Подшипники скольжения: Скользкая эволюция

Подшипник трения скольжения – деталь, без которой не

может работать ни один автомобильный двигатель внутреннего сгорания.

Сегодня автопроизводители используют несколько разновидностей этого

простейшего узла.

Подшипник трения скольжения – деталь, без которой не может работать ни один автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Сегодня автопроизводители используют несколько разновидностей этого простейшего узла.

Первые подшипники трения

скольжения, или, как принято их называть, подшипники скольжения, появились

одновременно с колесницами, гончарными кругами и мельницами. На этом этапе

они были довольно примитивными и представляли собой элементарное отверстие,

в которое вставлялся вал или ось. Совершенствование этой детали изначально

заключалось в улучшении свойств смазки, которая закладывалась в подшипники

для снижения трения. Сначала это были растительные масла, затем животные

жиры и т. д. После изобретения паровой машины начали использовать минеральные

масла.

Теория трения, на которой основывается работа подшипников скольжения

в современной технике, начинает свой отсчет с трудов Леонардо да Винчи,

который в XV веке установил, что сопротивление трения пропорционально

нагрузке на трущиеся поверхности и что у тел с шероховатой поверхностью

сопротивление трению больше. Эти рассуждения впервые подтверждались расчетами.

Разновидности

Эволюция в конечном итоге привела к созданию нескольких типов подшипников

скольжения – гидродинамических (трущиеся поверхности разделяет слой смазки),

работающих в условиях сухого трения (без смазки) и пористых (пропитанных

смазкой).

В первых гидродинамических подшипниках поверхностью трения в корпусе

служил баббит (сплав олова со свинцом). Затем вместо «баббитовой» заливки

стали использовать сменные детали – «вкладыши», которые представляли собой

стальную изогнутую ленту с нанесенным антифрикционным слоем (алюминия,

бронзы, олова или сплава олова и свинца). Для разделения трущихся поверхностей

в зазор между вкладышем и валом под давлением подается масло (в двигателе

– из системы смазки). Образующийся масляный клин разделяет трущиеся поверхности,

уменьшая силу трения и износ деталей.

В узлах, работающих с небольшой нагрузкой, в качестве подшипников трения

применяются так называемые втулки. Изготавливаются они из меди или бронзы.

В зависимости от условий работы их можно разделить на две группы: не нуждающиеся

в смазке и пористые, пропитанные ею. Развитие полимеров позволило значительно

улучшить антифрикционные свойства подшипников данной группы. Так сначала

появились металлополимерные, а затем и полимерные втулки.

Технологии

В настоящее время самыми перспективными считают втулки с волокнами из

углепластика в смеси с фторопластом или полиамидом. Углепластик выполняет

роль каркаса, а фторопласт – сухой смазки.

Металлокерамика тоже отступать не собирается. Используют бронзографит,

пористое железо, пористый железографит, металлополитетрафторэтилен, металлополиоксиметилен.

Одним из основных преимуществ металлокерамических втулок и вкладышей является

наличие в них пор, в которых накапливается смазка. Следует заметить, что

подшипники из металлополитетрафторэтилена и металлополиоксиметилена могут

работать и вовсе без смазки.

Долгое время ученые исследуют возможности нанесения на трущиеся поверхности

тонкого слоя различных веществ, выполняющих роль твердой смазки. Чаще

всего применяют дисульфид молибдена или ультрадисперсный порошок политетрафторэтилена

(фторопласта). Эти же компоненты используются как добавки в моторное масло.

Перспективы

Развитие химии полимеров дает автопроизводителям очень интересные возможности.

Уже существуют подшипники, в конструкции которых металла нет вообще. Их

внутренний рабочий слой выполнен из углепластика, содержащего мелкодисперсный

политетрафторэтилен, а силовая оболочка – из конструкционного стеклопластика.

Кроме высокой износостойкости, небольшой стоимости, способности снижать

шум и вибрации, такие вкладыши обладают высокой стойкостью к воздействию

агрессивной среды, воды и нефтепродуктов. Разрабатываются и гидродинамические

подшипники, работающие с маслом сниженной вязкости. Это позволит уменьшить

потери мощности на прокачивание масла по каналам и на вязкостное трение

в трущейся паре.

Александр Ландарь