Промышленный лизинг Промышленный лизинг  Методички 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

работает в высоком вакууме, инертных газовых средах и жидкостях, не обладающих смазочным действием.

Ленточный материал применяется в самых разнообразных отраслях машиностроения - в основном в узлах, работающих без смазки, хотя введение смазки оказывает, как правило, благоприятное действие на работу подшипников. Этот материал следует применять в тех случаях, когда масла, пластичные и другие смазки нежелательны, непрактичны или ненадежны, когда тем-пературы слишком высоки или слишком низки для обычных смазок, а также в механизмах с периодическим возвратно-поступательным двилением (механизмы, осуществляющие контроль, управление и т. п.). Обычные подшипники со смазкой в этом случае непригодны, так как гидродинамический смазочный слой не успевает образоваться. Подшипники качения в таких условиях также работают плохо ввиду возникновения на элементах их рабочих поверхностей особого вида износа (так называемого ложного бринеллирования). Применение металлофторопластовых материалов обеспечивает низкий пусковой момент в высокоскоростных подшипниках с воздушной смазкой, а также в тяжелонагруженных подшипниках с обычными смазками. Большое применение могут найти такие материалы в мостостроении и строительстве, в устройствах, компенсирующих температурные и другие деформации (связанные с эксплуатацией).

Служебные качества металлофторопластовых материалов можно кратко описать следующими основными характеристиками:

1) антифрикционные и противоизносные свойства при работе без смазки сравнимы с аналогичными свойствами смазанных баббитов (граничная смазка);

2) в широком интервале температур (от -200° до --280° С) сохраняютвысокие антифрикционные и противоизносные свойства;

3) работают без смазки;

4) сохраняют работоспособность при попадании умеренного количества загрязнений в зазор между трущимися поверхностями;

5) детали, изготовленные из этих материалов, имеют малые объем и массу;

6) устойчивы против коррозии промышленными жидкостями и газами и стойки к действию растворителей;

7) отсутствует опасность возникновения зарядов статического электричества;

8) наличие жидкости, как правило, улучшает антифрикционные свойства материалов;

9) не возникают скачки при трении;

10) обладают высокой механической прочностью.

Еще более широкое применение материалы подобного типа получили за рубежом [38, 88]. Сначала английской фирмрй «Гласир» специализировавшейся на производстве самых разнообразных подшипников скольжения, был разработан материал «DP». 70

Этот материал представляет собой стальную основу из ленты малоуглеродистой стали, на которую методом порошковой металлургии нанесен тонкий пористый слой высокооловянной бронзы, пустоты которого заполнены политетрафторэтиленом. Впоследствии материал «DP» был практически полностью вытеснен материалом «DU» *, являющимся дальнейшим развитием первона-начального варианта материала. «DU» - это биметаллическая лента с основой из стали, на которую нанесен пористый слой высокооловянной бронзы (объем пор ~35%), образованный спеканием сферических частиц бронзы на медненной стальной ленте. Пустоты пористого слоя заполнены смесью фторопласта со свинцом (20% по объему). На поверхности имеется тонкий слой такого же состава.

Выбор размеров подшипников и других деталей фирмой «Гласир» рекомендуется производить по допустимым значениям произведения удельной нагрузки р в кгс/см на скорость V в м/с (pV). В результате длительного опыта работы по созданию, испытанию и применению этого материала были составлены таблицы, позволяющие конструктору без труда выбрать необходимые размеры подшипников и других деталей, работающих на трение в различных условиях. За отправную точку было принято обеспечение надежной непрерывной работы деталей в течение 1000 и 10 ООО ч.

В эту же категорию материалов входят заполненная фторопластом бронзовая сетка и два металлических пористых пропитанных фторопластом материала на основе серебра и свинцовой бронзы [94]. Первый из этих материалов представляет собойч бронзовую сетку (60 меш) с нанесенным на одной стороне слоем смеси фторопласта с наполнителем, таким, например, как MoSj, окись свинца, волокна стекла или асбеста. Материал обладает высокой износостойкостью, и при рУ = 7,14 кгс/см-м/с, долговечность может достигать 1000 ч при условии, что допускается износ до 0,2 мм. Результаты испытания подпятников при том же значении pV показали [94], что после приработки, составившей 0,025-0,05 мм, установившаяся скорость изнашивания равна 2,8х10~* мм/ч. Таким материалом облицовываются (при помощи пайки или клея) втулки, упорные кольца и направляющие. Пропитанная фторопластом сетка объединяет в себе прочность и теплопроводность металличес1ой основы с высокими антифрикционными свойствами фторопласта (содержание последнего в поверхностном слое очень высокое).

В материалах на .основе серебра и свинцовой бронзы фторопласта меньше (15-40% по объему), поэтому они имеют хорошие механические свойства и теплопроводность, но меньшую износостойкость. Тем не менее эти материалы нашли применение в электромеханике, а также для работы при высоких температурах

Patent of England № 756950,



и в высоком вакууме. Имеются сведения, что сепараторы шарикоподшипников, изготовленные из серебра, пропитанного фгоро- пластом с добавкой небольшого количества диселенида вольфрама, успешно работали в вакууме 10" мм рт. ст.

Спрелафлон, разработанный в ГДР [28, 86], представляет собой ленту из малоуглеродистой стали, на которую нанесен довольно толстый слой (от 0,2 до 0,6 мм) композиционного материала на основе фторопласта-4.

В состав антифрикционного слоя входит около 40% (вес) фторопласта, 50% порошкообразного свинца и 10% связующего (смолы на основе фенола). Таким, образом, этот материал имеет признаки 2 и 4-го типа материалов по приведенной в начале главы III классификации, а также в некоторой степени и 6-го (ленточного материала). Процесс изготовления материала механизирован. В заготовительном отделении компоненты размалываются, просеиваются, смешиваются в необходимой пропорции. Антифрикционный слбй наносится в другом отделении на специальной механизированной линии.

Из ленТы штампуют свертные втулки (диаметром от 6 до 100 мм) и упорные колЬца. Плотность композиционного антифрикционного слоя составляет 2,8 г/см*. Прочностные свойства материала и термическое расширение определяются главным образом стальной основой. Теплопроводность обоих слоев материала перпендикулярно антифрикционному слою при 100° С составляет 0,56 ккал/(м-ч-град).

Химическую стойкость ленточного материала в различных химически активных средах оценивали по потере массы за время 250-часовой выдержки при температуре 20° С. Из большого количества испытанных сред (растворов кислот и щелочей, растворителей, моющих средств и т. д.) относительно активно взаимодействуют с антифрикционным слоем лишь азотная, уксусная, лимонная и плавиковая кислоты, а также раствор едкого натра. Остальные испытанные среды привели лишь к несущественным изменениям рабочего слоя.

Подшипники из «Спрелафлона» применяются чаще всего с контртелом из стали. Каких либо особых требований к твердости не предъявляется. Высота шероховатости не должна превышать 3 мкм, что достигается шлифованием. Иногда допускается тонкое точение или протягивание. При большей шероховатости интенсивность изнашивания повышается и продолжительность нормальной работы деталей из «Спрелафлона» значительно уменьшается. При применении изделий из «Спрелафлона» во влажных и химически активных средах сопряженные детали целесообразно изготовлять из нержавеющей стали.

Подшипники из материала «Спрелафлон» рекомендуют применять: для у?лов трения, в которых вследствие очень медленного или качательного перемещения не может образовываться гидродинамическая смазочная пленка; для узлов, работающих без

Смазки или с нерегулярно Вводимой смазкой; для узлоЬ, KoTopbife должны работать при высоких и низких температурах; для работы в агрессивных газовых и жидких средах и в воде. При очень низких скоростях скольжения могут допускаться нагрузки до 500 кгс/см В публикациях, посвященных применению материала «Спрелафлон», приводятся допустимые значения pV = 10- 15 кгс/см*-м/с. При более высокой скорости и соответственно меньшей нагрузке срок службы меньше. Приведенные значения pV, по-видимому, относятся к сравнительно небольшой длительности работы или большим износам. Возможность работы таких подшипников без смазки в течение 1000 ч при столь высоких значениях pV вызывает сомнение.

Значения коэффициента трецця без смазки: для радиальных подшипников в пределах 0,08-0,13 и для упорных колец 0,12- 0,21.

Ленточный материал для работы при одноразовом внесении смазки. В последние годы фирма «Гласир» широко рекламирует ленточный материал «DX» для работы с одноразовым введением смазки [94, 95]. Этот материал имеет такую же конструкцию как и металлофторопластовые ленточные материалы, и выпускается, по-видимому, на таком же оборудовании. Отличается он лишь тем, что фторопласт заменен на полиацетальную смолу сополимер) с наполнителем в виде 0,5% дииодида свинца, и поверхностный слой пластмассы над частицами бронзы имеет -существенно большую толщину (несколько десятых миллиме- тра), что позволяет обрабатывать рабочие поверхности уже в собранном виде. По существу пористый слой бронзы в этом материале является средством более прочного и надежного прикрепления слоя полимера к стальной основе.

Подшипники из материала «DX» требуют для удовлетворительной работы лишь наличия следов смазки. Нанесение на поверхность материала углублений, являющихся резервуарами смазки, позволяет обеспечивать подшипник смазкой на весь период работы внесением ее лишь при сборке.

Полиацетальные (или полиформальдегидные) смолы применяются двух видов [94]. Первая из них (гомополимер) является

продуктом совместной полимеризации формальдегида Н-С

и уксусной кислоты СНз - С . В материале «DX» приме-

няется другая смола (сополимер), являющаяся продуктом совместной полимеризации триоксаца (циклического тримера фор-

мальдегида) (СНаО)з и окиси этилена СИ--СНа-Этот полимер относительно стабилен против термической деструкции,



деполимеризация происходит легко лишь с концов полимера, нО прекращается на содержащем два атома углерода остатке окиси этилена. Свойства обоих полимеров отличаются незначительно. Механические свойства гомополимера при комнатной температуре выше, при повышенной температуре механические свойства и химическая стабильность сополимера выше. Оба полимера устойчивы по отношению к действию растворителей и слабых оснований (щелочей) и нестойки в кислотах и сильных щелочах.

Подшипники из материала «DX», по рекламным данным, могут выдерживать высокие давления, зависящие от характера нагружения и условий смазки (предельные нагрузки от 200 до 1400 кгс/см). Диапазон рабочих температур от -40° С до 110° С (при кратковременном действии до 130° С).

Подшипники при работе до 100° С смазываются обычными маслами или консистентными смазками, при более высокой --силиконовыми. Смазка водой допускается лишь при условии образования гидродинамического клина и значениях pV до 0,36 кгс/см -м/с.

Повторно смазка вводится при значениях pV < 3,6 кгс/см м/с через 2-5 тыс. часов работы. Для pV порядка 14 кгс/см м/с смазка должна вводиться через 500-1000 ч. Для более высоких Значений pV (вплоть до 360 кгс/см м/с) требуется периодическая смазка в таком количестве, чтобы не менее одной капли масла в минуту приходилось на 1 см проекции подшипника [95].

Материал «DX» выпускается в виде ленты толщиной от 1,21 до 3,05" мм и шириной 101,6 мм. Стандартные свертцые втулки выпускаются диаметром от 10 до 100 мм (длина разная), упорные кольца - с наружным диаметром от 24 до 78 мм. Выпускаются также полусферические опоры диаметром от 16 до 38 мм.

Фирма «Гласир» выпускает также материал «ОХ» (В), с бронзовой основой вместо стальной.

Есть основание полагать, что материалы такого типа найдут широкое применение в ряде отраслей промышленности, где допускается ограниченное применение смазки.

г л А в А IV

Технология изготовления подшипниковых материалов и подшипников из них

Технологические процессы производства описанных выше под-шипндковых материалов имеют общие черты, обусловленные необходимостью спекания мелкодисперсных частиц фторопласта в единое целое. Однако этим, пожалуй, сходство и ограничивается. Значительную роль в процессах изготовления материалов и подшипников из них с пористым металлическим каркасом и стальным основанием играют процессы порошковой металлургии и обработки металлов давлением.

Методы введения фторопласта в пористую основу описаны в отдельном параграфе, так как некоторые из них в равной мере пригодны как для изготовления индивидуальных деталей, так и ленточного материала.

1. Фторопласт с наполнителями

При изготовлении композиционных материалов на основе политетрафторэтилена в качестве исходного материала могут применяться суспензии фторопласта (4Д, 4ДП, 4ДВ) или порошки. В соответствии с этим возможны два основных технологических процесса изготовления наполненных фторопластов [96]: 1) коагуляция суспензии фторопласта совместно с наполнителем; 2) смешивание и размалывание порошков фторопласта и наполнителя на механических мешалках и мельницах. При использовании второго процесса наилучшие результаты получаются, если смешивание производится при низких температурах (охлаждение жидким азотом). Это обусловлено тем, что имеющие волокнистую структуру порошки фторопласта-4 при обычной температуре легко комкуются, что препятствует равномерному распределению наполнителя. Полученные смеси высушиваются, прессуются и спекаются в свободном состоянии или под давлением (в пресс-формах).

Первый технологический процесс обеспечивает более качественное смешение компонентов. От равномерности же распределения наполнителя существенно зависят прочностные свойства композиционного материала и в еще большей степени износостойкость.

Испытывавшиеся различными исследователями композиции были получены по этим двум основным технологическим процес-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31