Что такое вкладыш и его основная функция
Вкладыш — это сменная рабочая деталь, которая является ключевым элементом подшипника скольжения. Именно на его внутреннюю поверхность опирается вращающаяся часть механизма — цапфа вала или оси. Таким образом, вкладыш принимает на себя нагрузку и обеспечивает скольжение с минимальным трением, защищая более дорогие и сложные детали механизма от износа.
Конструктивные особенности и регулировка
В машиностроении, например в опорах шпинделей металлорежущих станков, широко применяются вкладыши с конической наружной поверхностью. Их главное преимущество — возможность точной регулировки рабочего зазора между валом и вкладышем. Это достигается за счёт осевого перемещения втулки, в которую он установлен: при движении втулки вкладыш сжимается или разжимается, меняя свой внутренний диаметр.
Типичная конструкция такого регулируемого вкладыша включает несколько продольных надрезов и одну сквозную прорезь. При затягивании крепёжных гаек деталь сжимается, уменьшая зазор. Однако у этой классической схемы есть конструктивный недостаток: при сжатии внутренняя поверхность вкладыша может деформироваться, теряя идеальную цилиндрическую форму, что негативно сказывается на точности вращения.
Совершенствование конструкции
В современных подшипниках этот минус успешно нивелирован. В усовершенствованных вкладышах грани продольной прорези выполняются наклонными. В саму прорезь устанавливаются два специальных болта с клиновидными головками. В процессе регулировки эти болты не сжимают, а, наоборот, распирают вкладыш изнутри, плотно прижимая его к конической поверхности корпуса (втулки). Этот метод обеспечивает более равномерное распределение усилия и позволяет внутренней поверхности вкладыша сохранять правильную геометрическую форму, что критически важно для высокой точности оборудования.
Существует и альтернативный метод регулировки, применяемый когда шпиндель станка имеет коническую шейку. В этом случае необходимый зазор устанавливается путём осевого перемещения либо самого шпинделя, либо вкладыша относительно него.
Материалы для изготовления вкладышей
Выбор материала для вкладыша определяется условиями его будущей работы: нагрузками, скоростями, наличием смазки и требуемым ресурсом. Основными материалами являются:
- Специальные стали — для высоконагруженных узлов.
- Легированные чугуны особых марок — обладают хорошими антифрикционными свойствами.
- Латунь и другие медные сплавы — применяются при умеренных нагрузках, имеют хорошую теплопроводность.
- Высокопрочные полимеры (пластмассы) — такие как капролон, фторопласт или винипласт. Эти материалы часто не требуют жидкой смазки, устойчивы к коррозии и обладают низким коэффициентом трения.
Области применения
Помимо станкостроения, вкладыши являются неотъемлемой частью крупных и ответственных механизмов. Яркий пример — радиальные подшипники жидкостного трения в мощных паровых турбинах. Здесь используются массивные стальные или чугунные вкладыши, рабочая поверхность которых для улучшения антифрикционных свойств заливается слоем баббита (специального подшипникового сплава). Для обеспечения жёсткости и надёжности такие вкладыши дополнительно стягиваются в корпусе специальными силовыми болтами.