Подшипник скольжения — это механическое устройство, используемое для уменьшения трения между движущимися частями, и он является важным компонентом большинства двигателей. В двигателях и другом сопутствующем оборудовании часто используются подшипники многих типов, но модели коренного типа часто лучше всего подходят для ситуаций, когда происходит большое движение. Такое устройство можно также назвать радиальным подшипником или подшипник скольжения и обычно состоит из четырех основных частей, которые работают вместе, чтобы выдерживать заданную нагрузку. Обычно они также зависят от регулярной подачи или моторного масла для смазки; без этого они могут изнашиваться, что со временем обычно приводит к проблемам с двигателем. Люди часто обязуются регулярно менять масло в двигателях легковых и грузовых автомобилей, чтобы поддерживать эти движущиеся части в хорошем рабочем состоянии.
Основная цель почти любого подшипника — помочь контролировать движение, и подшипники в категории цапф ничем не отличаются. В этом контексте термин «цапфа» описывает покрытие вала, то есть часть, которая вступает в самый тесный контакт с самим подшипником. В целом такой подшипник работает как движущаяся часть, поддерживающая быстро вращающийся коленчатый вал внутри блока двигателя. Это также помогает преобразовать возвратно-поступательное линейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатунных шеек. Рядный четырехцилиндровый двигатель обычно имеет коренной подшипник на каждом конце плюс один между каждым цилиндров, всего пять, и по одному шатунному подшипнику на каждый поршень, всего четыре .
Четыре основные части этого типа подшипника: шейка вала; съемные половинки вкладыша подшипника, обычно стальные с футеровкой из мягкого сплава; половинки опор вкладышей подшипников; и масло, которое фактически обеспечивает работу подшипника. Поскольку большинство коленчатых валов либо литые, либо кованые, они, как правило, представляют собой цельную деталь, а шейки подшипников обрабатываются в грубой форме, которая получается в процессе литья или ковки. Вкладыши и опоры разделены ровно пополам в нижней части блока цилиндров, что позволяет вставить коленчатый вал в верхние полукольца блока. Крышки, из которых состоят нижние полукольца каждого подшипника, затем привинчиваются на место под коленчатым валом, так что каждый коренной подшипник коленчатого вала и шатунная шейка полностью окружены поверхностью подшипника, которая плотно прилегает друг к другу.
Результирующие зазоры подшипников в идеале составляют от десятитысячных до тысячных долей дюйма (от тысячных до сотых долей миллиметра), а шейки практически идеально круглые. Отверстия и канавки в каждом вкладыше коренного подшипника позволяют моторному маслу под давлением, поступающему из масляных камбузов в блоке двигателя, заливать каждый подшипник маслом, которое постоянно вытекает из подшипников и возвращается в масляный поддон. Помимо создания тонкой скользкой пленки, предотвращающей контакт металла с металлом, масло также выполняет несколько других функций. Во-первых, он гидравлически заполняет зазор подшипника, обеспечивая эффект вязкостного демпфирования. Он также охлаждает металлические опорные поверхности во время циркуляции.
Однако это масло само по себе не попадает в подшипник; его нужно поддерживать. Владельцам двигателей обычно приходится регулярно проверять уровень жидкости, чтобы убедиться, что в деталях есть все необходимое для поддержания надлежащего уровня смазки. Вал забирает масло из резервуара и распределяет его по своей длине.
Профессионалы-автомобилисты обычно считают подшипники скольжения подшипниками скольжения, а не подшипниками качения, такими как шариковые подшипники. Несмотря на эту классификацию, вал, вращающийся в подшипнике скольжения, фактически отделен от металлической поверхности подшипника чрезвычайно тонкой пленкой непрерывно подаваемого моторного масла, которая предотвращает контакт металла с металлом. Таким образом, он позволяет нормально контактировать с коленчатым валом только маслом, что объясняет долгий срок службы двигателей, которые регулярно заменяют масло.
Подшипник скольжения имеет ряд преимуществ перед другими типами подшипников при условии, что он имеет постоянный запас чистого высококачественного моторного масла. Во-первых, он выдерживает высокие нагрузки и скорости, поскольку контакт металла с металлом минимален из-за масляной пленки. Эти подшипники также чрезвычайно прочны и долговечны, а из-за демпфирующего эффекта масляной пленки они также могут помочь обеспечить тихую и плавную работу двигателей. Отчасти из-за этих неотъемлемых преимуществ этот тип подшипников используется не только в поршневых двигателях, работающих на бензине и дизельном топливе. Это обычно встречается во многих высокоскоростных устройствах с высокой нагрузкой, включая ряд промышленных машин и турбин.
