Главная

Неметаллические подшипники скольжения

Металлофторопластовые подшипники.

Основное применение металлофторопластовых подшипников в узлах сухого трения. В узлах трения многих видов оборудования недопустимо или крайне нежелательно применение смазки. Например, по технологии производства часто исключается смазка в машинах пищевой, текстильной, бумажной и химической промышленности. Металлофторопластовый материал без смазки при малых скоростях допускает очень большие нагрузки (до 350МПа). Сохраняет работоспособность в интервале температур от -200 до +280°С. При температуре свыше +120°Снагрузочная способность постепенно снижается; при температуре +280°С достигает примерно половины начальной величины. При низких скоростях скольжения (0,05 – 0,1м/с) и высоких нагрузках коэффициент трения материала минимальный. При нагрузках в пределах 0,1 – 10МПа и при скоростях скольжения 0,2 – 5м/с коэффициент трения может изменяться от 0,1 до 0,2, т. е. быть в пределах обычных подшипниковых материалов при граничной смазке.

Повышение скорости скольжения при; сохранении температуры увеличивает коэффициент трения. В зависимости от режимов работы коэффициент трения подшипников в период нормальной работы без смазки может быть в пределах 0,04 – 0,23.

Наиболее рациональными и эффективными материалами являются ленточные. Основой их является стальная лента, на которую нанесен тонкий пористый металлический слой антифрикционного сплава, поры которого заполняются фторопластом.

22. Размеры, мм, ленты МФЛ

Толщина ленты			Ширина	Длина полос
общая	стальной основы	антифрикционного слоя
1,1 1,6 2,6	0,75 1,30 2,30	0,35 0,30 0,30	75; 100	500-2000

Примечание. Допуск на толщину ленты 0,05мм; толщина приработанного слоя 0,06 – 0,035мм.

Из металлофторопластовой ленты (МФЛ) штамповкой и калибровкой изготовляют неразъемные, разъемные и открытые подшипники. К неразъемным относятся свертные втулки.

Металлофторопластовая лента состоит из трех слоев:

1) основы в виде полос из сталей 08кп, 10кп, покрытых слоем красной меди M1 или латуни Л90;

2) порошкового пористого слоя из сферических гранул бронзы, напеченных на стальную ленту;

3) фторопластового слоя с наполнителем, покрывающим тонкой пленкой гранулы бронзы и заполняющим пустоты пористого слоя бронзы.

23. Основные размеры, мм, втулок из МФЛ

Внутренний диаметр (поле допуска Н92* после запрессовки)	Наружный диаметр (поле допуска р6)^2*	Ширина втулки^1^* (допуск - 0,5)
8	10	8, 10, 12
10	13	6, 10, 12, 16
12	15	8, 10, 12, 16, 20
15	18	10, 12, 16, 20, 25
16	19	10, 12, 16, 20, 25
18	21	12, 16, 20, 25, 32
20	23	12, 16, 20, 25, 32, 40
22	25	16, 20, 25, 32, 36, 40
25	28	16, 20, 25, 32, 40, 45
30	33	20, 25, 32, 40, 45, 50
32	37	20, 25, 32, 40, 50
36	41	25, 32, 40, 50
40	45	32, 40, 50, 60
45	50	32, 40, 50, 60, 65
55	60	32, 40, 50, 60, 65, 70, 75

^1* Наружная и внутренняя фаска 0,4×45º

^2* Поля допусков даны по ГОСТ 25346-89

Рабочий слой состоит из суспензии фторопласта 4ДВ - 75% и MоS₂ - 25% (объемные доли).

Размеры ленты соответствуют данным табл. 22.

Основные размеры втулок из металлофторопластовой ленты приведены в табл. 23.

Запрессовка готовых втулок в корпус с посадкой р6 обеспечивает фиксацию втулки и ее упругую устойчивость.

Отношение радиуса изгиба к толщине материала при свертывании втулок должно быть не менее 6.

Свертывание втулок антифрикционным слоем наружу не допускается из-за образования разрывов в наружном бронзовом слое.

При недостаточной величине зазора и нагреве подшипника вследствие трения может получиться заклинивание (заедание) вала; при излишне больших зазорах уменьшается площадь соприкосновения, вследствие чего возрастают фактические давления и ускоряют износ поверхностного слоя фторопласта.

Рекомендуемые зазоры при установке подшипников из МФЛ приведены в табл. 24.

24. Рекомендуемые зазоры металлофторопластовых подшипников, работающих без смазки

Внутренний диаметр втулки, мм	Расчетный диаметральный зазор, мм
10-18 18-30 30-40 40-50	0,030 0,035 0,040 0,045

Исследования работоспособности подшипников из МФЛ подтвердили сравнительно высокую стабильность их антифрикционных свойств при повышении температуры. Однако более длительные их испытания приводили к износу верхнего приработанного слоя ленты и оголению бронзы. С течением времени (особенно быстро при трении без смазки и больших нагрузках) был заметен дальнейший износ ленты. При введении жидкого масла или пластичного смазочного материала скорость изнашивания материала заметно уменьшилась.

Срок службы подшипников зависит от их габаритов, твердости и шероховатости рабочей поверхности стального вала. С уменьшением рабочего диаметра и увеличением шероховатости вала более Ra0,32 мкм скорость изнашивания подшипников заметно повышалась.

Ниже приведены значения коэффициентов, рекомендуемые для учета влияния масштабного фактора Км и шероховатости Кш на уменьшение срока службы подшипников из МФЛ:

d, мм	10	15	20	25	30	35	40
Км	0,50	0,68	0,81	0,91	1,0	1,08	1,13

Ra, мкм	2,5	1,25	0,63	0,32	0,16
Кш	0,3	0,47	0,68	1	1

Влияние твердости стального вала на скорость изнашивания менее заметно. Так, при прочих одинаковых условиях срок службы подшипников при трении по незакаленному валу всего на 14% меньше, чем при трении по закаленному валу с HRC>45.

Так как слой ПТФЭ (политетрафторэтилен) на ленте имеет незначительную толщину, то теплопроводность этого комбинированного материала близка теплопроводности металла ленты. В процессе изнашивания теплопроводность ленты изменялась от 14,7 до 33,8Вт/(м·°С) при рекомендованном расчетном его значении 28Вт/(м·°С). Столь высокие значения теплопроводности ленты предопределяют (наряду с низким коэффициентом трения) низкую температурную напряженность эксплуатации этих подшипников.

Подшипники из МФЛ в основном применяют в узлах, где смазывание недопустимо или затруднено, что позволяет упростить обслуживание и повысить надежность эксплуатации машин.

Ленточный материал, где в качестве антифрикционного слоя использован ПТФЭ (37%) со свинцом (50%) и фенолформальдегидной смолой (13%), выпускают в Германии под маркой Спрелафлои (SF). Преимуществом подшипников из этого материала является возможность механической обработки рабочей поверхности. Ленточный материал SFa, SFb, и SFc различается толщиной антифрикционного слоя. Выпускают также втулки из композиционного материала SFm, который не спекается со стальной лентой и уступает ленточному материалу по износостойкости, допустимым нагрузкам и температуре эксплуатации.

Материал SF рекомендуется применять для подшипников, в которых смазывание не может осуществляться или исключается по технологическим соображениям, либо когда вследствие малой скорости скольжения или качательного движения вала не может образовываться смазочная пленка. Эти материалы наиболее часто используют для изготовления узлов рулевого и педального управления автомобилями, текстильного, пищевого и медицинского оборудования, а также для накладных направляющих. Втулки из композиционного материала рекомендуется применять в агрессивных средах.

Работоспособность ленточного материла SF в тяжелонагруженных шарнирах при давлении 70МПа и скорости скольжения 0,02м/с: амплитуда колебаний ±2° при частоте 1,9Гц; коэффициент трения стабильный и не превышает 0,041, температура 27°С. (Коэффициент трения для МФЛ несколько выше – 0,05, температура – около 35°С.) После 60000 двойных ходов износ подшипников из SF составил всего 4мкм.

О целесообразности использования материала SF для подшипников свидетельствует их многолетняя эксплуатация в узлах различных металлорежущих станков.

Подшипники из древесных пластиков.

Подшипники скольжения из древесных слоистых пластиков отличаются хорошей износостойкостью, приближающейся к стойкости текстолита и цветных металлов. Наибольшей износостойкостью обладают торцовые поверхности древесного слоистого пластика, наименьшей – поверхности, параллельные клеевым слоям, что следует учитывать при конструировании втулок и вкладышей подшипников. Износ шеек валов, работающих в паре с вкладышами из древесного слоистого пластика, меньше, чем при работе с вкладышами из бронзы или антифрикционного чугуна.

Способность древесных пластиков поглощать воду и разбухать является отрицательным свойством; в то же время смачиваемость материала позволяет применять воду в качестве смазывающего вещества.

Древесные пластики имеют относительно невысокий модуль упругости, вследствие чего подшипники излишне пружинят. Для уменьшения этого недостатка применяют вкладыши небольшой толщины с плотным набором в кассету. Другой недостаток пластика – низкая теплопроводность; поэтому нужно уделять большое внимание выбору смазки и способу ее подачи, что влияет на интенсивность отвода тепла.

При конструировании подшипников из древесных слоистых пластиков рекомендуется соблюдать следующие условия.

Толщину стенок вкладыша принимать: около 5мм при диаметре вала до 50мм;

8 - 10мм при диаметре 60 - 100мм;

10 - 12мм при диаметре более 100мм.

Для облегчения отвода тепла при больших удельных давлениях и окружных скоростях толщина вкладыша должна быть небольшой, длина – примерно равна его внутреннему диаметру (меньшая длина при смазке маслом).

При определении зазора между валом и подшипником учитывают тепловое расширение вала и подшипника, шероховатость поверхности, условия смазки и охлаждения.

Если древесный пластик работает не по торцовой поверхности, принимают во внимание возможное изменение размеров от разбухания вкладыша. Если же он работает торцом к поверхности шейки вала, то при смазке и малой нагрузке принимают посадку Н9/f8, а при большой нагрузке посадку H11/d11.

При диаметре d шейки вала более 25мм рекомендуются зазоры 0,04мм+0,002d для малой нагрузки и 0,04мм+0,003d для большой нагрузки.

Для вкладышей из древесных пластиков следует принимать большие зазоры, чем для металлических, чтобы устранить зажим вала при тепловом расширении. При работе средней интенсивности для диаметра вала от 25 до 100мм зазор следует принимать 0,10-0,15мм, для более интенсивной работы зазоры увеличивают.

Втулки рекомендуется запрессовывать в кассеты с натягом главным образом при смазке маслом. При смазке водой вкладыши разбухают, поэтому натяг допускается небольшой.

Обычно величину натяга под запрессовку втулок при смазке маслом принимают 0,5-1,5% от внутреннего диаметра втулок.

В качестве смазки используют жидкие минеральные масла, воду, эмульсии и пластичные смазки. Циркуляционная смазка машинным маслом применима при нагрузках до 2МПа и скорости v до 4м/с. Для дальнейшего повышения нагрузок р до 20МПа и скорости v до 7-10м/с требуется водяная смазка. При более жестких условиях работы подшипников рекомендуется использовать эмульсии.

Текстолитовые подшипники.

Подшипники из текстолита работают при температуре не выше 80°С. При смазке водой они допускают нагрузку р=30…35МПа, pv=20…25МПа·м/с; при смазке маслом допускают р=7,5…10МПа, pv=20…25МПа·м/с.

Коэффициент трения текстолита: 0,07-0,08 при смазке минеральным маслом, 0,01-0,005 при смазке водой.

Полиамидные подшипники.

Из полиамида изготовляют втулки и вкладыши способом литья под давлением. Полиамидные подшипники обладают малым коэффициентом трения и стойкостью к истиранию. Они допускают нагрузку р=5…7МПа, pv=15…20МПа·м/с, рабочую температуру не выше 100°С; смазка минеральным маслом.

Капроновые подшипники.

Капроновые подшипники допускают нагрузку р≤2,5МПа, окружную скорость v≤5м/с и температуру нагрева t≤ 100°С.

Относительный зазор в подшипнике

φ=(D-d)/d≈0,003…0,006,

где D - диаметр расточки вкладыша; d -диаметр шейки вала.

Капроновые подшипники смазывают минеральными маслами небольшой вязкости. При смазке водой грузоподъемность подшипников уменьшается. При р<0,5МПа и v<1м/с подшипники могут работать без смазки.

В капроновых подшипниках вследствие их малой теплопроводности резче, чем в металлических, сказывается влияние скорости скольжения на температуру и грузоподъемность. Например, при уменьшении скорости с 1 до 0,4м/с нагрузку при работе всухую можно увеличить на непродолжительное время с 0,2 - 0,5 до 2,0 - 2,5МПа.

Добавлением небольшого количества (1 - 5%) двусернистого молибдена или коллоидального графита увеличивается антифрикционное свойство подшипников.

К недостаткам капроновых (как и других пластмассовых) подшипников относятся разбухание в воде, малая теплопроводность, большая упругая деформация. Для уменьшения этих недостатков применяют металлические вкладыши, облицованные тонким слоем капрона (а также и других пластмасс). Облицовка осуществляется вихревым распылением. При изнашивании капроновый слой восстанавливается повторной облицовкой. Недостатком пленочных капроновых облицовок является оплавление даже при небольшом перегреве и старение с последующим разрушением.

Подшипники из пластифицированной древесины (лигностон).

Изготовляются из прессованных брусков березы или бука с пропиткой. Применяют, например, для подшипников легких прокатных станов, транспортеров при небольшой нагрузке р<10МПа и v<1м/с.

25. Характеристика углепластиков отечественного производства

Параметр	АФ-3Т	АМС-1
Плотность, г/см^3σсж, МПа, при температуре, °С:	1,73-1,80	1,74-1,76
20	90-150	160-180
200	60	30-40
σизг, МПа	60-80	50-70
НВ	48-54	40
KCV, кДж/м^2	0,2-0,3	0,2-0,35
α · 10^5, °С^-1	1,8	4,0
λ, Вт/(м·°С)	2-3	3-5
нижний	-60	-60
верхний	250	200
f без смазки	0,087	0,1

Подшипники из углепластиков.

Общим для углепластиков является высокое содержание порошковых углеродных наполнителей и смол горячего отверждения. Высокую износостойкость углепластикам придает порошок нефтяного кокса, являющий основным наполнителем. Характеристики двух марок углепластиков приведены табл. 25.

Результаты исследования и эксплуатации показали, что наиболее перспективные подшипники из углепластиков для работы без смазки, в воздухе, запыленном цементом, угольной и другой пылью, в сточных водах промышленных предприятий, в морской воде.

Технология изготовления подшипник из углепластиков аналогична технологии изготовления реактопластов. Подшипники из материала АФ-3Т прессуют при температуре 170°С и давлении 80-150МПа, а из материалов АМС-1 и АМС-3 - при 200°С и 40-60МПа. После прессования подшипники термообрабатывают для снятия внутренних напряжений и выявления дефектов (короблений, вздутий).

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00