Колебательное движение при высокой удельной нагрузке и небольшой скорости скольжения. Такие условия реализуются в шарнирных соединениях втулки с лопастями несущего винта вертолета и тянущего винта самолета, в узлах подвески воздушных рулей и устройств механизации самолетных крыльев, в шар-нирно-болтовых сопряжениях шасси. При колебательном движении с небольшими амплитудами резко ухудшаются условия смазки, как подшипников скольжения, так и подшипников качения; первых из-за того, что смазка выдавливается из зоны трения, и гидродинамический клин образоваться не может, вторых в связи с тем, что в момент изменения направления движения тело качения возвращается на участок контакта, откуда непосредственно перед этим смазка была выдавлена. Недостаточная износостойкость перечисленных узлов трения, применяющих обычные смазываемые подшипники, в ряде случаев ограничивает долговечность конструкции.

Движение при очень высокой удельной нагрузке и очень низкой скорости скольжения. Подобные условия характерны для опор мостов, зданий и других строительных сооружений, предназначенных для предотвращения чрезмерных напряжений в конструкции из-за температурных деформаций, для многочисленных малоподвижных сопряжений, подверженных воздействию высоких нагрузок вибрационного типа. Обычные подшипниковые материалы в этих условиях не обеспечивают необходимую прочность или являются полностью неработоспособными.

Нежелательность использования смазки. Во многих машинах по условиям технологического процесса использование смазки в узлах трения является недопустимым или крайне нежелательным. Такие машины работают в пищевой, кондитерской, текстильной, табачной, бумажной, химической отраслях промышленности. В некоторых случаях попадание смазки в вырабатываемый продукт приводит к браку, в других - нарушает безопасность производства. Во многих узлах трения таких машин движение происходит со значительной скоростью и произведение удельной нагрузки на скорость скольжения является высоким. В этих условиях применение металлофторопластовых подшипников обеспечивает наибольшую долговечность конструкции.

Неэффективность смазки. Эффективность смазки уменьшается в условиях криогенных или повышенных температур, которые возникают при эксплуатации узлов управления реактивного или газотурбинного двигателя, расположенных вблизи камеры сгорания, насосов перекачки жидких газов, шарнирных соедине-ний" космических аппаратов и транспортных средств, предназначенных для эксплуатации на космических объектах, а также в условиях эксплуатации в жарких странах и на крайнем севере. Во многих из этих случаев, когда повышенные или пониженные температуры сочетаются с воздействием высоких удельных на-178

грузок, применение металлофторопластовых подшипников является практически единственно возможным.

Тяжелые пусковые режимы в узлах трения с гидродинамической или газовой смазкой. В подпятниках гидрогенераторов, в узлах трения высокооборотных компрессоров и насосов, использующих газовые подшипники, в моменты пуска и останова возникают тяжелые условия работы, когда удельная нагрузка и скорость скольжения значительны, а .смазочный слой, разделяющий контактирующие детали, еще не образовался. Спроектированные для современных сверхмощных гидрогенераторов подпятники с использованием подшипникового материала (баббита Б83) имеют настолько большие габариты, что оказываются неприемлемыми по условиям изготовления и транспортирования [15]. Применение в таких узлах трения металлофторопластовых подшипников, хорошо работающих как без смазки, так и со смазкой, позволяет создавать наиболее рациональные конструкции.

Возможность возникновения автоколебательной неустойчивости. Подвижность некоторых шарнирных соединений, обеспечиваемая подшипниками качения, обуславливает возможность возникновения при определенных условиях рядаспецифических самовозбуждающихся- колебаний, быстро нарастающих по амплитуде до разрушения конструкции. Примерами таких автоколебаний являются земной резонанс вертолета, связанный с колебаниями лопасти несущего винта относительно вертикального шарнира втулки, флаттер аэродинамических рулей летательного аппарата, связанный с колебаниями .относительно узлов подвески, шимми в колесах автомобилей и самолетов, связанный с возможностью колебания колес относительно поворотных шкворней. Необходимость предотвращения таких колебаний в ряде случаев вынуждает вводить в конструкцию специальные демпфирующие устройства. Применение в таких Шарнирных соединениях металлофторопластовых подшипников,, позволяющих обеспечить благоприятные демпфирующие характеристики шарниров, способствует повышению надежности конструкции.

Описанные примеры дают представление об основных, наиболее характерных областях, в которых применение металлофторопластовых подшипников может оказаться или безусловно является целесообразным, но отнюдь не исчеопывают их. Металлофторопластовые подшипники можно применять: в ответственных агрегатах с гидродинамической смазкой для обеспечения кратковременной работы в случае внезапного отказа смазочного устройства и масляного голодания подшипника; в тяжелонагруженных и труднодоступных местах, где даже периодическая смазка является нежелательной; в многочисленных приборах и машинах бытовой техники.

2. Опыт применения металлофторопластовых подшипников в ркзличных отраслях машиностроения

Авиационная промышленность является одним из основных потребителей металлофторопластовых подшипников. Известно, что еще на реактивном пассажирском самолете «Комета» было установлено около 400 подшипников на основе тефлона [38]. Только для обеспечения подвижности поворотных лопаток спрямляющего аппарата авиационного газотурбинного двигателя Ролле Ройс Эвон RA 29 в нем использовано 100 радиальных подшипни-- ков марки «DU». В шарнирных соединениях систем управления, tuaccH, в узлах подвески двигателей зарубежных вертолетов и самолетов широко используются шарнирные металлофторопластовые подшипники.

Удачным оказалось внедрение металлофторопластовых под-шипников.в узел вертикального шарнира втулки несущего винта. * Обычно в этом шарнире используется два шариковых упорных и несколько радиальных игольчатых подшипников, предусматривается система смазки и устанавливается специальный демпфер гидравлического или фрикционного типа, тормозящий развитие вредных самовозбуждающихся колебаний. Установка в вертикальный шарнир металлофторопластовых упорных шайб и цилиндрических втулок вместо цодшипников качения позволила отказаться от смазки шарнира и от использования на нижнем винте демпфирующего устройства, что упростило конструкцию и повысило ее эксплуатационную надежность. В процессе эксплуатации было установлено, что металлофторопластовые подшипники по сравнению с фрикционными демпфера!аи обеспечивают более высокое демпфирование малых колебаний за счет отсутствия зоны свободного хода, присущей фрикционному демпферу из-за люфтов и зазоров в многочисленных сопряжениях, а также из-за своих антифрикционных свойств, заключающихся в увеличении сил трения при повышении скорости скольжения.

Недостатком металлофторопластовых подшипников как демпферов является зависимость их коэффициента трения от температуры. При низких температурах момент трения в вертикальном шарнире возрастает и, соответственно, увеличиваются дополнительные вибрационные нагрузки в конструкции. Тем не менее, как показали проведенные исследования, за счет более равномерного нагружения вертикального шарнира, использующего металлофторопластовые подшипники (нагрузки от фрикционного демпфера передаются на проушину шарнира несимметрично посредством шлицевого соединения), предел выносливости конструкции в расчетном сечении увеличивается и ресурс втулки несущего винта в итоге практически не изменяется.

* Применение подшипников скольжения с плаиающнми самосмазьшающн-мися втулками в качестве фрикционного демпфера. Авт. свид. № 304181. Бюллетень изобретений, 1971, № 17, с. 66. Авт. Ю. Э. Савинский, В.С. Альтфельд, Н. Г. Демин, А. С. Кизиляев, Е. Г. Пак, И. А. Эрлих.

Интересный опыт связан с применением Металлофторопластовых упорных шайб в другом основном шарнире втулки несущего винта - в горизонтальном шарнире. Использование этих шайб вместо шариковых подшипников качения позволило высвободить место для увел.ичения габаритов работающего в наиболее тяжелых условиях игольчатого подшипника и существенно увеличить долговечность узла. Опыт эксплуатациипоказал, что упорные металлофторопластовые подшипники в горизонтальном шарнире успешно работают при удельных нагрузках до 100 кгс/см* и скорости скольжения до 0,1 м/с, что соответствует величине произведения (pF)max = 10 кгс/см*-м/с. Такос высокое значение pV достигнуто за счёт того, что хотя упорные подшипники в этом шарнире специально не смазываются, масло в их зону трения ронадает из рабочей полости, предназначенной для смазки игольчатого подшипника. Линейный износ подшипников после наработки 500 ч не превышает 0,2 мм.

Успешно эксплуатируются шарнирные металлофторопластовые подшипники, установленные в шарниры. систем управления и в шарнирноболтовые сопряжения самолетов и вертолетов, где удельные нагрузки достигают 2500 кгс/см*. Проводятся работы в напрдвлении дальнейшего расширения применения металлофторопластовых подшипников.

При эксплуатации металлофторопластовых подшипников, в которых в качестве наполнителя фторопласта был использован дисульфид молибдена, в некоторых случаях после длительного хранения, подшипников на поверхности внутреннего кольца из стали ШХ15 наблюдались следы коррозии. Продолжительный контакт металлофторопластовых втулок с валом из стали 12ХНЗА при необеспечении герметизации узла трения также иногда сопровождался коррозией. Эти явления связаны с химической активностью дисульфида молибдена [80 ]. Поэтому в ряде случаев детали, сопряженные с металлофторопластовыми подшипниками, приходилось выполнять из нержавеющей стали (типа 4X13).

В текстильных машинах [39] разных типов функционирует огромное количество самых разнообразных узлов трений, работающих в основном при сравнительно небольших удельных нагрузках и умеренных скоростях скольжения (до 2-3.м/с). Применение в этих узлах металлофторопластовых подшипников позволяет ликвидировать многочисленные смазочные устройства, ликвидировать брак из-за замасливания производимой продукции, повысить долговечность машин, работающих в условиях высоких температур и в агрессивных средах, уменьшить периодичность регламентных и ремонтных работ.

Повышение качества продукции, в частности, достигнуто применением металлофторопластовых подшипников в прядильном производстве на ленточных машинах ЛНС-51-1. В этих машинах в опорах применяли ранее игольчатые подшипники, смазываемые не реже чем 1 раз в смену. Эксплуатационные условия

нагружения узлов трения пяти линий рифцилиндров приведены в табл. 26.

Пятилетний опыт эксплуатации ленточных машин на ленинградском комбинате «Красный маяк» показал, что металлофторопластовые подшипники работают вполне удовлетворительно при незначительном износе.

Хорошие результаты получены при испытаниях металлофторопластовых подшипников, установленных в узлах кареток, сушильной камеры, механизма подъема и опускания клапана красильно-формовочного агрегата УКФ-60. На каждом из И агрегатов было установлено по 74 металлофторопластовых втулки с внутренним диаметром 15, 30 и 40 мм. Эксплуатационные условия нагружения узлов трения характеризуются удельной нагрузкой, не превышающей 4 кгс/см и максимальной скоростью скольжения 0,17 м/с {pV не более 0,6 кгс/см • м/с). Подшипники бесперебойно в три смены работали в среде сторокса и толуола при температуре до 130° С в течение полутора лет, в то время, как срок службы применявшихся ранее шарикоподшипников составлял 3 мес.

490 свертных металлофторопластовых втулок установлено и успешно эксплуатируется в тяговой цепи ЦТ-70 чулочно-фор-мовочной машины ЧФО-70У Тишино-сокольнической фабрики. Ранее бронзо-стальные сопряжения палец-втулка цепи раз в смену смазывали минеральным маслом и при прохождении цепи через термокамеру повышенная температура приводила к образованию масляных паров, ухудшающих качество выпускаемой продукции. Были случаи заедания поворотных звеньев цепи из-за ]Псудшения условий смазки втулочно-болтовых сопряжений.

Широкие производственные испытания металлофторопластовых втулок проведены в процессе эксуплатации пяти ткацких станков-типа АТ-10-5М. 700 подшипников было установлено в узлах трения боевого механизма (веретено, каточки), вильяна, автомата смены шпулек (упорная собачка, курок, клапан), приводе и в других узлах. В большинстве случаев после непрерывной эксплуатации в течение трех месяцев, (наработка 1500 ч) износ металлофторопластовых подшипников и сопряженных деталей был

незначителен. Неудовлетворительные результаты получены только в узлах трения каточков боевого механизма, подверженных вой-действию больших ударных нагрузок. В этих узлах после завершения испытаний образовался зазор в пределах 0,7-0,8 мм. В других тяжелонагруженных узлах трения боевого механизма состояние рабочих поверхностей оставалось удовлетворительным, а величина износа не превышала допустимых значений. По результатам проведенных испытаний металлофторопластовые подшипники установлены в узлах трения ткацких станков, что позволило получить больщой народнохозяйственный эффект.

Сравнительные испытания чугунного, пористого металлокера-мческого и металлофторопластового подшипников проведены на быстроходной швейной машине 252 класса [50 ]. Подшипники устанавливали в опоры главного вала. Частоте вращения 3000 об/мин соответствовала величина pV = 2,Ь кгс/см-м/с, частоте вращения 3900 об/мин - 6 кгс/см-м/с. Узлы трения смазывались вазелиновым маслом при помощи хлопчатобумажного фитиля; испытания металлофторопластовых подшипников проводили также без смазки. Лучшие результаты получены при работе металлофторопластового подшипника со смазкой - в этом cj}y4ae при наиболее тяжелых условиях температура в наиболее нагретой зоне не превышала 46° С. При работе без смазки нагрев металлофторопластовых подшипников во всем диапазоне скоростей вала был меньше, чем нагрев металлокерамического подшипника, и лишь при скорости вращения вала, превышающей 3600 об/мин (pV7 = 4,5 кгс/см-м/с), разогрев металлофторопластового подшипника оказался выше, чем чугунного; работающего со смазкой.

Легкая промышленность. Успешно прошли производственные испытания металлофторопластовых подшипников, установленных в узлах трения обувных машин типа 0М-4М, ЗНК и ЗПК. и машин для вставки блочек [183.

В машинах ЗНК и ЗПК металлофторопластовые направляющие, установленные вместо стальных, удовлетворительно работали без смазки при температуре 150-160° С и средней величине произведения pV = 0,4 кгс/см-м/с. Их износ за 5 мес. двухсменной работы не превышал 0,06 мм. Применение металлофторопластовых подшипников в узлах трения машины 0М-4М {pV = 1,2-т--7-1,6 кгс/см-м/с) вместо бронзовых подшипников позволило в 2 раза снизить износ сопряжений. \ Автомобилестроение. Металлофторопластовые подшипники на-ходят применение в отечественном автомобилестроении. Более 5 лет используются металлофторопластовые втулки в конструкции четырехскоростной коробки передач автомобиля ГАЗ-24 (седло пружины рычага переключателя). Удовлетворительные результаты получены при испытаниях металлофтороплас-Говых втулок шкворней поворотных кулачков на автомобилях ГАЗ-53, втулок, установленных в ,тормозных узлах и сцеплении автомо-

УСЛОВИЯ НАГРУЖЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ ПОДШИПНИКОВ

Б МАШИНЕ ЛНС-51-I