Шарнирные подшипники ГОСТ 3635-78: описание, характеристики, преимущества

Шарнирный подшипник представляет собой сборочный узел, который выполняет роль направляющей или опоры для сопряженных поверхностей. Он относится к скользящему типу, в его конструкции не используются тела качения (шарики, ролики и пр.).

Стандартный шарнирный подшипник состоит из корпуса, имеющего сферическую форму, вкладыша из антифрикционного материала и смазывающего устройства, уменьшающего силу трения при работе узла. Между отверстием втулки и рабочим валом имеется зазор, который заполняется смазкой, обеспечивающей свободное скольжение механизмов. Она выполняет несколько функций: уменьшает силу трения, отводит излишки тепла, защищает металл от влаги и коррозии, а также разделяет движущиеся части.

Шарнирные подшипники позволяют передавать классические осевые, наклонные радиальные, а также комбинированные нагрузки через движущийся вал на узел в неподвижных и подвижных соединениях. К первой категории относят узлы, которые обеспечивают единичные сдвиги корпуса относительно вкладыша. Они позволяют компенсировать отсутствие соосности подшипника и вала. Подвижными соединениями называются узлы, которые совершают колебательное или вращательное движение относительно корпуса.

Для уменьшения трения скольжения и увеличения КПД в процессе работы механизма используется система смазывания. Она может быть:
 

• Жидкостной. Вал и вкладка разделяются жидкой смазкой (вода, минеральные или синтетические масла), благодаря чему они либо не контактируют друг с другом вообще, либо лишь в отдельных позициях.
• Газовой. Рабочие поверхности разделены слоем инертного газа или азота (минимальная сила трения).
• Граничной. Вал и подшипник соприкасаются по максимально возможной протяженности, их разделяет лишь тонкая пленка жидкости.
• Сухой. Рабочее кольцо и механизм соединены по всей поверхности, смазка отсутствует.

Для уменьшения трения используют твердые прослойки из дисульфида молибдена или графита, а также пластичные из сульфоната кальция или литиевого мыла.

Виды шарнирных подшипников

Данные узлы делятся на две большие категории: применяемые в подвижных сочленениях и в неподвижных соединениях. Для движущихся узлов разработаны следующие типы подшипников:
 

• Ш — стандартный узел, который не имеет канавок или отверстий для внедрения смазочного материала;
• ШЛ — не имеющий канавок или отверстий, но с разломом наружного кольца;
• ШЛТ — то же, что и ШЛ, но поверхность скольжения в нем состоит из стали/органоволокнита;
• ШП — модель имеет прорезь на корпусе для заправки смазочного материала;
• ШН — не имеет канавок или отверстий, скольжение производится по схеме: сталь — снаружи, металлофторопластовая вставка — внутри;
• ШС — имеет и канавки, и несколько отверстий, через которые можно смазывать внутреннюю вставку;
• ШСЛ — то же, что и ШС, но с поперечным разрезом втулки;
• ШСП — имеет желоб и несколько отверстий для смазки втулки, а также специальный разрез на кольце. Считается наиболее распространенным;
• ШСР — имеет разрез внутренней части в поперечном направлении, а также отверстие для смазывания;
• ШСШ — то же, что и ШС, но с широкой внутренней вставкой;
• ШВХ — имеет специальный хвостовик для фиксации.

Для неподвижного сочленения используются следующие типы узлов:
 

• ШМ — не имеет канавок или отверстий для нанесения смазки;
• ШМП — то же, что и ШМ, но с прорезью на наружной поверхности;
• ШМЛ — то же, что и ШМ, но имеющий продольный разрез наружного кольца.

Также детали делятся по форме рабочего отверстия, направлению восприятия нагрузки, конструкционным особенностям и количеству масляных клапанов. Важно подобрать правильные модели для механизмов, чтобы они служили максимально долго и не приводили к преждевременному износу оборудования.
 

Достоинства и недостатки шарнирных подшипников

К преимуществам данного оборудования относятся:
 

• Высокая надежность. Их ресурс на 50–200% выше, чем у стандартных устройств качения.
• Конструкции способны выдерживать высокие вибрационные и ударные нагрузки.
• Небольшие радиальные размеры помогают экономить место и делать оборудование более компактным.
• Допустима работа в условиях повышенной влажности или в воде (других типах жидкости).
• Широкий температурный диапазон (от -40 до +240 градусов Цельсия).
• Возможность работы с валами большого диаметра, высокая экономичность.
• Возможность регулирования зазора, что позволяет выставить ось вала с высокой точностью.
• Простая и понятная конструкция без движущихся роликов, что облегчает их монтаж и эксплуатацию.
• Возможность установки без демонтажа других деталей за счет разъемной конструкции.
• Механизм может работать без смазки, что облегчает эксплуатацию в неразборных устройствах.

Из недостатков можно выделить лишь пониженный КПД на уровне 95–98%, а также неравномерный износ втулки при нестабильном прилегании рабочего вала.