Промышленный лизинг
Методички
средой являлась азотная кислота в кристаллической пульпе с отношением твердой фазы к жидкой Т : Ж = (0,8 ~- 1,5) : 10. Содержание азотной кислоты в пульпе составляло 20%, размер кристаллов до 100 мкм, мп температура пульпы 56-> 75 °С. f2oi Конструкция подшип- ; 0,04 il 0,02 60 % Ч Q Q W 12 П 1др,мгс1см Рис. 72. Изменение износа пар трения при трении без смазки в зависимости от давления: /-ЦМ-332 по ЦМ-332; 5-08 по 08 I никовых узлов конического типа из материала СЗ герметичного центробежного насоса показана парне. 73, где на рис. 73, а приведена верхняя опора ротора насоса, а на рис. 73,6 нижняя опора вертикального ротора. Высокие теплостойкость и антифрикционные свойства позволяют использовать материал С8 в верхней опоре без смазывания, правда, при незначительных нагрузках. Нижняя опора смазыва-ется и охлаждается агрессивной жидкостью, в которой могут содержаться абразивные взвеси крупностью до 150 мкм. С це- . лью увеличения срока службы подшипников используется пружинное поджимное устройство вала для его вертикального пермешения по мере износа нижнего подшипника. Возможное осевое перемещение ротора учитывается в конструкции насоса и предусмотрено до 6 мм. Давление в подшипнике составляет 10 кгс/см2, частота вращения вала 1500 об/мин, критерий теплостойкости pv s= 25 кгСмДсмС), потери мощности в опорах достигают 2,5 кВт. Промышленные испытания насоса в течение более 1600 ч показали, что конструкции подшипников и используемая пара трения С8 по С8 обеспечивают необходимую надежность и долговечность. Рис. 73. Подшипниковые узлы герметичного центробежного насоса из материала С8: /-вал; 2-конусная цапфа; 3-вкладыш; 4-пружина; 5-обойма вкладыша; ff-шпонка 11. МИНЕРАЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ ПОДШИПНИКИ Для изготовления подшипников, работающих при высокой температуре, а также в агрессивных средах с абразивными включениями или без смазки, получили распространение мине-ралокерамические материалы. Исходным сырьем для изготовления минералокерамических материалов служат окись алюминия AI2O3 (глинозем по ГОСТ 6912-64), из которой получают корундовую керамику марки ЦМ-332 по ТУ 48-19-282-77 и окиси магния и кремния MgO, Si02, из которых получают стеатитовую керамику марки ТК-21 по ГОСТ 5458-64 (класс 1Ха) и др. Минералокерамические подшипники обладают высокой твердостью, износостойкостью, механической прочностью, стойкостью против воздействия химических сред и высокой температуры. Физико-механические свойства подшипниковых материалов приведены в табл. 39, а химическая стойкость керамических материалов в работе [34]. Втулки подшипников изготавливают прессованием или литьем под давлением формовочной массы с последующей сушкой и обжигом. Механическая обработка производится шлифованием кругами из карбида кремния (предварительное) и алмазными кругами (окончательное) по режимам, приведенным там же. Удовлетворительное качество втулок обеспечивается при отношении диаметра к высоте не более 1 : 3 и длине до 300 мм. Испытания на изнашивание минералокерамики ЦМ-332 з паре со сталями, проведенные автором на машине трения МИ-1М, показали, что на поверхности трения стальных образцов образуются глубокие риски. На соприкасающихся поверхностях керамических образцов наблюдалось «намазывание> частиц металла, после чего наступал быстрый износ стальных образцов. Образец из минералокерамики ЦМ-332 интенсивно изнашивает стальной образец, срезая микронеровности поверхностного слоя. Это же явление наблюдается во время работы минералокерамических втулок в паре со стальными валами в условиях сухого трения, в том числе с абразивными частицами. По мере износа вала появлялись перекосы втулки, резко возрастала нагрузка и минералокерамическая втулка ломалась. В условиях жидкостного трения втулки из ЦМ-332 могут быть использованы при работе со стальными валами твердостью не менее HRC 48-50, обработанными тонкой шлифовкой и полировкой. Лучшими смазками являются глицерин, вазелиновое масло, коллоидный графит и его водная суспензия. Удовлетворительные антифрикционные свойства были обнаружены у пары трения стеллит ВЗК по ЦМ-332 при сухом трении: предельное давление до 40 кгс/см и коэффициент трения 0,312, со смазыванием водой давление уменьшается до 8,5 кгс/см (табл. 40). Наилучшие антифрикционные свойства показала одноименная Таблица 39. Физико-меха»ни<гесккег свойства подшипниковых керамяческкзе материалов
пара трения ЦМ-332 по ЦМ-332. Пару трения ЦМ-332 по ЦМ.-332 применяют в подшипниках, работающих в газовой среде, в дистиллированной воде при 95С, в 65%-ной азотной кислоте при 84-99*С. Без смазки пара трения ЦМ-332 удовлетворительно работает при давлениях, не превышающих 6,18 кгс/см. При повышении давления наблюдается значительное увеличение коэффициента tpeHHn и износа. На долговечность пары влияет точность изготовления деталей (1-2-й классу, шероховатость поверхности (в пределах 10-12-го классов) и сохранение параметров Шероховатости в процессе эксплуатации. Пара трения (ЦМ-332-ЦМ-332) обладает высокими антифрикционными свойствами и несмотря на технологические сложности изготовления (большая усадка при спекании, высокая твердость и необходимость применения алмазной обработки) с успехом применяется в производственных условиях. Таблица 40. Антифрикционные свойства исследованных пар трения
На рис. 74 показан нижний подшипниковый узел вертикального электронасоса, радиальные подшипниковые втулки и подпятник которого выполнены из минералокерамики ЦМ-332. Этот подшипниковый узел предназначен для работы как в пусковых режимах сухого и полусухого трения, так и при подаче в него жидкости, перекачиваемой насосом при работе. Подшипниковая пара ЦМ-332 по ЦМ-332 испытыва-лась в подшипниковом узле со смазыванием 60%-ной азотной кислотой при температуре 84- 99 °С. Ревизия насоса, проведенная после испытаний, показала высокую износостойкость подщипников. Однако следует отметить, что на одном из этапов испытаний после промывки насоса холодной водой с температурой 9°С на некоторых кольцах подшипников образовались трещины, и они разрушились. Это подтверждает мнение о том, что минералокерамика ЦМ-332 не выдерживает резких колебаний температуры, что необходимо учитывать при ее применении. Повышенная хрупкость и склонность к трещинообразованию являются серьезным препятствием для широкого использования минерало- Рис. 74. Подшипниковый узел с парой трения ЦМ-332 по ЦМ-332: / - обойма; 2-втулка обоймы (материал ЦМ-332); 3-кольцо (сталь 12X18H10T); 4-штифт; 5-втулка вала (сталь 12X18H10T); ff-втулка вала (материал ЦМ-332); 7-кольцо (сталь 12X18H10T); пята (материал ЦМ-332); Р -подпятник (материал ЦМ-332) керамики ЦМ-332 в подшипниках. Их нецелесообразно применять при вибрационных и ударных нагрузках, а втулки необхо-димо устанавливать в металлические обоймы как с механиче-ским креплением, например штифтами, так и путем вклеивания с применением лака Ф-10 (ТУ 6-05-1092-74) или эпоксидных клеев. Металлические обоймы уменьшают концентрации напряжений при действии на керамические детали нагрузок в опоре. n вместе с тем известны конструкции керамических подшипников из окиси алюминия, применяющиеся и при значительных вибрационных нагрузках, например в опорах лопастей вертолетов и гидрокрыльев [100]. Их высокий срок службы обеспечивается качественным выполнением вкладышей, надежным креплением керамических деталей в металлических обоймах из нержавеющей стали и применением для смазывания твердого смазывающего вещества на основе дисульфида молибдена. Конструкция такого подшипника показана на рис. 75. Исходя из условий сборки металлические обоймы выполнены из двух половин, а вкладыш разрезным (2-3 сектора). Сборка осуществляется склеиванием эпоксидным клеем. Во вкладыше предусмотрены сквозные отверстия, заполненные твердой смазкой, состоящей из 90% дисульфида молибдена, 8% молибдена и 2% тантала. Вкладыши со смазочными отверстиями изготавливались из окиси алюминия по следующей технологии: холодное прессование керамического порошка АЬОз с акриловой связкой, сверление отверстий под смазочный материал, механическая обработка, спекание при 1550 °С в воздухе, алмазная разрезка на две половины, алмазная притирка внутреннего отверстия по сфере. Испытания подшипника проводились при колебательном движении вала в воздушной среде с амплитудой 9° и частотой 243 Гц. Нагрузка на подшипник изменялась от +540 до -290 кгс при той же частоте. При испытаниях установлена высокая работоспособность подшипника без задиров и следов изнашивания. Эти же подшипники для опор гидрокрыльев испы-тывались в соленой воде с воздушной пеной. В качестве смазывающего вещества использовалась композ-иция на основе графита. Амплитуда колебательного движения составляла 10" с -частотой 20 Гц, а величина нагрузки изменялась от 70 до 1050 кгс. Испытаниями установлено, что при максимальной на- Рис. 75. Керамический самоустанавливающийся подшипник: /-обойма вкладыша; 2 -вкладыш (окись алюминия); 3-сферическая втулка (окись алюминия); 4-обойма втулки грузке происходит разрушение вкладыша в виде кольцевых трещин от растягивающих напряжений при приложении радиальной нагрузки. Выполнение керамических подшипников самоустанавливающимися препятствует их разрушению при перекосах вала от кромочных давлений. С этой целью радиально-осевые цилиндрические подшипники из керамики, например в микронасосах, устанавливают в корпусе на резиновые кольца под обе пары ротора. Резиновые кольца позволяют ротору самоустанавливаться за счет своей деформации и препятствуют осевому и радиальному перемещению его в корпусе. На вал насоса керамические втулки крепят с учетом / различного изменения размеров при тепловых расширениях стального вала и керамической втулки. Такие конструкции просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Стеатитовая минералокерами-ка ТК-21 в парах трения с ха-стеллоем, ферросилидом ЧС-15 и сталью 95X18 используется для вкладышей подщипников, например насосов ЦНГ (рис. 76). Смазкой подшипников служат предназначенные для перекачивания различные агрессивные жидкости с температурой 100°С и давлением в системе не выше 28 кгc/cм (не относящиеся к легковоспламеняющимся -и не содержащие абразивных примесей, за исключением твердых случайных частиц), в которых коррозионно стойки стали марок 10Х17Н13М2Т или 12Х18Н10Т. Стеатитовую минералокерамику марок ТК-21, СК-1, СПК-2 применяют также для изготовления вкладышей подшипников насосов типа ХГВ. Долговечность подшипника из керамики ТК-21 составляет 2500-3000 ч. Керамические подшипники для работы в агрессивных средах 41зготавливают также из ситаллов - минералокерамических материалов на основе специального стекла. В отличие от обычного стекла ситаллы имеют микрокристаллическую структуру с мелкими, величиной 0,01 -1,0 мкм кристаллами, равномерно распределенными по объему материала. Наличие мельчайших кристаллов, образующихся по специальной технологии изготовления, повышает механическую прочность стекла. Ситаллы обладают высокой твердостью, термостойкостью и стойкостью к воздействию химических сред. Промышленностью выпускаются технические литиевые ситаллы {СТД, технические магние- Рис 76. Подшипник скольжения электронасоса: /-обойма (сталь 12X18H10T); 2-кера-мическая втулка из стеатитовой минералокерамики ТК-21 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 32 33 34 35 36 |