Трения в подшипниках скольжения - причины выхода подшипника из строя

Основной причиной выхода подшипника из строя является его перегрев. Это приводит к выплавлению вкладышей или заеданию изделия. Чтобы минимизировать величину трения и износа, все подшипники смазываются.

Виды трения скольжения, которые могут возникать при работе изделия

• Чистое трение – на трущихся поверхностях полностью отсутствует смазка в любых объёмах (на уровне адсорбированных молекул газа или жидкости).

Это теоретический режим работы, достичь которого можно только после специальной подготовки данных поверхностей, расположенных в вакууме.

• Сухое – проявляется в ситуациях, когда трущиеся поверхности полностью покрыты окисными плёнками, адсорбированными молекулами газов или жидкостей, и соприкасаются по всей длине (вариант, на её значительной части).

Плёночный слой смазки отсутствует. Величина коэффициента трения (0,1-0,3). Режим сопровождается интенсивным износом трущихся поверхностей, их заеданием, выплавлением вкладышей.

• Граничное – предусматривает наличие между трущимися поверхностями тонкого слоя смазки, толщина которого не превышает 0,01 мкм. Последняя обладает эксплуатационными характеристиками, отличными от стандартных объёмных свойств данного материала.

Смазка распределена по трущимся поверхностям неравномерно. Альтернативное наименование, полусухое. Коэффициент трения (0,1-0,25). Выступающие неровности на поверхностях вкладыша и вала соприкасаются на значительной площади. Наблюдается их повышенный износ.

• Смешанное – к данному виду относится ситуация, при которой разные участки трущихся поверхностей работают в различных режимах трения.

Альтернативное наименование, полужидкостное. Трущиеся поверхности разделены тончайшим смазочным слоем, который легко разрушается неровностями последних. В местах разрыва наблюдается контакт «металл по металлу», что приводит к значительному износу. Коэффициент трения равен (0,005-0,10).

• Жидкостное – является оптимальным для обеспечения долговечности и технической исправности подшипника скольжения.

Прямой контакт трущихся поверхностей полностью исключён. Нагрузка между ними передаётся исключительно через слой смазочных материалов достаточной толщины (2,0 – 70,0) мкм. Смазка прилипает к поверхностям и процесс трения фактически переходит между её слоями. Данный режим минимизирует износ деталей и снижает потери на трение. Величина коэффициента составляет 0,001 – 0,005.

• Газовое – трущиеся поверхности разделяются газовым слоем, что минимизирует трение до пренебрежимо малых значений.

Режимы трения, реализуемые наиболее часто

В подавляющем большинстве механизмов и машин, конструкции которых предусматривают наличие подшипников скольжения, реализовано два режима трения, полужидкое (граничное) и жидкое.

Оба варианта предусматривают подвод смазочных материалов к подшипнику в его ненагруженной области (с набегающей стороны). Как правило, это подшипники, имеющие вращающиеся цапфы и клиновый зазор.

Режим полужидкого трения имеет место при работе большей части подшипников скольжения. Изделия, в которых реализовано жидкостное трение, в моменты пуска и остановки, также функционируют в граничном режиме. В связи с этим, в смазочные материалы добавляются специальные присадки, минимизирующие величину трения, и снижающие износ трущихся поверхностей.

Требуемая надёжность функционирования подшипника скольжения в режиме граничного трения достигается:

• правильным подбором материала для изготовления вкладыша и конструктивных параметров подшипника;
• повышением чистоты обработки трущихся поверхностей;
• обеспечением необходимой твёрдости поверхности шейки вала (НКС ≥ 50);
• рациональной организацией подачи смазочных материалов;
• выбором типа смазки.

Пример. Выполнение силицирования либо сульфидирования поверхностей валов увеличивает износостойкость последних в 10-20 раз, снижает вероятность возникновения схватывания и задиров.