Конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы подшипников скольжения

(60)

Конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы подшипников скольжения

Перегрев подшипника, чрезмерный износ, растрескивание и расплавление заливки, наволакивание материала подшипника на вал и другие явления неудовлетворительной работы подшипника почти всегда происходят в результате перехода (общего или местного) за критическую толщину масляного слоя и возникновения в подшипнике полужидкостной или граничной смазки, но редко бывают следствием недостаточно высоких расчетных значений hmin и λ. В большинстве случаев неполадки обусловлены ошибками конструкции, технологии изготовления и эксплуатации.

Наиболее частые причины выхода подшипников из строя:

  • неправильный подвод смазочного материала;
  • недостаточная подача масла в пусковые периоды;
  • заторможенное истечение масла из подшипника;
  • неправильная конструкция подшипникового узла;
  • неблагоприятное распределение сил на подшипники;
  • повышенные кромочные нагрузки;
  • недостаточная жесткость вала и подшипника;
  • неправильный выбор материала вала и подшипника;
  • недостаточная твердость поверхности вала;
  • неправильное соотношение между твердостью вала и подшипника;
  • неправильная макро- и микрогеометрия несущих поверхностей;
  • низкое качество масла;
  • окисление масла в эксплуатации;
  • неудовлетворительная фильтрация масла от механических примесей и твердых продуктов окисления.

У многоопорных валов наиболее частой причиной выхода подшипников из строя являются отклонения от соосности опор или шеек вала и недостаточная жесткость корпуса, несущего опоры.

Устранение этих причин обычно обеспечивает удовлетворительную работу подшипников.

Из основных уравнений гидродинамической теории смазки нельзя делать вывод, что повышение частоты вращения вала и вязкости масла ведет к увеличению несущей способности и надежности подшипника, поскольку в эти уравнения входит рабочая вязкость масла, устанавливающаяся в результате взаимодействия между тепловыделением и теплоотводом.

Повышение частоты вращения, формально увеличивающее характеристику режима, практически нередко снижает ее, так как при высокой частоте вращения увеличивается тепловыделение, вследствие чего рабочая вязкость масла падает. Большие частоты вращения опасны; при конструировании быстроходных подшипников нужно особо тщательно выбирать конструктивные параметры с целью уменьшения тепловыделения.

Увеличение характеристики режима путем применения масел повышенной вязкости также не всегда рационально. Высокая вязкость смазочного материала увеличивает трение и тепловыделение и затрудняет истечение масла из подшипника, вследствие чего температура масляного слоя возрастает, и рабочая вязкость масла падает. В результате несущая способность подшипника при вязком масле может быть меньше, чем при менее вязком. К тому же масло повышенной вязкости затрудняет пуск.

Применение масла высокой вязкости оправдано лишь в тех случаях, когда подшипник работает при температуре, повышенной в результате нагрева извне, например, в подшипниках горячих машин (двигателей внутреннего сгорания), корпуса которых нагреваются от теплоты, выделяющейся при рабочих процессах. Здесь применение масел повышенной вязкости является подчас единственно возможным способом обеспечения надежной работы подшипника.

Несущая способность подшипника резко возрастает с уменьшением критической толщины масляного слоя (за счет уменьшения шероховатости обработанных поверхностей вала и подшипника, повышения поверхностной твердости вала с целью уменьшения износа, увеличения жесткости системы вал—подшипник, применения самоустанавливающихся подшипников, тщательной очистки масла от механических примесей).

Наиболее эффективный способ повышения несущей способности — увеличение диаметра подшипника, так как несущая способность при прочих равных условиях пропорциональна кубу диаметра [см. формулу (252)].