Подшипники скольжения и материалы для них

Размещено на http://allbest.ru

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения -- это опоры вращающихся деталей, работающие в условиях скольжения поверхности цапфы по поверхности подшипника.

По направлению воспринимаемых нагрузок подшипники скольжения разделяют на две основные группы: радиальные, предназначенные для восприятия нагрузок, перпендикулярных к оси вала, и упорные для восприятия осевых нагрузок. При совместном действии радиальных и относительно небольших осевых нагрузок преимущественно применяют совмещенные опоры, в которых осевые нагрузки воспринимаются торцами вкладышей. Применяют также подшипники скольжения вместе с подпятниками качения.

Для работы без износа или с малым износом подшипники должны смазываться. Доминирующее распространение имеют подшипники с жидкостной смазкой, которым в общей части посвящена настоящая глава. Применяют также подшипники из самосмазывающихся материалов, с твердосмазочными покрытиями, с пластичными и газообразными смазочными материалами.

Для того чтобы между трущимися поверхностями мог длительно существовать масляный слой, в нем должно быть избыточное давление, которое самовозникает в слое жидкости при вращении цапфы (гидродинамическая смазка) или создается насосом (гидростатическая смазка). Основное практическое применение имеют подшипники с гидродинамической смазкой.

Вращающийся вал под действием внешней нагрузки занимает в подшипнике эксцентричное положение. Масло увлекается в клиновой зазор между валом и вкладышем и создает гидродинамическую поддерживающую силу (рис. 1, а) Гидродинамическое давление по длине подшипника распределяется неравномерно (рис. 1, б). При отсутствии начальных и упругих перекосов цапфы в подшипнике давление масла вследствие торцового истечения изменяется по параболе с показателем степени 2,2...2,3 и снижается до нуля у концов подшипника. При перекосах эпюра распределения давления становится несимметричной (штриховая линия на рис. 1).

Гидродинамическую смазку в подшипниках можно обеспечить в очень широком диапазоне условий работы, кроме очень малых скоростей.

Рис. 1. Эпюры гидродинамического давления в подшипнике: а -- по окружности; б -- по длине

Области применения. Подшипники скольжения в современном машиностроении значительно меньше применяются, чем подшипники качения. Однако они сохранили некоторые важнейшие области, где имеют преимущественное или равное применение с подшипниками качения. Широко применяют:

1. Подшипники, которые необходимо по условиям сборки выполнять разъемными (например, для коленчатых валов).

2. Подшипники особо тяжелых валов, для которых может потребоваться индивидуальное изготовление подшипников качения и они могут оказаться существенно дороже.

3. Подшипники, подверженные большим вибрационным нагрузкам и ударам, которые применяют из-за значительного демпфирующего действия масляного слоя и способности воспринимать ударные нагрузки.

4. Подшипники, требующие очень малых диаметральных размеров, в частности подшипники близко расположенных валов.

5. Подшипники для особо точного и равномерного вращения и точного поворота -- гидростатические.

6. Подшипники для особо высоких частот вращения -- газовые и электромагнитные.

Кроме того, подшипники скольжения применяют во вспомогательных тихоходных малоответственных механизмах.

Конструкции подшипников. Подшипник скольжения состоит из корпуса, вкладышей, поддерживающих вал, а также смазывающих и защитных устройств.

Корпус подшипника может представлять собой отдельную литую или сварную деталь, присоединяемую к машине (рис. 2) или выполняться за одно целое с неподвижной корпусной деталью (например, с рамой машины) или с подвижной деталью (например, с шатуном).

Корпуса подшипников выполняют цельными или разъемными (см. рис. 2).

Размещено на http://allbest.ru

Рис. 2. Подшипник с разъемным корпусом

Цельные корпуса проще в изготовлении и жестче, чем разъемные. Зато они требуют осевого монтажа вала, что для тяжелых валов представляет существенные трудности. Поэтому цельные корпуса применяют для валов небольших диаметров. Для коленчатых валов они неприменимы. Иногда корпуса подшипников выполняют с фланцами. При разъемах корпуса облегчается монтаж валов, такие корпуса допускают регулирование зазоров в подшипнике сближением крышки и корпуса. Разъемные корпуса имеют основное применение в машиностроении, особенно в тяжелом.

Корпуса и крышки выполняют параллельным основанию или перпендикулярным нагрузке.

Стык надо выполнять таким, чтобы давление распределялось по нему равномерно. Иначе при затяжке крепежных винтов возможна деформация крышки, ведущая к искажению рабочей поверхности. Во избежание боковых смещений крышки относительно корпуса плоскость разъема выполняют ступенчатой или предусматривают центрирующие штифты.

Вкладыши применяют для того, чтобы не выполнять корпуса подшипников из дорогих антифрикционных материалов, для возможности замены после износа.

Рис. 3. Вкладыши подшипников:

а -- втулка; б -- вкладыш из двух половин с заливкой; в -- вкладыш из ленты

Вкладыши в неразъемных подшипниках изготовляют в виде втулок (рис. 3, а), а в обычных разъемных подшипниках -- из двух половин (рис. 3, б).

Вкладыши за срок службы изнашиваются на глубину, измеряемую как максимум, в десятых долях миллиметра. Однако выполнять вкладыши такой толщины нельзя по условию их прочности и по техническим возможностям. Поэтому вкладыши обычно выполняют биметаллическими; тонкий антифрикционный слой в них наплавлен на стальную, чугунную, а в ответственных подшипниках -- на бронзовую основу. Мягкие антифрикционные материалы -- баббиты и свинцовые бронзы -- применяют исключительно в виде покрытий.

В мелкосерийном и единичном производстве наряду с биметаллическими вкладышами иногда применяют также более простые в изготовлении сплошные вкладыши из антифрикционных материалов средней и высокой прочности (из антифрикционных чугунов, текстолита, прессованной древесины).

Толщина литого вкладыша, устанавливаемого в корпус, d_B = (0,035...0,05)d + 2,5, где d -- диаметр цапфы, мм.

Толщина заливки .

Уменьшение толщины заливки баббитом резко повышает сопротивление усталости слоя.

Толщина полиамидного вкладыша = (0,04...0,05)d + 1, мм; толщина пластмассового покрытия (0,015...0,02)d.

В массовом производстве вкладыши штампуют из ленты, на которую нанесен антифрикционнй материал (рис. 3, в). Это приводит к значительному уменьшению расхода цветных металлов (в 3...10 раз), многократному сокращению трудоемкости (до 10 раз) и повышению качества подшипников.

Переход на централизованное изготовление стандартизованных вкладышей из ленты является важнейшей технологической тенденцией развития производства подшипников скольжения.

В некоторых западных странах имеется мощная промышленность подшипников скольжения, аналогичная промышленности подшипников качения. Антифрикционный слой наносится на ленту заливкой или спеканием порошков на ленте (бронзы) или совместной прокатной (алюминиевые сплавы).

Толщина ленты составляет 1,5...2,5 мм с антифрикционным слоем толщиной 0,2...0,3 мм. Вкладыши устанавливают в корпуса с натягом и предохраняют от проворачивания установочными штифтами

Одним из возможных направлений развития подшипников скольжения может явиться выполнение их в виде отдельных агрегатов, включающих кольцо, насаживаемое на вал и образующее цапфу (по аналогии с подшипниками качения).

Простейшим примером могут служить так. называемые шарнирные подшипники для качательного движения, стандартизованные и изготовляемые подшипниковой промышленностью (рис. 4).

Рис. 4. Шарнирный подшипник

К агрегатным подшипникам могут быть отнесены подшипники с жидкостной смазкой для валков прокатных станов (рис. 5).

Валки своими конусными шейками входят в конусные втулки, которые образуют собой цапфу. Это позволяет легко менять валки.

Существенное влияние на работоспособность оказывает выбор оптимального отношения длины подшипника l к диаметру d. Увеличение длины подшипника приводит к уменьшению среднего давления в подшипнике, но к резкому увеличению кромочных давлений и повышению температуры из-за местных сближений поверхностей и худшего охлаждения. Уменьшение отношения l/d ниже некоторого предела приводит к усиленному вытеканию масла через торцы подшипника и к снижению несущей способности.

Рис.5 Подшипник с жидкостной смазкой валов прокатных станов

Отношение l/d берут малым при стесненных осевых габаритах, малых зазорах и больших скоростях и тем большим, чем меньше начальные и упругие перекосы валов в подшипниках.

В связи с повышением скоростей машин наблюдается закономерная тенденция уменьшения отношения l/d.

В коротких подшипниках скольжения, изготовляемых почти в габаритах подшипников качения, l/d = 0,3...0,4; в подшипниках быстроходных поршневых двигателей внутреннего сгорания (автомобильных) 0,5...0,6; в подшипниках дизелей 0,5...0,9; в подшипниках с жидкостной смазкой прокатных станов 0,6...0,9; в подшипниках общего машиностроения оно иногда доходит до 1,5.

Оптимальное отношение l/d для большинства стационарных машин равно 0,6...0,9. Более высокие значения отношения оправданы только в случаях высоких требований к демпфированию колебаний, особо высокой жесткости валов или самоустанавливающихся конструкций подшипников.

Важным условием хорошей работы подшипников являются малые перекосы осей цапфы и подшипника под нагрузкой. Особенно опасны кромочные давления при выполнении вкладышей из твердых материалов -- чугуна и твердой бронзы.

Рис. 6. Схемы самоустанавливающихся подшипников

Для уменьшения влияния перекосов целесообразно применять самоустанавливающиеся подшипники, в которых вкладыши выполняют со сферической опорной поверхностью, описанной из центра подшипника (рис.6, а). Иногда применяют опору в виде узкого пояска с малой угловой контактной жесткостью (рис. 6, б). Обычно самоустанавливающиеся подшипники применяют при невозможности точной установки, например, при монтаже на разных основаниях или при больших упругих деформациях валов.

Уменьшить кромочные давления можно также расточкой вкладыша не по цилиндрической поверхности, а по поверхности гиперболоида вращения с разностью диаметров по торцам и в середине порядка 0,03...0,05 мм. Иногда скашивают кромки примерно на такую же глубину. Регулирование зазора применяют для установления оптимального зазора в прецизионных подшипниках (на заводе-изготовителе) и для компенсации износа при ремонтах.

Разъемные подшипники регулируют, сближая вкладыши (см. рис. 2) путем: а) уменьшения толщины прокладок между ними; б) снятия металла с поверхностей контакта крышки и корпуса.

Неразъемные подшипники для валов с цилиндрическими цапфами регулируют путем радиального деформирования вкладышей (рис. 7). Для этого вкладыши выполняют с конической наружной поверхностью и при помощи гайки перемещают в осевом направлении в коническом отверстии корпуса. Вкладыш сжимается по трем образующим. Особенность конструкции подшипника заключается не только в тонком регулировании зазора, но и в создании в трех местах по окружности суживающихся зазоров, а следовательно, трех масляных клиньев, которые обеспечивают хорошее центрирование вала и безвибрационную работу.

Для облегчения регулирования подшипников можно цапфы выполнять коническими. Такие подшипники регулируют путем относительного осевого перемещения вкладыша или вала.

В некоторых тяжелых машинах подшипники должны позволять регулировать положение оси вала, что достигается специальными подкладками.

Рис. 7. Подшипник трехклиновым с регулированием зазоров

Форму расточки вкладышей обычно выбирают круглой цилиндрической, как наиболее простой для изготовления. Однако круглая форма не является оптимальной. Несущая способность подшипников при сохранении постоянства вязкости масла резко растет с уменьшением зазора, но при уменьшении зазора растет теплообразование и температура, а вязкость сильно падает. Поэтому современные подшипники для тяжелых нагрузок, например, в прокатных станах растачивают из двух раздвинутых центров, чтобы обеспечить малые углы клина и, следовательно, большую несущую способность масляного слоя при отсутствии повышенного теплообразования в ненагруженной зоне. Для улучшения охлаждения предусматривают карманы в виде расточек большого радиуса.

В быстроходных подшипниках вследствие большой несущей способности масляного клина шейки валов занимают положения, близкие к концентричному, при котором жесткость масляного клина мала и возникает опасность вибраций. Поэтому прецизионные быстроходные подшипники выполняют с несколькими сужениями зазоров и, следовательно, с несколькими масляными клиньями по окружности. Это обеспечивает центрирование вала и безвибрационную работу. Сужения зазоров достигают:

а) при изготовлении вкладышей, например, приданием рабочей поверхности «лимонной» формы расточкой вкладышей с прокладкой в стыке между ними, которую потом вынимают;

б) местным упругим деформированием по нескольким образующим (см. рис. 7).

Подшипниковые материалы

Антифрикционные свойства трущихся пар зависят от сочетания материалов вала, подшипника и смазки.

Подшипниковые материалы выбирают в применении к работе в паре со стальными или реже чугунными цапфами валов. В связи с тем, что стоимость валов, как правило, значительно выше стоимости вкладышей (особенно таких валов, как коленчатые и другие коренные валы), они должны изнашиваться меньше, чем вкладыши. Подшипники работают тем надежнее, чем выше твердость шеек валов. Шейки, как правило, закаливают. Под быстроходные подшипники шейки закаливают (после цементации) до высокой твердости 55...60 HRC_Э или азотируют.

К подшипниковым материалам могут быть предъявлены комплексные требования, соответствующие основным критериям работоспособности подшипников, а именно: а) низкому коэффициенту трения в паре с материалом шейки вала; б) износостойкости; в) сопротивлению усталости.

Эти комплексные требования можно выполнить, если будут обеспечены следующие основные свойства подшипниковых материалов:

а) теплопроводность, обеспечивающая интенсивный теплоотвод от поверхностей трения, и малый коэффициент линейного расширения во избежание больших изменений зазоров в подшипниках;

б) прирабатываемость, обеспечивающая уменьшение кромочных и местных давлений, связанных с упругими деформациями и погрешностями изготовления;

в) хорошая смачиваемость маслом и способность образовывать на поверхностях стойкие и быстро восстанавливаемые масляные пленки;

г) коррозионная стойкость;

д) малый модуль упругости.

Кроме того, существенное значение имеют технологические свойства: литейные, хорошая обрабатываемость резанием и т. д.

Хорошей работе антифрикционного материала благоприятствует структура баббитов, характеризуемая пластической основой с более твердыми, вкрапленными в нее составляющими.

Подшипниковые антифрикционные материалы по химическому составу делят на три группы:

а) металлические -- баббиты, бронзы, сплавы на цинковой основе, сплавы на алюминиевой основе, антифрикционные чугуны;

б) металлокерамические;

в) неметаллические -- пластмассы, древесные пластики, резины и др.

Металлические материалы. Баббиты -- давно применяемые в технике высококачественные подшипниковые сплавы на основе олова или свинца, характеризуемые низкой твердостью (применяют только в качестве заливки или тонкослойных покрытий), хорошей прирабатываемостью и относительно низкими требованиями к твердости шеек вала и к состоянию трущихся поверхностей.

Недостатки баббитов -- относительно невысокое сопротивление усталости, ограничивающее их применение в машинах ударного действия и в быстроходных поршневых машинах.

При высоких скоростях и давлениях применяют высокооловянные баббиты Б83, Б88, допускающие работу при давлениях до p = 20 МПа и = 75 МПам/с. Во избежание выплавления баббиты применяют при температурах до 110°С. Характерные примеры применения: в подшипниках паровых турбин, мощных электрических генераторов и двигателей. Высокооловянные баббиты вызывают минимальный износ цапфы.

К числу давно применяемых в машиностроении подшипниковых сплавов относятся оловянно-свинцовые баббиты Б16 и БН, близкие по своим свойствам к высокооловянным ( МПа, 30МПам/с).

Для тонкослойных покрытий, в частности в автомобилях, применяют баббит СОС 6-6 (88 % свинца, 6 % олова и 6% сурьмы). Предусматривается металлокерамический подслой, спеченный из порошка с 40% никеля и 60% меди на стальной основе. При этом обеспечивается хорошее сцепление слоев, так как металлокерамический подслой пропитывается баббитом, образуя с ним сильно увеличенную поверхность сцепления; подслой также диффундирует в стальную основу. Этот баббит имеет повышенное сопротивление усталости, обеспечивает в связи с отсутствием твердых составляющих малый износ цапф и допускает высокопроизводительную технологию изготовления вкладышей (штамповкой из ленты).

К числу баббитов, применяемых для тонкослойных покрытий, относятся также баббиты БК2 с добавкой переплава.

Безоловянные кальциевые баббиты БК2 обладают вполне удовлетворительными антифрикционными свойствами; они хорошо работают при ударных нагрузках и повышенных температурах; их широко применяют в машинах железнодорожного транспорта и дизелях.

Бронзы. Универсальными антифрикционными свойствами обладают оловянные и оловянно-цинково-свинцовые бронзы. Широко известна универсальная оловянно-фосфористая бронза БрО10Ф1, особо эффективная при высоких давлениях и средних скоростях. Применение ее ограничивается большим содержанием олова. К числу оловянно-цинково-свинцовых бронз относятся БрО4Ц4С17 и БрО4Ц7С5.

При высоких скоростях и давлениях (до р = 30 МПа) и, в частности, при переменных нагрузках, характерных для двигателей внутреннего сгорания, применяют свинцовую бронзу БрС-30, обладающую повышенным по сравнению с высокооловянными баббитами сопротивлением усталости. Свинцовая бронза предъявляет гораздо более высокие, чем баббиты, требования к твердости цапф (обязательна закалка) и к шероховатости поверхностей цапф и вкладышей, а также к смазочным маслам, так как окисленные масла вызывают коррозию.

Износ цапф -- больше, чем при баббитовых вкладышах. Увеличением содержания свинца до 35% можно уменьшить износ. Свинцовую бронзу наносят на ленту, из которой штампуют вкладыши, или заливают во вкладыши. В связи с опасностью коррозии применение свинцовой бронзы несколько сокращается.

В ответственных подшипниках рабочую поверхность вкладыша покрывают тонким приработочным слоем из сплава свинца с оловом, индия или олова. антифрикционный подшипник скольжение гидродинамический

При значительных давлениях и малых скоростях в условиях работы с закаленной цапфой вала применяют алюминиево-железистую бронзу.

Важную группу составляют подшипниковые сплавы на основе алюминия, характерные высокой теплопроводностью, обеспечивающей меньшую температуру и соответственно меньшее изменение вязкости масла. Они обладают высокой коррозионной стойкостью и сопротивлением усталости, а также экономичны вследствие низкой стоимости исходного материала.

Безоловянные алюминиевые подшипниковые сплавы обладают достаточно высокими антифрикционными свойствами, но при высоких скоростях обладают недостаточным сопротивлением задирам, чувствительны к загрязнению масла, а также имеют повышенный коэффициент линейного расширения. В СССР наибольшее распространение из этих сплавов получил сплав АСМ, широко применяемый для подшипников тракторных двигателей.

Наиболее перспективными считают алюминиево-оловянные антифрикционные сплавы, обладающие высокими антифрикционными свойствами и сопротивлением усталости. Применяют сплавы АО9-2 (9% олова, 2% меди, заготовки -- литье, монометалл), АО9-2Б (литье, биметалл), АО9-1 и АО20-1 (прокат, биметалл). Эти сплавы обеспечивают оптимальную структуру и способны в режимах масляного голодания образовывать на поверхностях цапф защитную пленку из олова. Например, сплавы АО9-1 и АО9-2 успешно применяют в подшипниках двигателей внутреннего сгорания тепловозов, судов, тяжелых тракторов.

Из цинковых подшипниковых сплавов распространен сплав ЦАМ 10-5 (10% алюминия, 5% меди, остальное цинк). Благодаря своим достаточно хорошим антифрикционным свойствам, недефицитности исходных материалов, невысокой стоимости и простоте изготовления его широко применяют вместо баббитов типа Б16 и бронз.

К недостаткам сплава относятся плохая прирабатываемость, а потому повышенные требования к точности поверхностей и большой коэффициент линейного расширения. Наибольшая допустимая температура подшипника 80°С. Сплав применяют для заливки или для изготовления целых вкладышей.

В последнее время начали применять сплав ЦАМ 9-1,5, для которого разработана технология изготовления биметаллической ленты. Испытания показали высокую износостойкость сплава.

Все большее распространение получают полиметаллические многослойные подшипники.

В частности, для автомобильных двигателей применяют подшипники, имеющие стальную основу, слой свинцовистой бронзы толщиной 0,25 мм, служащий податливой подушкой с хорошей теплопроводностью и сопротивлением усталости, весьма тонкий слой никеля или сплава меди с цинком во избежание диффузии олова и, наконец, поверхностный антифрикционный, хорошо прирабатывающийся слой олово -- свинец толщиной 25 мкм.

Для тихоходных умеренно нагруженных подшипников можно применять антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585-79). Твердость цапфы вала должна быть обязательно выше твердости чугунных вкладышей на (20...40) НВ. Должны быть обеспечены тщательный монтаж и минимум перекосов, тщательная приработка с постепенным повышением нагрузки, бесперебойная смазка.

Допускаемые давления резко снижаются с ростом скорости. Это иллюстрируется приводимыми ниже допускаемыми давлениями р, МПа (в числителе) при скорости , м/с (в знаменателе): для чугунов АЧС1 p/ равно 2,5/5 и 9/02, для АЧС2 -- 0,1/3 и 9/0,2; для АЧС3 -- 6/0,75; для АЧС4 -- 15/05; для АЧС5 -- 20/1 и 30/04; для АЧС6 -- 9/4.

Металлокерамические материалы. Эти материалы, изготовляемые из порошков путем прессования и спекания в защитной атмосфере, применяют в связи с их удовлетворительной работой при скудном смазывании. Материалы имеют пористую структуру с объемом пор 15...35 %, который заполняется маслом (путем специальной пропитки вкладышей горячим маслом).

Широкое применение имеют железографитовые вкладыши, содержащие 1... 3% графита (остальное железо). Применяют также бронзографитовые вкладыши, содержащие 10% олова, 1...4% графита (остальное медь), но они по своим свойствам мало отличаются от значительно более дешевых железографитовых вкладышей. Обработка резанием не рекомендуется; возможно калибрование.

Основная область применения этих материалов -- самосмазывающиеся подшипники, в которых трудно или невозможно обеспечить надежную смазку обычными средствами.

При низких режимах работы металлокерамические подшипники могут в течение длительного времени работать, получая масло из пор вкладышей. Для железографитовых подшипников со средней пористостью 20...25 % при спокойной нагрузке допускается:

Неметаллические материалы. Из неметаллических материалов для вкладышей подшипников применяют:

а) пластмассы;

б) прессованную древесину, (лигностон);

в) твердые породы дерева (бокаут, самшит, дуб и др.);

г) резину;

д) графитовые материалы.

Существенная особенность большинства неметаллических подшипниковых материалов в связи с их низкой теплопроводностью состоит в том, что для них лучшим смазочным материалом является вода, обеспечивающая хорошее охлаждение. Только при малых скоростях и больших давлениях необходимо масло или эмульсия.

При использовании воды во избежание коррозии вала в подшипник перед остановкой вводят пластичный смазочный материал (например, солидол) или на вал наносят покрытие из коррозионностойкой стали.

Причины применения неметаллических материалов: а) отсутствие химического сродства с материалом вала; б) хорошая прирабатываемость; в) мягкие продукты износа; г) возможность эффективного использования в качестве смазочного материала воды или другой жидкости, являющихся рабочей средой в машине.

Основные области применения пластмассовых вкладышей в подшипниках:

1) при невозможности применять жидкий смазочный материал и необходимости обеспечивать полную или частичную самосмазываемость (подвески автомобиля, подшипники некоторых химических и текстильных машин);

2) при смазывании рабочей средой (погружных насосов, некоторых пищевых машин);

3) в тяжелых тихоходных машинах, в которых не всегда обеспечивается жидкостная смазка, что связано с частыми пусками и остановками, с низкими скоростями, повышенными местными давлениями из-за упругих деформаций или технологических погрешностей.

В подшипниках, постоянно работающих в условиях жидкостной смазки, применять пластмассы нецелесообразно. Это связано с низкой теплопроводностью пластмасс, большим коэффициентом линейного расширения, разбуханием от поглощаемой влаги и, наконец, с худшим состоянием поверхности.

В трущихся парах с пластмассой жидкостная смазка возникает при больших скоростях скольжения, чем в металлических.

Исключение составляют подшипники с пористым бронзовым поверхностным слоем на стальной основе, пропитанным фторопластом-4 и свинцом, с добавками графита и двусернистого молибдена. Этот материал благодаря тонкому слою фторопласта-4 и его высоким антифрикционным свойствам почти не имеет недостатков, свойственных пластмассовым подшипникам. Вместе с тем он имеет ряд существенных достоинств: самосмазываемость, что повышает надежность подшипников и позволяет при легких режимах работать без смазочного материала, возможность работы в широком диапазоне температур (от очень низких до очень высоких), химическую стойкость.

К числу самосмазывающихся подшипниковых материалов, позволяющих работу без жидкого смазочного материала, относится аман -- материал на основе специальных смол с наполнителем. Детали из амана изготовляют методами горячего прессования. Максимально допустимое давление до 5...6 МПа.

Текстолит, древесно-слоистые пластики и прессованная древесина -- давно известные антифрикционные материалы. Их применяют в тяжелом машиностроении (в подшипниках шаровых мельниц, блюмингов и крупносортных станов горячей прокатки). В этих машинах не требуется высокая точность, а податливость этих материалов благоприятна для смягчения динамических нагрузок. Опытные данные показывают, что долговечность этих подшипников больше, чем бронзовых. Слоистые материалы лучше работают торцовыми поверхностями.

Полиамидные (капроновые) вкладыши обладают хорошей технологичностью и достаточно высокими антифрикционными свойствами капрона. Антифрикционные свойства капрона значительно повышаются от добавления дисульфида молибдена и графита.

Скорость изнашивания капрона в условиях трения при ограничной смазке в 3...4 раза ниже скорости изнашивания бронзы БрОЦС6-6-3.

Зазоры в пластмассовых подшипниках, учитывая их разбухание от влагопоглощения и повышенный коэффициент линейного расширения, должны быть увеличенными.

В капроновых подшипниках зазоры должны быть увеличены: на 3% толщины стенки -- для учета влагопоглощения и на величину температурной деформации стенок. Допустимые давления в капроновых подшипниках при малых скоростях (до 0,5 м/с) могут быть до 10 МПа, при скорости 4 м/с -- до 3 МПа (при достаточном количестве смазочного материала).

В последнее время начали также применять подшипники из прессованных спеченных полиамидов.

Резиновые подшипники изготовляют методом горячей вулканизации двухслойными в металлической кассете с продольными канавками для лучшего охлаждения и уноса абразивных частиц.

Фрикционный слой делают более твердым и износостойким, а внутренний -- более податливым. Недостаток резины как подшипникового материала -- невозможность из-за больших упругих деформаций обеспечения обычными способами правильного клинового зазора в подшипнике. В подпятниках этот недостаток устраняется при выполнении опорных подушек с консолями, которые, отгибаясь, обеспечивают захват масла.

Порошковые антифрикционные материалы на основе углерода применяют в основном для работы без смазочного материала. Они обладают высокой температурной и химической стойкостью, но плохо сопротивляются ударным нагрузкам.Применяют углеродные графитированные материалы (АГ), углеродные обожженные (АО), лучше воспринимающие удары, но менее теплопроводные, и углеродные графитированные, пропитанные баббитом или сплавом меди и свинца, с повышенной несущей способностью.

Непропитанные материалы имеют пористость 12...20 %. Они работают без смазочного материала.

Применяют графитофторопластовые материалы на основе графита и фторопласта и графитопластовые материалы на основе графита и фенолформальдегидной смолы. Они сочетают свойства своих составляющих.

Графитовые подшипники обеспечивают низкий коэффициент трения (0,04...0,05), сохраняют свои антифрикционные свойства в широчайшем диапазоне температур (от --200 до +1000°С) и обладают высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью.

Поэтому их применяют в условиях затрудненной смазки или невозможности смазки, при работе в агрессивных средах, при высоких или низких температурах. Эти материалы хорошо себя зарекомендовали в быстроходных подшипниках с газовой смазкой (в условиях трения без смазочного материала при пуске).

Таблица 1. Оптимальные области подвода масла в подшипник

Условия работы	Нагрузка
	постоянного направления	вращающаяся вместе с вращающейся деталью
Вращается вал
Вращается корпус

Подвод и распределение смазочного материала. Оптимальное место подвода смазочного масла в подшипник при принудительной смазке -- область наибольших зазоров (табл. 1). Подвод масла в эту область особенно выгоден в случае, если необходимо обеспечить хорошее охлаждение подшипника.

При подаче масла самотеком оптимальная область подвода масла смещается в сторону увеличения зазора, где возникает разрежение. При определенных условиях возможно даже засасывание масла из ванны, расположенной ниже подшипника.

При вращающейся нагрузке (например, от центробежных сил) под масла желательно осуществлять через вращающуюся деталь, так как оптимальная область подвода масла вращается вместе с деталью.

Возможна подача масла также через неподвижную деталь с помощью кольцевой канавки, непрерывно питающей продольную канавку, расположенную на вращающейся детали в области наибольших зазоров.

Масло в подшипнике распределяется смазочными канавками (рис. 8). В подшипниках с жидкостной смазкой смазочные канавки можно располагать только в ненагруженной зоне подшипника. Канавки в нагруженной зоне вызывают резкое снижение несущей способности масляного слоя. Обычно применяют прямую канавку по образующей, проходящую через отверстие для подвода масла в ненагруженной зоне и не доходящую до торцов подшипника на 0,1 длины подшипника с каждой стороны.

Канавку в условиях чистых смазочных материалов выполняют с плавными закруглениями. Однако нужно иметь в виду, что канавка способствует образованию воздушного пузыря и при достаточных зазорах в подшипниках ее можно не делать.

Рис. 8. Смазочные канавки:

а -- во втулках при чистой смазке; б -- при необходимости удаления загрязнений; в -- простейшие карманы в разъемных вкладышах; г -- большие карманы в виде эксцентрических расточек

Для плохо прирабатывающихся материалов, а также при возможности попадания абразива целесообразны продольные канавки, которые служат для удаления продуктов изнашивания. В этих случаях канавки выполняют с острыми кромками.

В местах стыка вкладышей делают неглубокие карманы или «холодильники» (рис. 8, в).

Назначение «холодильников» -- распределять масло по длине подшипника и повышать теплоотвод через масло, а также предотвращать вредное влияние на работу подшипников местных деформаций вкладышей у стыка. К «холодильникам» подводят смазочный материал.

На разъемных и неразъемных ответственных крупных подшипниках холодильники выполняют в виде расточек со смещенным центром (рис. 8, г), которые существенно уменьшают потери на трение и нагрев подшипников.

Размещено на Allbest.ru

...