Принцип действия гидростатического подшипника можно пояснить простым примером. На строго горизонтальном столе лежит плоский стальной лист с бортиками по краям, залитый маслом. Бортики не дают маслу растекаться и тем поддерживают постоянную толщину пленки. На поверхность масла кладется плоская стальная пластина меньших размеров. Оказывается, что сначала эту пластину легко сдвинуть, т.е. сила трения очень мала. Но вскоре сила, необходимая для того, чтобы сдвинуть пластину, становится все больше и больше. Это объясняется уменьшением толщины масляной пленки под пластиной, погружающейся под действием собственного веса. Через некоторое время пластина ляжет на дно и установятся условия граничного трения. Значительного улучшения можно добиться, если для восполнения потерь масла, выдавливаемого из-под пластины, подводить в зазор масло под давлением. Расход масла и его давление, необходимые для поддержания жидкой пленки заданной толщины, легко рассчитать, если известны площадь пластины, вязкость масла и внешняя нагрузка.

Двухсотдюймовый телескоп Паломарской обсерватории в штате Калифорния равномерно поворачивается в таких гидростатических подшипниках со скоростью один оборот в сутки под действием часового электродвигателя мощностью 60 Вт. Общий коэффициент трения системы в целом не превышает 0,000004.

Гидростатический принцип применяется в промышленности для снижения трения в опорных подшипниках тяжелого механического оборудования, а также в подпятниках вертикальных турбогенераторов. В последнем случае удобен ступенчатый упорный подшипник (рис. 10). Осевая нагрузка воспринимается масляным слоем благодаря подаче масла под высоким давлением P₀ в небольшую выемку A в торце вала B. Масло растекается радиально и вытекает наружу по краям C. На том же принципе работают ступенчатые подпятники ультрацентрифуг, развивающих очень высокие скорости вращения, но в них для смазки используется не масло, а сжатый воздух..

(13.16 Кб)

Смазочным материалом может служить твердое вещество (например, графит), жидкость (скажем, жидкое масло) либо смесь масла с мылом – т.н. консистентная смазка. Кроме того, в качестве смазочных материалов используются многочисленные смеси жидких масел с различными добавками и присадками.

Твердые смазочные материалы. Наиболее известным из короткого перечня твердых смазочных материалов является графит – темный минерал с жирным блеском, маслянистый на ощупь. Он встречается в природе, а также производится в электропечах. Синтезированный продукт не менее чем на 99% состоит из чистого углерода. В коллоидной форме, диспергированный в воде или масле, он применяется в особых случаях при очень высоких температурах. Основное достоинство графита, пожалуй, в том, что он образует прочные пленки на трущихся поверхностях, благодаря чему применяется в смеси с маслом при «обкатке» многих машин и механизмов, а также при обработке металлов.

К твердым смазочным материалам относится также сульфид молибдена, который применяется как сухое поверхностное покрытие и как добавка к маслам и консистентным смазкам. Его смазывающее действие обусловлено, по-видимому, слабыми связями между атомами серы и молибдена и взаимным скольжением слоев атомов серы и молибдена.

Из пластиковых твердых смазочных материалов наиболее известен политетрафторэтилен, называемый также тефлоном. Это весьма инертный материал с коэффициентом трения ок. 0,05. Если очень мелкие частицы тефлона диспергировать в фенольном полимере, а затем пульверизацией нанести на металлическую поверхность и подвергнуть отверждению, то получается прочное тефлоновое покрытие с малым коэффициентом трения, необычайно стойкое к износу и истиранию. Тефлон широко применяется в промышленности, а также как покрытие для кухонной посуды, не допускающее пригорания.

Жидкие смазочные материалы. Масла как смазочные материалы делятся на три группы: 1) нелетучие, или жирные; 2) углеводородные, или минеральные; и 3) синтетические масла. Масла первой группы не могут быть перегнаны (при атмосферном давлении) без разложения. Все они животного или растительного происхождения и, как показывает химический анализ, состоят, как правило, только из углерода, водорода и кислорода. Масла второй группы называются минеральными, так как они получаются из нефти, или углеводородными, поскольку состоят только из углерода и водорода. Синтетические масла – это особые химические соединения.

назад   дальше