Podstawowa konstrukcja łożysk ślizgowych umożliwia im jednoczesne przenoszenie dwóch podstawowych rodzajów obciążeń. Mechanizm łożyskowy jest ściśle powiązany z właściwościami fizycznymi filmu oleju smarowego. Oto, jak obsługiwane są te dwa obciążenia:
1. Obciążenie promieniowe: siła podporowa prostopadła do osi
Kiedy szyjka wału się obraca, smar jest wciskany w szczelinę klinową pomiędzy panewką łożyska a szyjką wału, tworząc płynny film oleju kinetycznego. Film olejowy wytwarza ciśnienie, które utrzymuje ciężar czopa wału i zewnętrzne siły promieniowe (takie jak zazębienie przekładni i napięcie paska). Na przykład w łożysku wału korbowego silnika samochodowego film olejowy musi być w stanie wytrzymać wybuchowe uderzenie ruchu tłoka w dół, zapobiegając jednocześnie bezpośredniemu kontaktowi szyjki wału z panewką łożyska.
Kluczowe cechy:
Olej Grubość filmu olejowego: Stabilność filmu olejowego jest kontrolowana poprzez regulację luzu pomiędzy szyjką wału a panewką łożyska, zwykle w zakresie od 0,001 do 0,002 średnicy wału).
Adaptacja mimośrodu: gdy wzrasta obciążenie promieniowe, szyjka osi ulega lekkiemu odchyleniu, a grubość filmu olejowego jest automatycznie dostosowywana w celu utrzymania smarowania. Elastyczność materiału: Płytki łożyskowe są zwykle wykonane z miękkich metali, takich jak stop babbitta, których sprężyste odkształcenie kompensuje błędy produkcyjne i zapobiega miejscowym przeciążeniom.
2. Obciążenie osiowe: ciąg równoległy do wału
Łożyska ślizgowe mogą wytrzymać siły osiowe podkładek oporowych lub końcowego filmu olejowego. Jest to zwykle stosowane w zastosowaniach, w których należy ograniczyć przemieszczenie osiowe (np. sprężarki i turbiny). Płytki łożysk oporowych są zwykle zaprojektowane ze spiralnymi rowkami lub skośnymi powierzchniami, a efekt dynamicznego ciśnienia obrotowego wykorzystuje się do utworzenia filmu olejowego przeciwdziałającego naciskowi osiowemu lub naprężeniu. Na przykład łożyska oporowe w wałach napędowych statków muszą być w stanie wytrzymać ogromny nacisk osiowy generowany przez śrubę napędową i zapobiegać ruchowi wału.
Kluczowe cechy:
Kąt poduszki: Powierzchnia styku pomiędzy płytką oporową a kołnierzem wału jest zaprojektowana pod niewielkim kątem (zwykle od 5 do 15 stopni), aby zrównoważyć ciśnienie filmu olejowego i wycieki.
Segment pływający: Duże łożyska wzdłużne są zbudowane z wielu poduszek, z których każda pływa niezależnie, aby skompensować rozszerzalność cieplną i wahania obciążenia.
Konstrukcja chłodzenia: Ciepło tarcia generowane przez obciążenia osiowe musi zostać rozproszone przez obieg oleju lub zewnętrzny układ chłodzenia, aby zapobiec pęknięciu filmu olejowego. Synergistyczne działanie dwóch ładunków
W rzeczywistych warunkach pracy łożyska ślizgowe często muszą radzić sobie jednocześnie z obciążeniami promieniowymi i osiowymi. Na przykład:
Przekładnia zębata walcowa: Siły zazębienia przekładni są podzielone na składową promieniową (przenoszoną przez łożyska walcowe) i składową osiową (przenoszoną przez łożyska wzdłużne).
Turbina: połączone łożysko turbiny parowej wykorzystuje zintegrowaną konstrukcję-ciągu promieniowego, aby uprościć konstrukcję i poprawić niezawodność.
Napęd śmigłowy: Łożysko rufowe musi wytrzymywać zarówno hydrodynamiczne obciążenie promieniowe, jak i osiowe obciążenie wzdłużne śmigła. Przyjęcie łożysk stożkowych w celu realizacji dwukierunkowego obciążenia.