Подшипник скольжения

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Подшипники скольжения — это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника. По направлению воспринимаемых нагру­зок подшипники скольжения разделяют на две основные группы: радиальные, предназначенные для восприятия нагру­зок, перпендикулярных к оси вала, и упор­ные для восприятия осевых нагрузок. При совместном действии радиальных и отно­сительно небольших осевых нагрузок пре­имущественно применяют совмещенные опоры, в которых осевые нагрузки вос­принимаются торцами вкладышей. Приме­няют также подшипники скольжения вместе с подпятниками качения.
Для работы без износа или с малым износом подшипники должны смазы­ваться. Доминирующее распространение имеют подшипники с жидкостной смазкой, которым в общей части посвящена настоя­щая глава. Применяют также подшипники из самосмазывающихся материалов, с твердосмазочными покрытиями, с пластич­ными и газообразными смазочными ма­териалами. Для того чтобы между трущимися по­верхностями мог длительно существовать масляный слой, в нем должно быть избы­точное давление, которое самовозникает в слое жидкости при вращении цапфы (гидродинамическая смазка) или созда­ется насосом (гидростатическая смазка). Основное практическое применение имеют подшипники с гидродинамической смазкой. Вращающийся вал под действием внеш­ней нагрузки занимает в подшипнике эксцентричное положение. Масло увле­кается в клиновой зазор между валом и вкладышем и создает гидродинамиче­скую поддерживающую силу (рис. 1, а) Гидродинамическое давление по длине подшипника распределяется неравномерно (рис. 1, б). При отсутствии начальных и упругих перекосов цапфы в подшипнике давление масла вследствие торцового истечения изменяется по параболе с по­казателем степени 2,2 .2,3 и снижается до нуля у концов подшипника. При пере­косах эпюра распределения давления становится несимметричной (штриховая линия на рис. 1,6). Гидродинамическую смазку в подшип­никах можно обеспечить в очень широком диапазоне условий работы, кроме очень малых скоростей. Области применения. Подшип­ники скольжения в современном машино­строении значительно меньше применя­ются, чем подшипники качения. Однако они сохранили некоторые важнейшие области, где имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения. Широко применяют: 1. Подшипники, которые необходимо по условиям сборки выполнять разъемны­ми (например, для коленчатых валов). 2. Подшипники особо тяжелых валов, для которых может потребоваться инди­видуальное изготовление подшипников качения и они могут оказаться суще­ственно дороже. 3. Подшипники, подверженные большим вибрационным нагрузкам и ударам, кото­рые применяют из-за значительного демп­фирующего действия масляного слоя и способности воспринимать ударные на­грузки. 4. Подшипники, требующие очень ма­лых диаметральных размеров, в частности подшипники близко расположенных валов. 5. Подшипники для особо точного и равномерного вращения и точного пово­рота — гидростатические. 6. Подшипники для особо высоких ча­стот вращения — газовые и электромаг­нитные. Кроме того, подшипники скольжения применяют во вспомогательных тихо­ходных малоответственных механизмах. Конструкции подшипников. Подшипник скольжения состоит из корпуса, вклады­шей, поддерживающих вал, а также сма­зывающих и защитных устройств. Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине (рис. 2) или выполняться за одно целое с неподвижной корпусной деталью (например, с рамой машины) или с по­движной деталью (например, с шатуном). Корпуса подшипников выполняют цель­ными или разъемными (см. рис. 2). Цельные корпуса проще в изготовлении и жестче, чем разъемные. Зато они тре­буют осевого монтажа вала, что для тя­желых валов представляет существенные трудности. Поэтому цельные корпуса при­меняют для валов небольших диаметров. Для коленчатых валов они неприменимы. Иногда корпуса подшипников выполняют с фланцами. При разъемах корпуса облегчается монтаж валов, такие корпуса допускают регулирование зазоров в подшипнике сближением крышки и корпуса. Разъемные корпуса имеют основное применение в ма­шиностроении, особенно в тяжелом. Стык корпуса и крышки выполняют параллель­ным основанию или перпендикулярным нагрузке. Стык надо выполнять таким, чтобы давление распределялось по нему равномерно. Иначе при затяжке крепеж­ных винтов возможна деформация крыш­ки, ведущая к искажению рабочей поверх­ности. Во избежание боковых смещений крышки относительно корпуса плоскость разъема выполняют ступенчатой или предусматривают центрирующие штифты. Вкладыши применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, для возможности замены после износа. Вкладыши в неразъемных подшипниках изготовляют в виде втулок (рис. 3, а), а в обычных разъемных подшипниках — из двух половин (рис. 3, б). Вкладыши за срок службы изнашива­ются на глубину, измеряемую как макси­мум, в десятых долях миллиметра. Однако выполнять вкладыши такой толщины нельзя по условию их прочности и по тех­ническим возможностям. Поэтому вкла­дыши обычно выполняют биметалличе­скими; тонкий антифрикционный слой в них наплавлен на стальную, чугунную, а в ответственных подшипниках — на бронзовую основу. Мягкие антифрикцион­ные материалы — баббиты и свинцовые бронзы — применяют исключительно в виде покрытий. В мелкосерийном и единичном произ­водстве наряду с биметаллическими вкла­дышами иногда применяют также более простые в изготовлении сплошные вкла­дыши из антифрикционных материалов средней и высокой прочности (из анти­фрикционных чугунов, текстолита, прес­сованной древесины). Толщина литого вкладыша, устанавли­ваемого в корпус, dB = (0,035 .0,05)d + 2,5, где d — диаметр цапфы, мм. Толщина заливки . Уменьшение толщины заливки баббитом резко повышает сопротивление усталости слоя. Толщина полиамидного вкладыша = (0,04 .0,05)d + 1, мм; толщина пласт­массового покрытия (0,015 .0,02)d. В массовом производстве вкладыши штампуют из ленты, на которую нанесен антифрикционнй материал (рис. 3, в). Это приводит к значительному уменьше­нию расхода цветных металлов (в 3 .10 раз), многократному сокращению тру­доемкости (до 10 раз) и повышению ка­чества подшипников. Переход на центра­лизованное изготовление стандартизован­ных вкладышей из ленты является важней­шей технологической тенденцией развития производства подшипников скольжения. В некоторых западных странах имеется мощная промышленность подшипников скольжения, аналогичная промышлен­ности подшипников качения. Антифрик­ционный слой наносится на ленту заливкой или спеканием порошков на ленте (брон­зы) или совместной прокатной (алюми­ниевые сплавы).
Толщина ленты составляет 1,5 .2,5 мм с антифрикционным слоем толщиной 0,2 .0,3 мм. Вкладыши устанавливают в корпуса с натягом и предохраняют от про­ворачивания установочными штифтами Одним из возможных направлений развития подшипников скольжения может явиться выполнение их в виде отдельных агрегатов, включающих кольцо, насажи­ваемое на вал и образующее цапфу (по аналогии с подшипниками качения). Про­стейшим примером могут служить так. называемые шарнирные подшипники для качательного движения, стандартизованные и изготовляемые подшипниковой про­мышленностью (рис. 4). К агрегатным подшипникам могут быть отнесены под­шипники с жидкостной смазкой для вал­ков прокатных станов (рис. 5). Валки своими конусными шейками входят в ко­нусные втулки, которые образуют собой цапфу. Это позволяет легко менять валки.
Существенное влияние на работоспо­собность оказывает выбор оптимального отношения длины подшипни­ка l к диаметру d. Увеличение длины подшипника приводит к уменьше­нию среднего давления в подшипнике, но к резкому увеличению кромочных дав­лений и повышению температуры из-за местных сближений поверхностей и худ­шего охлаждения. Уменьшение отноше­ния l/d ниже некоторого предела приво­дит к усиленному вытеканию масла через торцы подшипника и к снижению несущей способности. Отношение l/d берут малым при стес­ненных осевых габаритах, малых зазорах и больших скоростях и тем большим, чем меньше начальные и упругие перекосы валов в подшипниках. В связи с повыше­нием скоростей машин наблюдается за­кономерная тенденция уменьшения отно­шения l/d. В коротких подшипниках скольжения, изготовляемых почти в габаритах под­шипников качения, l/d = 0,3 .0,4; в под­шипниках быстроходных поршневых дви­гателей внутреннего сгорания (автомо­бильных) 0,5 .0,6; в подшипниках дизелей 0,5 .0,9; в подшипниках с жидкостной смазкой прокатных станов 0,6 .0,9; в под­шипниках общего машиностроения оно иногда доходит до 1,5. Оптимальное отношение l/d для боль­шинства стационарных машин равно 0,6 .0,9. Более высокие значения отно­шения оправданы только в случаях вы­соких требований к демпфированию ко­лебаний, особо высокой жесткости валов или самоустанавливающихся конструк­ций подшипников. Важным условием хорошей работы под­шипников являются малые перекосы осей цапфы и подшипника под нагрузкой. Осо­бенно опасны кромочные давления при выполнении вкладышей из твердых ма­териалов — чугуна и твердой бронзы. Для уменьшения влияния перекосов целесообразно применять самоустанавли­вающиеся подшипники, в которых вкла­дыши выполняют со сферической опорной поверхностью, описанной из центра под­шипника (рис.6, а). Иногда применяют опору в виде узкого пояска с малой угло­вой контактной жесткостью (рис. 6, б). Обычно самоустанавливающиеся под­шипники применяют при невозможности точной установки, например, при монтаже на разных основаниях или при больших упругих деформациях валов. Уменьшить кромочные давления можно также расточкой вкладыша не по цилинд­рической поверхности, а по поверхности гиперболоида вращения с разностью диаметров по торцам и в середине по­рядка 0,03 .0,05 мм. Иногда скашивают кромки примерно на такую же глубину. Регулирование зазора при­меняют для установления оптимального зазора в прецизионных подшипниках (на заводе-изготовителе) и для компенсации износа при ремонтах. Разъемные подшипники регулируют, сближая вкладыши (см. рис. 2) путем: а) уменьшения толщины прокладок между ними; б) снятия металла с поверхностей контакта крышки и корпуса. Неразъемные подшипники для валов с цилиндрическими цапфами регулируют путем радиального деформирования вкла­дышей (рис. 7). Для этого вкладыши выполняют с конической наружной поверх­ностью и при помощи гайки перемещают в осевом направлении в коническом отвер­стии корпуса. Вкладыш сжимается по трем образующим. Особенность конструкции подшипника заключается не только в тон­ком регулировании зазора, но и в создании в трех местах по окружности суживаю­щихся зазоров, а следовательно, трех масляных клиньев, которые обеспечивают хорошее центрирование вала и безвиб­рационную работу. Для облегчения регулирования подшип­ников можно цапфы выполнять кониче­скими. Такие подшипники регулируют путем относительного осевого перемеще­ния вкладыша или вала. Следует иметь в виду, что при регули­ровании изношенных подшипников без дополнительного шабрения или расточки рабочая поверхность вкладыша сохраняет некруглую форму. В некоторых тяжелых машинах под­шипники должны позволять регулировать положение оси вала, что достигается спе­циальными подкладками. Форму расточки вкладышей обычно выбирают круглой цилиндриче­ской, как наиболее простой для изготов­ления. Однако круглая форма не явля­ется оптимальной. Несущая способность подшипников при сохранении постоянства вязкости масла резко растет с умень­шением зазора, но при уменьшении зазора растет теплообразование и температура, а вязкость сильно падает. Поэтому со­временные подшипники для тяжелых на­грузок, например, в прокатных станах растачивают из двух раздвинутых центров, чтобы обеспечить малые углы клина и, следовательно, большую несущую способ­ность масляного слоя при отсутствии повышенного теплообразования в ненагру-женной зоне. Для улучшения охлаждения предусматривают карманы в виде расточек большого радиуса. В быстроходных подшипниках вслед­ствие большой несущей способности мас­ляного клина шейки валов занимают по­ложения, близкие к концентричному, при котором жесткость масляного клина мала и возникает опасность вибраций. Поэтому прецизионные быстроходные подшипники выполняют с несколькими сужениями зазоров и, следовательно, с несколькими масляными клиньями по окружности. Это обеспечивает центрирование вала и безвибрационную работу. Сужения зазоров достигают: а) при изготовлении вкладышей, на­пример, приданием рабочей поверхности «лимонной» формы расточкой вкладышей с прокладкой в стыке между ними, кото­рую потом вынимают; б) местным упругим деформированием по нескольким образующим (см. рис. 7). ПОДШИПНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Антифрикционные свойства трущихся пар зависят от сочетания материалов вала, подшипника и смазки. Подшипниковые материалы выбирают в применении к работе в паре со сталь­ными или реже чугунными цапфами ва­лов. В связи с тем, что стоимость валов, как правило, значительно выше стоимости вкладышей (особенно таких валов, как коленчатые и другие коренные валы), они должны изнашиваться меньше, чем вкладыши. Подшипники работают тем надежнее, чем выше твердость шеек ва­лов. Шейки, как правило, закаливают. Под быстроходные подшипники шейки за­каливают (после цементации) до высокой твердости 55 .60 HRCЭ или азотируют. К подшипниковым материалам могут быть предъявлены комплексные требова­ния, соответствующие основным крите­риям работоспособности подшипников, а именно: а) низкому коэффициенту трения в паре с материалом шейки вала; б) изно­состойкости; в) сопротивлению усталости.
Эти комплексные требования можно вы­полнить, если будут обеспечены следую­щие основные свойства подшипниковых материалов: а) теплопроводность, обеспечивающая интенсивный теплоотвод от поверхностей трения, и малый коэффициент линей­ного расширения во избежание больших изменений зазоров в подшипниках;
б) прирабатываемость, обеспечиваю­щая уменьшение кромочных и местных давлений, связанных с упругими дефор­мациями и погрешностями изготовления; в) хорошая смачиваемость маслом и способность образовывать на поверх­ностях стойкие и быстро восстанавлива­емые масляные пленки; г) коррозионная стойкость; д) малый модуль упругости. Кроме того, существенное значение имеют технологические свойства: литей­ные, хорошая обрабатываемость реза­нием и т. д. Хорошей работе антифрикционного ма­териала благоприятствует структура баб­битов, характеризуемая пластической основой с более твердыми, вкрапленными в нее составляющими. Подшипниковые антифрикционные ма­териалы по химическому составу делят на три группы: а) металлические — баббиты, бронзы, сплавы на цинковой основе, сплавы на алюминиевой основе, антифрикционные чугуны; б) металлокерамические; в) неметаллические — пластмассы, дре­весные пластики, резины и др. Металлические материалы. Бабби­ты — давно применяемые в технике вы­сококачественные подшипниковые сплавы на основе олова или свинца, характери­зуемые низкой твердостью (применяют только в качестве заливки или тонко­слойных покрытий), хорошей прирабатываемостью и относительно низкими требо­ваниями к твердости шеек вала и к состоя­нию трущихся поверхностей. Недостатки баббитов — относительно невысокое сопротивление усталости, ограничивающее их применение в машинах ударного действия и в быстроходных поршневых машинах. При высоких скоростях и давлениях применяют высокооловянные баббиты Б83, Б88, допускающие работу при давлениях до p = 20 МПа и = 75 МПа×м/с. Во избежание выплавления баббиты приме­няют при температурах до 110°С. Харак­терные примеры применения: в подшипни­ках паровых турбин, мощных электри­ческих генераторов и двигателей. Высоко­оловянные баббиты вызывают минималь­ный износ цапфы. К числу давно применяемых в машино­строении подшипниковых сплавов от­носятся оловянно-свинцовые баббиты Б16 и БН, близкие по своим свойствам к высокооловянным ( МПа, 30МПа×м/с). Для тонкослойных покрытий, в част­ности в автомобилях, применяют баббит СОС 6-6 (88 % свинца, 6 % олова и 6% сурьмы). Предусматривается металлокерамический подслой, спеченный из порошка с 40% никеля и 60% меди на стальной основе. При этом обеспечивается хорошее сцепление слоев, так как металлокерамический подслой пропитывается баббитом, образуя с ним сильно увеличен­ную поверхность сцепления; подслой так­же диффундирует в стальную основу. Этот баббит имеет повышенное сопротив­ление усталости, обеспечивает в связи с отсутствием твердых составляющих малый износ цапф и допускает высокопроизводи­тельную технологию изготовления вкла­дышей (штамповкой из ленты). К числу баббитов, применяемых для тонкослойных покрытий, относятся также баббиты БК2 с добавкой переплава. Безоловянные кальциевые баббиты БК2 обладают вполне удовлетворительными антифрикционными свойствами; они хоро­шо работают при ударных нагрузках и повышенных температурах; их широко применяют в машинах железнодорожного транспорта и дизелях. Бронзы. Универсальными антифрик­ционными свойствами обладают оловянные и оловянно-цинково-свинцовые брон­зы. Широко известна универсальная оловянно-фосфористая бронза БрО10Ф1, осо­бо эффективная при высоких давлениях и средних скоростях. Применение ее огра­ничивается большим содержанием олова. К числу оловянно-цинково-свинцовых бронз относятся БрО4Ц4С17 и БрО4Ц7С5. При высоких скоростях и давлениях (до р = 30 МПа) и, в частности, при переменных нагрузках, характерных для двигателей внутреннего сгорания, при­меняют свинцовую бронзу БрС-30, обла­дающую повышенным по сравнению с высокооловянными баббитами сопротив­лением усталости. Свинцовая бронза предъявляет гораздо более высокие, чем баббиты, требования к твердости цапф (обязательна закалка) и к шероховатости поверхностей цапф и вкладышей, а также к смазочным маслам, так как окисленные масла вызывают коррозию. Износ цапф — больше, чем при баб­битовых вкладышах. Увеличением содер­жания свинца до 35% можно уменьшить износ. Свинцовую бронзу наносят на ленту, из которой штампуют вкладыши, или за­ливают во вкладыши. В связи с опасностью коррозии применение свинцовой бронзы несколько сокращается. В ответственных подшипниках рабочую поверхность вкладыша покрывают тонким приработочным слоем из сплава свинца с оловом, индия или олова. При значительных давлениях и малых скоростях в условиях работы с закален­ной цапфой вала применяют алюминиево-железистую бронзу. Важную группу составляют подшипни­ковые сплавы на основе алюминия, харак­терные высокой теплопроводностью, обес­печивающей меньшую температуру и соот­ветственно меньшее изменение вязкости масла. Они обладают высокой коррозион­ной стойкостью и сопротивлением уста­лости, а также экономичны вследствие низкой стоимости исходного материала. Безоловянные алюминиевые подшипниковые сплавы обладают достаточно высокими антифрикционными свойствами, но при высоких скоростях обладают недостаточным сопротивлением задирам, чувствительны к загрязнению масла, а также имеют повышенный коэф­фициент линейного расширения. В СССР наибольшее распространение из этих спла­вов получил сплав АСМ, широко применяе­мый для подшипников тракторных двига­телей. Наиболее перспективными считают алюминиево-оловянные анти­фрикционные сплавы, обладающие высо­кими антифрикционными свойствами и сопротивлением усталости. Применяют сплавы АО9-2 (9% олова, 2% меди, за­готовки — литье, монометалл), АО9-2Б (литье, биметалл), АО9-1 и АО20-1 (про­кат, биметалл). Эти сплавы обеспечивают оптимальную структуру и способны в ре­жимах масляного голодания образовывать на поверхностях цапф защитную пленку из олова. Например, сплавы АО9-1 и АО9-2 успешно применяют в подшипниках двигателей внутреннего сгорания тепло­возов, судов, тяжелых тракторов. Из цинковых подшипниковых сплавов распространен сплав ЦАМ 10-5 (10% алюминия, 5% меди, остальное цинк). Благодаря своим доста­точно хорошим антифрикционным свойст­вам, недефицитности исходных материа­лов, невысокой стоимости и простоте из­готовления его широко применяют вместо баббитов типа Б16 и бронз. К недостаткам сплава относятся пло­хая прирабатываемость, а потому повы­шенные требования к точности поверх­ностей и большой коэффициент линей­ного расширения. Наибольшая допусти­мая температура подшипника 80°С. Сплав применяют для заливки или для изготов­ления целых вкладышей. В последнее время начали применять сплав ЦАМ 9-1,5, для которого раз­работана технология изготовления биме­таллической ленты. Испытания показали высокую износостойкость сплава.
Все большее распространение получают полиметаллические многослойные подшип­ники. В частности, для автомобильных двигателей применяют подшипники, имею­щие стальную основу, слой свинцовистой бронзы толщиной 0,25 мм, служащий податливой подушкой с хорошей теплопро­водностью и сопротивлением усталости, весьма тонкий слой никеля или сплава меди с цинком во избежание диффузии олова и, наконец, поверхностный анти­фрикционный, хорошо прирабатываю­щийся слой олово — свинец толщиной 25 мкм.
Для тихоходных умеренно нагруженных подшипников можно применять анти­фрикционные чугуны (ГОСТ 1585-79). Твердость цапфы вала должна быть обязательно выше твердости чугунных вкладышей на (20 .40) НВ. Должны быть обеспечены тщательный монтаж и мини­мум перекосов, тщательная приработка с постепенным повышением нагрузки, бес­перебойная смазка. Допускаемые давления резко сни­жаются с ростом скорости. Это иллю­стрируется приводимыми ниже допу­скаемыми давлениями р, МПа (в чи­слителе) при скорости , м/с (в знаме­нателе): для чугунов АЧС1 p/ равно 2,5/5 и 9/02, для АЧС2 — 0,1/3 и 9/0,2; для АЧС3 — 6/0,75; для АЧС4 — 15/05; для АЧС5 — 20/1 и 30/04; для АЧС6 — 9/4. Металлокерамические мате­риалы. Эти материалы, изготовляемые из порошков путем прессования и спека­ния в защитной атмосфере, применяют в связи с их удовлетворительной работой при скудном смазывании. Материалы имеют пористую структуру с объемом пор 15 .35 %, который заполняется мас­лом (путем специальной пропитки вкла­дышей горячим маслом). Широкое применение имеют железо-графитовые вкладыши, содержащие 1 . 3% графита (остальное железо). При­меняют также бронзографитовые вкла­дыши, содержащие 10% олова, 1 .4% графита (остальное медь), но они по своим свойствам мало отличаются от значитель­но более дешевых железографитовых вкладышей. Обработка резанием не реко­мендуется; возможно калибрование. Основная область применения этих ма­териалов — самосмазывающиеся подшип­ники, в которых трудно или невозможно обеспечить надежную смазку обычными средствами. При низких режимах работы металлокерамические подшипники могут в тече­ние длительного времени работать, полу­чая масло из пор вкладышей. Для железо-графитовых подшипников со средней по­ристостью 20 .25 % при спокойной на­грузке допускается: , м/с…………………… 0,1 0,5 1 1,5 р, МПа…………………… 15 17 6,5 6 , м/с…………………… 2 2,5 3 3,5 4 р, МПа…………………… 5,5 4,5 3,5 1,8 0,8 Неметаллические материалы. Из не­металлических материалов для вкладышей подшипников применяют: а) пластмассы; б) прессованную древесину, (лигностон); в) твердые породы дерева (бокаут, сам­шит, дуб и др.); г) резину; д) графитовые материалы. Существенная особенность большинства неметаллических подшипниковых мате­риалов в связи с их низкой теплопро­водностью состоит в том, что для них лучшим смазочным материалом является вода, обеспечивающая хорошее охлажде­ние. Только при малых скоростях и боль­ших давлениях необходимо масло или эмульсия. При использовании воды во избежа­ние коррозии вала в подшипник перед остановкой вводят пластичный смазочный материал (например, солидол) или на вал наносят покрытие из коррозионно-стойкой стали. Причины применения неметаллических материалов: а) отсутствие химического сродства с материалом вала; б) хорошая прирабатываемость; в) мягкие продукты износа; г) возможность эффективного ис­пользования в качестве смазочного ма­териала воды или другой жидкости, яв­ляющихся рабочей средой в машине. Основные области применения пласт­массовых вкладышей в подшипниках: 1) при невозможности применять жид­кий смазочный материал и необходимости обеспечивать полную или частичную самосмазываемость (подвески автомобиля, подшипники некоторых химических и текстильных машин); 2) при смазывании рабочей средой (погружных насосов, некоторых пищевых машин); 3) в тяжелых тихоходных машинах, в которых не всегда обеспечивается жид­костная смазка, что связано с частыми пусками и остановками, с низкими ско­ростями, повышенными местными давле­ниями из-за упругих деформаций или технологических погрешностей. В подшипниках, постоянно работающих в условиях жидкостной смазки, применять пластмассы нецелесообразно. Это связано с низкой теплопроводностью пластмасс, большим коэффициентом линейного рас­ширения, разбуханием от поглощаемой влаги и, наконец, с худшим состоянием поверхности. В трущихся парах с пласт­массой жидкостная смазка возникает при больших скоростях скольжения, чем в ме­таллических. Исключение составляют подшипники с пористым бронзовым поверхностным слоем на стальной основе, пропитанным фторопластом-4 и свинцом, с добавками графита и двусернистого мо­либдена. Этот материал благодаря тон­кому слою фторопласта-4 и его высоким антифрикционным свойствам почти не имеет недостатков, свойственных пласт­массовым подшипникам. Вместе с тем он имеет ряд существенных достоинств: самосмазываемость, что повышает надеж­ность подшипников и позволяет при лег­ких режимах работать без смазочного материала, возможность работы в широ­ком диапазоне температур (от очень низких до очень высоких), химическую стойкость. К числу самосмазывающихся подшипни­ковых материалов, позволяющих работу без жидкого смазочного материала, от­носится аман — материал на основе спе­циальных смол с наполнителем. Детали из амана изготовляют методами горячего прессования. Максимально допустимое давление до 5 .6 МПа. Текстолит, древесно-слоистые пластики и прессованная древесина — давно известные анти­фрикционные материалы. Их применяют в тяжелом машиностроении (в подшипниках шаровых мельниц, блюмингов и крупно­сортных станов горячей прокатки). В этих машинах не требуется высокая точность, а податливость этих материалов благо­приятна для смягчения динамических на­грузок. Опытные данные показывают, что долговечность этих подшипников больше, чем бронзовых. Слоистые материалы лучше работают торцовыми поверхно­стями. Полиамидные (капроновые) вкладыши обладают хорошей техно­логичностью и достаточно высокими анти­фрикционными свойствами капрона. Анти­фрикционные свойства капрона значитель­но повышаются от добавления дисульфида молибдена и графита.
Скорость изнашивания капрона в усло­виях трения при ограничной смазке в 3 .4 раза ниже скорости изнашивания бронзы БрОЦС6-6-3. Зазоры в пластмассовых подшипниках, учитывая их разбухание от влагопоглощения и повышенный коэффициент линей­ного расширения, должны быть увеличен­ными. В капроновых подшипниках за­зоры должны быть увеличены: на 3% толщины стенки — для учета влагопоглощения и на величину температурной деформации стенок. Допустимые давления в капроновых подшипниках при малых скоростях (до 0,5 м/с) могут быть до 10 МПа, при скорости 4 м/с — до 3 МПа (при достаточном количестве смазочного материала).
В последнее время начали также при­менять подшипники из прессованных спе­ченных полиамидов. Резиновые подшипники изготовляют методом горячей вулканизации двухслойными в металлической кассете с продольными канавками для лучшего охлаждения и уноса абразивных частиц. Фрикционный слой делают более твердым и износостойким, а внутренний — более податливым. Недостаток резины как под­шипникового материала — невозможность из-за больших упругих деформаций обе­спечения обычными способами правиль­ного клинового зазора в подшипнике. В подпятниках этот недостаток устра­няется при выполнении опорных подушек с консолями, которые, отгибаясь, обеспе­чивают захват масла. Порошковые антифрикцион­ные материалы на основе углерода применяют в основном для работы без смазочного материала. Они обладают вы­сокой температурной и химической стой­костью, но плохо сопротивляются ударным нагрузкам. Применяют углеродные графитированные материалы (АГ), углеродные обож­женные (АО), лучше воспринимающие удары, но менее теплопроводные, и угле­родные графитированные, пропитанные баббитом или сплавом меди и свинца, с повышенной несущей способностью. Непропитанные материалы имеют по­ристость 12 .20 %. Они работают без смазочного материала. Применяют графитофторопластовые ма­териалы на основе графита и фторо­пласта и графитопластовые материалы на основе графита и фенолформальдегидной смолы. Они сочетают свойства своих составляющих. Графитовые подшипники обеспечивают низкий коэффициент трения (0,04 .0,05), сохраняют свои антифрикционные свой­ства в широчайшем диапазоне темпера­тур (от —200 до +1000°С) и обладают высокой теплопроводностью и коррозион­ной стойкостью. Поэтому их применяют в условиях затрудненной смазки или невоз­можности смазки, при работе в агрессив­ных средах, при высоких или низких температурах. Эти материалы хорошо себя зарекомендовали в быстроходных под­шипниках с газовой смазкой (в условиях трения без смазочного материала при пуске). Таблица 1. Оптимальные области подвода масла в подшипник Условия работы Нагрузка постоянного направления вращающаяся вместе с вращающейся деталью Вращается вал Вращается корпус Подвод и распределение смазочного материала. Оптимальное место подвода смазочного масла в подшипник при при­нудительной смазке — область наиболь­ших зазоров (табл. 1). Подвод масла в эту область особенно выгоден в случае, если необходимо обеспечить хорошее охлаждение подшипника. При подаче масла самотеком оптимальная область подвода масла смещается в сторону увели­чения зазора, где возникает разрежение. При определенных условиях возможно даже засасывание масла из ванны, расположенной ниже подшипника. При вращающейся нагрузке (например, от центробежных сил) под масла желательно осуществлять через вращающуюся деталь, так как оптимальная область подвода масла вращается вместе с деталью. Возможна подача масла также через неподвижную деталь с помощью кольцевой канавки, непрерывно питающей продольную канавку, расположенную на вращающейся детали в области наибольших зазоров. Масло в подшипнике распределяется смазочными канавками (рис. 8). В подшипниках с жидкостной смазкой смазоч­ные канавки можно располагать только в ненагруженной зоне подшипника. Канавки в нагруженной зоне вызывают резкое сни­жение несущей способности масляного слоя. Обычно применяют прямую канавку по образующей, проходящую через отверстие для подвода масла в ненагруженной зоне и не доходящую до торцов подшипника на 0,1 длины подшипника с каждой стороны. Канавку в условиях чистых смазочных материалов выполняют с плавными закруглениями. Однако нужно иметь в виду, что канавка способствует образованию воздушного пузыря и при достаточных зазорах в подшипниках ее можно не делать. Для плохо прирабатывающихся материалов, а также при возможности попадания абразива целесообразны продольные канавки, которые служат для удаления продуктов изнашивания. В этих случаях канавки выполняют с острыми кромками. В местах стыка вкладышей делают неглубокие карманы или «холодильники» (рис. 8, в). Назначение «холодильников» — распре­делять масло по длине подшипника и повышать теплоотвод через масло, а так­же предотвращать вредное влияние на работу подшипников местных дефор­маций вкладышей у стыка. К «холо­дильникам» подводят смазочный мате­риал. На разъемных и неразъемных ответственных крупных подшипниках хо­лодильники выполняют в виде расточек со смещенным центром (рис. 8, г), кото­рые существенно уменьшают потери на трение и нагрев подшипников.