхности вала и подшипника соприкасаются своими микронеровностями на участках большей или меньшей
протяженности. Этот вид смазки встречается при недостаточной подаче масла или при отсутствии механизма гидродинамической смазки, например в подпятниках с плоскими несущими поверхностями. Полужидкостпая смазха может возникнуть в подшипниках с гидродинамической смазкой, если толщина масляной пленки недостаточна для предотвращения соприкосновения микронеровностей вала и подшипника.

Коэффициент трения при полужидкостной смазке значительно выше, чем при жидкостной, тепловыделение в подшипнике больше. Поэтому возникновение полужидкостной смазки, особенно в подшипниках, работающих при больших частотах вращения, сопряжено с опасностью перегрева и выхода подшипника из строя.

При граничной смазке поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на участках большой протяженности. Масляный слой, разделяющий поверхности трения, отсутствует. Масло находится на металлических поверхностях только в виде адсорбированной пленки. Благодаря наличию адсорбированного масла коэффициент трения при
граничной смазке меньше, чем без смазки, но значительно больше, чем при полужидкостнои и тем более жидкостной смазке.

Граничная смазка наступает при недостаточной подаче масла и встречается, например, в подшипниках с периодической или недостаточной подачей смазки, но может возникнуть также в подшипниках скольжения при нарушении механизма гидродинамической смазки.

В тяжелонагруженных многооборотных подшипниках возникновение граничной смазки вызывает перегрев, расплавление запивки, схватывание и заедание подшипника.

Для иллюстрации изменения процесса трения в подшипниках скольжения на рис. 1 приведена диаграмма Герси—Штрибека, показывающая зависимость коэффициента трения от характеристики режима работы подшипника

При малой скорости скольжения (порядка 0,1 мм/с) и тонком слое смазки (порядка 10~⁴ мм) имеет место граничное трение; коэффициент трения почти не изменяется при возрастании скорости до некоторого предела. Этот режим работы изображен на кривой участком 1.

При дальнейшем возрастании скорости скольжения коэффициент трения быстро уменьшается; поверхности скольжения отдаляются друг от друга, но не на столько, чтобы исключить
возможность соприкосновения отдельных выступов шероховатых поверхностей.

Следовательно, возникает режим полужидкостной смазки (см. рис. 1, участок 2 кривой), причем зависимость от Хг линейная.

Область трения при полужидкостной смазке является неустойчивой. Если подшипник переходит в эту область, то всякий фактор, способствующий снижению Х1 (уменьшение вязкости смазки, увеличение нагрузки, снижение частоты вращения шипа), вызывает повышение коэффициента трения и, следовательно, увеличение температуры рабочей поверхности вкладыша подшипника. Процесс завершается возникновением граничной смазки.

В области полужидкостной смазки с увеличением частоты вращения и коэффициент трения резко падает и режим работы подшипника переходит в область жидкостной смазки. Этим объясняется сравнительно безопасный переход режима работы подшипников через область
полужидкостной смазки в пусковые периоды при достаточном количестве подаваемой смазки.

Коэффициент трения достигает минимума в тот момент, когда смазочный слой лишь покрывает шероховатости поверхностей скольжения. С дальнейшим возрастанием толщина смазочного слоя увеличивается и все неровности и шероховатости поверхностей скольжения
покрываются с избытком и непосредственный контакт их полностью исключается;
наступает режим трения при жидкостной смазке (см. рис. 1, участок 2—3 кривой).

При жидкостной смазке подшипники скольжения устойчиво работают в широком диапазоне эксплуатационных режимов. Это объясняется их способностью приспосабливаться к различным условиям работы благодаря свойству смазочных масел увеличивать вязкость при понижении температуры.

Большие зазоры ухудшают несущую способность подшипника, но способствуют уменьшению трения и увеличению прокачки масла через него. Поэтому температура масла подшипников с большим зазором понижается. Повышенная благодаря этому вязкость масла компенсирует их малую несущую способность, Этим объясняется способность подшипников скольжения работать даже при значительных износах.

Подшипники с малым зазором вследствие повышенного тепловыделения работают при высокой температуре; однако уменьшение вязкости масла при этом компенсируется свойственной им
повышенной несущей способностью.