Подшипники


Подшипники скольжения хорошо работают при динамических нагрузках, но для них требуется большое количество смазывающего материала. В случае жидкостной смазки коэффициент гидродинамического трения подшипника скольжения может быть уменьшен до 0,0005, что ниже, чем в подшипниках, качения.
При установке подшипников качения в качестве коренных опор можно использовать более жесткий блок-картер туннельного типа и уменьшить длину двигателя. Однако в этом случае усложняется его конструкция и повышается стоимость коленчатого вала.
В мотоциклетных и других высокооборотных двухтактных двигателях малой мощности с кривошипно-камерной схемой газообмена, в которых смазывание осуществляется масляным туманом, для коренных и шатунных шеек применяют только
подшипники качения, так как для подшипников скольжения такой способ смазывания является недостаточным.
Основы гидродинамической теории смазки
При гидродинамической смазке (рис. 177, а) коэффициент трения, а также потери на трение и тепловыделение в подшипнике невелики (режим жидкостной смазки). Теплота трения отводится из подшипника прокачиваемым маслом. Изнашивания трущихся поверхностей при этом не происходит. Давление в масляной пленке, противодействующее внешней нагрузке и предотвращающее контакт между металлическими поверхностями, создается только при наличии «масляного клина». Такой клин образуется при эксцентричном положении вала в подшипнике вследствие нагнетания масла вращающимся валом в суживающуюся часть зазора. При соосном расположении вала в подшипнике (рис. 177, б) давление в слое масла не создается и положение вала неустойчиво.
Если масляная пленка нарушена или имеет недостаточную толщину, что может быть вызвано уменьшением вязкости смазочного материала, снижением частоты вращения вала и увеличением нагрузки, то поверхности вала и подшипника могут прикасаться своими микронеровностями.
В двигателях внутреннего сгорания применяют в основном подшипники скольжения, так как они легче, компактнее, бесшумнее и удобнее для монтажа, чем подшипники качения, а также имеют более низкую стоимость.
При нормальной работе подшипника скольжения между поверхностями вала и подшипника имеется слой смазочного материала, вследствие чего непосредственного контакта поверхностей не происходит.
Кратковременный переход в область полужидкостной смазки не опасен для подшипника.
Основной задачей при проектировании подшипника является обеспечение возможных колебаний режима его работы при сохранении минимально допустимой толщины масляного слоя путем соответствующего выбора размеров деталей и зазоров, свойств смазывающей жидкости, организация отвода теплоты трения с учетом действующей нагрузки, относительной скорости скольжения поверхностей и т. д.
к возникновению режима полужидкостной смазки (рис. 177, в). Коэффициент трения для этого режима значительно выше, чем для предыдущего. При дальнейшей работе подшипника в таком режиме может возникнуть граничное трение. В области полужидкостной смазки с увеличением частоты вращения вала коэффициент трения резко уменьшается и режим работы подшипника переходит в область жидкостной смазки. Этим объясняется относительно безопасный переход режима работы подшипника из области полужидкостной смазки в жидкостную при пуске двигателя, если количество подаваемого масла достаточно.
При граничном трении поверхности вала и подшипника полностью соприкасаются, масляный слой отсутствует, а масло на поверхностях трения находится только в виде адсорбированной пленки. Коэффициент трения в этом случае значительно выше, чем при полужидкостной смазке, но меньше, чем при трении сухих поверхностей. В случае граничного трения происходят перегрев, схватывание и заедание подшипника, что может обусловить выход его из строя.
При жидкостной смазке вязкость масла является регулятором. Например, при увеличении нагрузки уменьшается минимальная толщина масляного слоя и режим работы подшипника приближается к полужидкостной смазке. В этом случае коэффициент трения снижается, уменьшается тепловыделение, повышается вязкость масла, вследствие чего режим работы подшипника может частично или полностью восстановиться. Уменьшение нагрузки приводит к всплытию цапфы в подшипнике, увеличению коэффициента трения. Эти явления могут не полностью компенсироваться изменением вязкости масла, и возникнет новый устойчивый режим работы подшипника.
Ламинарное движение слоя смазочного материала в зазоре между цапфой и подшипником, толщина которого значительно меньше радиуса его кривизны и протяженности слоя в двух других направлениях, при отсутствии движения жидкости поперек потока, а также без учета сил инерции и тяжести описывается уравнением Рейнольдса, которое является основным в гидродинамической теории смазки (рис. 178): где р—давление в слое смазочного материала; U0, V0-компоненты скорости движения поверхности цапфы; г\ — динамическая вязкость масла.
Граничные условия при наличии маслораспределительных устройств где хк, zK - координаты контура маслораспределительных устройств; рм-давление масла на входе в подшипник.

1 2 3 4 5