Табшца 50. Матервал втулки подшипника

Продолжение табл, 5/

Таблица 51. Материал шейки вала (втулка вала)

Выбор материалов трущегося сопряжения должен произвол диться с учетом их коррозионной стойкости в рабочей среде* (Зкорость коррозии материала втулки подщипника скольжения и втулки вала в рабочей среде должна быть не более 0,01 мм/год. При выбсфе материалов пар трения предпочтение следует отдавать наплавочным материалам, позволяющим экономить дефицитные металлы и обеспечивающим технологич* ность изготовления. В аппаратах, предназначенных для обработки легковоспламеняющихся жидкостей, не допускается применение элементов сопряжения из материалов, вызывающих при контактировании искрообразование, например черных металлов. В этих случаях следует применять пары трения: сталь-< бронза, сталь - пластмасса, сталь - графит. Во избежание схватывания и задиров в концевой опоре сферическую поверхность корпуса и вкладыща следует упрочнять наплавкой, термической обработкой, азотированием и др. При необходимости обеспечения высокой износостойкости дли втулки вала и втулки подшипника рекомендуется применять следующее сочетания материалов: стеллит (наплавка)-стеллит (наплавка); стеллит (наплавка)-хромомолибденовая сталь (наплавка); сталь {HRC > 40)- чугун или бронза; сталь {HRC > 40)- пластмасса или графит. Выбор соответствующих марок материалов следует производить в соответствии с рекомендациями, изложенными выше.

Глава III. ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

15. РАБОТА ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СУХОГО ТРЕНИЯ

К подшипникам качения, предназначенным для работы в специальных условиях, современная техника предъявляет особые требования. В условиях вакуума, повышенной т%ми1фатуры, коррозионных сред смазывание подшипников мквзльрыми

Ш 20

смазывающими веществами невозможно, а материалы подшипников должны дополнительно обладать коррозионной стойкостью в различных жидкостях, парах и газах, не обладающих смазывающими свойствами, но являющихся рабочими средами и проникающими к подшипникам.

Известно, что для уменьшения трения и лучшего отвода тепла от трущихся поверхностей обычные подшипники качения смазывают жидкими или пластичными н-е-фтяными смазывающими веществами, так как материалы шариков, колец и cenapa-торов не обладают достаточной антифрик-ционностью в режиме сухого трения. Это подтверждается многочисленными фактами из практики эксплуатации, а также дан« ными специальных исследований.

В МИЭМ (Московский институт элек-тронного машиностроения) была изучена работа на долговечность стандартных шарикоподшипников 36205 с массивными сепараторами из различных материалов в условиях работы без смазки в атмосфере при частоте вращения 8500 об/мин, радиальной нагрузке 10 кгс, осевой нагрузке 1 кгс [79]. Некоторые результаты этих испытаний показаны на рис. 97. Подшипники без сепаратора при данном режиме работали 2 ч. В связи с резким увеличением температуры испытания были прекращены. Подшипники с сепараторами из бронзы БрАЖМц 10-3-1,5 работали со смазкой удовлетворительно, а без смазки 10 мин. При нагреве до 31 °С подшипник заклинивался (начальная температура 17°С). Такие же неудовлетворительные результаты получили для подшипников с сепараторами из латуни ЛС59-1. Долговечность их составила от 23 мин до 1 ч 35 мин. После испытания шарики и дорожки качения были покрыты тонким слоем латуни, что искажало размеры желобов, быстро уменьшало рабочий зазор и подшипники заклинивались. Отрицательные результаты показали также подшипники с сепараторами из стали СтЗ, у которых через 20 мин работы появлялся сильный шум (свист), затем следовало их заедание. Подшипники с сепаратором из текстолита работали 2,5 ч. Подшипники с сепаратором из бронзы БрОЦС5-5-5 проработали 45 ч. При разборке обнаружено большое количество продуктов износа в виде бронзовой пыли. Сепараторы .имели также большой износ в гнездах и в местах трения их о борта наружного кольца. Шарики,и дорожки качения оказа-

Рис. 97. Долговечность • шарикоподшипника 36205 с массивными сепараторами из различных материалов при работе без смазки

лись покрытыми тонким слоем бронзы, что способствовало увеличению срока службы по сравнению с другими материалами из-за избирательного переноса меди на поверхности трения стальных деталей. ;

Испытания показали, что основной причиной быстрого выхода стандартных шарикоподшипников при работе без смазки в атмосфере является механическое разрушение сепараторов (разрыв по перемычкам, обрыв заклепок) или защемление вследствие попадания продукт.ов износа между трущимися, поверхностями в рабочие зазоры.

В США фирма «Шелл» испытывала шарикоподшипники 206 со штампованным стальным сепаратором при температуре 315 °С без смазки при радиальной нагрузке 13,6 кгс и 10 ОООоб/мин. Подшипники на этом режиме выходили из строя через несколько секунд. Быстрый выход из строя стандартных подшипников наблюдается и при, их работе в жидких средах, не обладающих смазывающими свойствами. Автором исиытывались шарикоподшипники 308 со штампованным клепаным стальным сепаратором в рабочих условиях реактора при 1570 об/мин и крнтакт-ных напряжениях не выше 10 000 кгс/см [14]. Смазывание подшипников осуществлялось исходным сырьем рабочего процесса реактора - углеводородными фракциями типа 55-125> крекинг-бенЗинё Б-70.

„Цосле. 79 ч работы,В течение которых было 30 пусков и остановов, появился звук, характерный для подшипника, близкого к згаклиниванйю. Цодшипник вышел из строя через 86 ч вследствие заклинивания от попадания в зазоры мелкихчастицметалла, образовавшихся при изнашивании сепаратора. ....

Второй подшипник проработал в этих условиях 107 ч. На внутреннем и особенно на наружном кольце наблюдались на-тиры, имеющие вид блестящего желобка. Остальные места колец и другие детали были покрыты бурым налетом. Наблюдался ярко выраженный износ подшипника при сухом трении с отделением микрочастиц металла (шелушение) и химическим превращением железа в окисел, выпадающий • в. осадок. Ча« стицы интенсивного коррозионно-механического изнашивания, попадая в зазоры подшипника, заклинивали его.

В результате этих испытаний был сделан вывод о том, что подшипники из стали ШХ15 со штампованными стальными сепараторами непригодны для.работы в условиях смйзываний жидкими углеводородами легких фракций. Их срок службы даже при низких контактных напряжениях (менее 10 000 кгс/см*) не превышает 100 ч. i

К таким же результатам приводят испытания, стандартных подщипников в дистиллированной воде. По данным шведской фирмы СКФ их долговечность снижается в 10 раз, &Ш .экспериментам , №ИПП,иногда в 100 раз. Отсюда «ледует, т6

7 Зак. 116

использование в режиме сухого трения стандартных шарикопод* шипников невозможно.

В последние годы во ВНИПП проф. Н. А. Спицыным и его учениками [11, 27, 79] были разработаны конструкции и исследованы опытные партии шарикоподшипников, способных работать достаточно долговечно без подвода нефтяных смазывающих веществ при сухом трении в нормальных условиях в атмосфере и в вакууме при повышенных температурах и частотах вращения. Сотрудниками ВНИПП и автором [18-] были исследованы новые шарикоподшипники для работы в коррозионных средах без смазкн.

К решению проблемы создания таких шарикоподшипников подходят несколькими путями. Одним из них является разработка конструкции подшипников, смазываемых в процессе работы твердыми смазывающими веществами, другим - изыскание конструкционных самосмазывагощихся материалов для сепараторов, способных в условиях сухого трения обеспечивать смазывание трущихся элементов подшипника твердыми пленками. Кроме того, важным этапом разработки шарикоподшипников без смазки является исследование и применение новых коррозионно-стойких и жаропрочных подшипниковых сталей и сплавов для колец и шариков. К шарикоподшипникам, имек?-щим постоянный запас смазывающего материала на весь период эксплуатации, относятся также стандартные шарикоподшипники с двусторонними встроенными уплотнениями по ГОСТ 8882-58, которые здесь не рассматриваются.

16. ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ,

СМАЗЫВАЕМЫЕ ТВЕРДЫМИ СМАЗОЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ!

Наиболее простым способом смазывания шарикоподшипника является нанесение на его трущиеся поверхности дисульфида молибдена шаржированием. Для деталей подшипников шаржирование осуществляется их галтовкой в галтовочном барабану с предварительной подготовкой поверхностей и тщательным обезжириванием. Способ шаржирования позволяет получать смазывающую пленку дисульфида молибдена толщиной 1-- 2 мкм с невысокой степенью адгезии к основному металлу. Лучшее покрытие шаржированием было применено в МИЭМ при разработке подшипников для работы в вакууме.

Подшипники без их разборки обкатывали на специальном стенде в смеси жидкого масла - индустриальное 12 с дисульфидом молибдена концентрацией в смеси до 5%. После обкатки следы масла удаляли многократной промывкой. Следует отметить, что шаржирование шарикоподшипников дисульфидом мо* лйбдена мало увеличивает их срок службы при работе без смазки (в два - пять раз) из-за быстрого износа покрытия и невозможности его йосстановления в процессе работы.

Более высокую долговечность имеют шарикоподшипники, на которые твердое смазочное вещество наносят в виде суспензии дисульфида молибдена в связующем. Для этой цели применяют твердосмазочные покрытия, разработанные ВНИИНП (Всесоюзным научно-исследовательским институтом по переработке нефти) и приведенные в табл. 9. Для обеспечения лучшего сцепления с основой твердосмазочного покрытия сепараторы и кольца подвергают пескоструйной обработке и обезжиривают. Покрытие толщиной до 10 мкм наносят распылением на подогретые до температуры 500 детали. Напыленные детали выдерживают на воздухе в течение 1 ч для испарения растворителя, после чего помещают в термостат при температуре 180-200 °С на 1 ч для отвердевания пленки. Затем производится сборка подшипника, его обкатка с частотой вращения 200-500 об/мин и удаление отделившихся частиц покрытия обдувом подшипника сухим азотом.

Шарикоподшипники 204Б с нанесенными этим способом твердосмазочными покрытиями были испытаны на машине ЦКБ-72 в режиме: частота вращения 3000 об/мин, радиальная нагрузка 10 кгс, температура воздуха 20°С. Состояние подшипника оценивали по изменению массы (износу) и радиального зазора/ Результаты этих испытаний представлены в табл. 52. Установлено, что подшипники выходят из строя по мере изнашивания покрытия. Сильнее всего изнашивается покрытие на сепараторе по центрирующей поверхности (внешнему диаметру) и в гнездах. Износ покрытия нарастает постепенно и резко увеличивается при выходе подшипника из строя. Начало интенсивного изнашивания сопровождается возрастанием момента трения или резким повышением температуры подшипника. Следует отметить, что при легких режимах работы (незначительные нагрузки) подшипники с твердосмазочными покрытиями на основе твердых смазок ВНИИНП могут работать 250-300, а в отдельных случаях до 1000 ч, что вполне может удовлетворить требованиям эксплуатации.

Таблица 52, Срок службы Подшипников 204Б с нанесенными твердосмазочными покрытиями