подшипников из стали ШХ1б. Эти подшипники работают также в условиях повышенной влажности с влагостойкими консистентными смазками.

Расчетные зависимости для шарикоподшипников, работающих в химически активных средах, могут быть установлены только на основе экспериментальных исследований, которых в настоящее время недостаточно по целому ряду широко применяемых рабочих сред. Однако имеющийся опыт и проведенные исследования позволяют принять для расчета долговечности подщипников, работающих со смазкой технологическими средами химического оборудования, коэффициент, учитывающий снижение работоспособности от воздействия химической среды (табл. 59).

Снижение работоспособности шарикоподшипника при смазке маловязкими агрессивными жидкостями происходит из-за коррозионно-механического изнашивания, коррозионно-усталост-ного разрушения Jnpn больших нагрузках) и повышенного из--носа или поломки сепаратора. Частицы коррозионно-механического износа попадают в зазоры подшипника и могут привести к его заклиниванию. Смазка подшипника маловязкими жидкостями создает условия граничного трения, при котором долговечная работа шарикоподшипника возможна только при высокой антйфрикционности и самосмазываемости пары трения сепаратор - кольца и шарики.

Стандартные нержавеющие шарикоподшипники с дополнительным знаком Ю, проставляемым правее условного обозш-чения шарикоподшипника по ГОСТ 3189-46, изготавливаются из стали 95Х18Ш с сепараторами из стали 12Х18Н9 иЛи брбнзы БрАЖМц!0-3-1,5. Эти шарикоподшипники имеют невысокую коррозионную стойкость в ряде сред химических производств, например в серной, соляной, азотной и других кислотах, к ш антифрикционные свойства при смазке маловязкими агрессив-• ными жидкостями и без смазки низки.

Автором совместно с сотрудниками ВНИПП и других организаций были созданы -опытные партии радиально-упорных шарикоподшипников (рис. 104) [18], способных достаточно долговечно работать в ряде агрессивных сред. Проблема создания таких подшипников качения решается путем применения новых марок коррозионно-стойких подшипниковых сталей и сплавов для колец и шариков и изысканием конструкционных самосмазывающихся материалов для сепараторов, обладающих Невысоким трением и износом при смазке агрессивными маловязкими жидкостями. Роль жидкости, подаваемой в подшипник, сводится в основном к отводу тепла из зоны трения, в то время как материал сепаратора обладает самосмазывающими свойствами. Наилучшими коррозионно-стойкими и антифрикционными материалам» ддя. сепараторов шарикоподшипников являются фторполи-меры, » частности фторопласт-4Б и фторапласг-40П и особенно

-ш а -еа •в" «"

т еа »

я. м

« о. о а

«о

«2*

о"

с>

Ю 00

о8 8

о о

О я се Л О с* ч Ч

со о н 5

о о.

00 об i2 . . «о

i2 В

»2

их композиции с наполнителями, которые имеют более высокие износостойкость, теплопроводность и меньшие хладотекучесть и термическое расширение по сравнению с чистым фторопластом. Поэтому для сепараторов новых шарикоподшипников использовали композиции фторопласта-40П с ситаллом, дисульфидом молибдена, графитом и бронзой, на основе которых разработаны материалы Ф40С15М1,5, Ф40М30, Ф40Г20 и Ф40Б70. Стойкость фторопластовых композиций в химических средах оп-

Эти стали аустенито-ферритного класса имеют двухфазную структуру и обладают способностью значительно изменять свои механические свойства в закисимости от технологии ме-ханотермической обработки. Разработанная во ВНИПП технология их упрочнения позволяет реализовать твердость более HRC 40 с сохранением коррозионной стойкости и достаточной ударной вязкости (4-6 кгс/см2). Таким усредненным режимом упрочнения является закалка в воде с температуры 1050 °С, последующая 50%-ная холодная деформация, дополнительная

Рнс. 104. Шарпкоподшипники для работы в среде агрессивных жидкостей:

/ -И1954 (тип 36309); 2-И1953 (тип 36200); 5 -И1955 (тип 36314)

ределяется в основном стойкостью наполнителя в данной агрессивной среде и весьма высока для целого ряда сред. Физико-механические свойства этих материалов и их стойкость в химических средах, а также технология изготовления из них деталей приведены в работах [12, 86].

Допускаемая температура окружающей среды ограничивается теплостойкостью фторопласта-40П и составляет 200 °С, а наибольшая долговечность достигается при температуре не выше 160-180 °С.

В качестве материала колец и шариков были использованы кислотостойкая сталь Х32Н8 (ЭП263) и ее модификации с молибденом Х32Н8М2 (ЭП527ВИ) и медью Х32Н8М2Д2 (ЭП528ВИ), выпускаемые по ТУ 14-1-88-71.

Рис. 105. Коррозионно-стойкие шарикоподшипники 36200Ю2 и B46205IO2 с сепаратором из фторопласта-4

местная пластическая деформация путем обкатки желоба кольца после токарной обработки и старение при температуре 450- 475 °С. Применение такой технологии позволяет получить общую твердость HRC 46-48 при микротвердости по желобу кольца до HRC 52-54.

Исследованиями износостойкости стали Х32Н8 при трении по фторопласту-4 на машине трения МИ-1М получены невысокий износ фторопласта-4 со смазкой водой (0,01 г/ч) и практическое отсутствие износа стали при давлении до 49 кгс/см с коэффициентом трения 0,013.

Освоены опытным и частично серийным производством следующие радиально-упорные шарикоподшипники из сталей типа Х32Н8 с фторопластовыми сепараторами (рис. 105): 36200Ю2 (И1953), 46201Ю2 (И1952), 7В202Ю2, П46204Ю2, B46205IO2 (И1950), 36309Ю2 (И1954) и 36314Ю2 (И1955). В результате испытаний, проведенных автором на долговечность шарикоподшипников И1954 со смазкой водой при частоте вращения до 3000 об/мин и осевой нагрузке до 200 кгс (рис. 106),, установлено, что причинами выхода их из строя в основном являются разрыв сепаратора по перемычкам (1) из-за постепенного износа и появление усталостных трещин на наружном кольце

{2, 3, 4). На рис. 106 показана зависимость износа от числа циклов шарикоподшипника 36309Ю2 (И1954) с сепаратором из материала Ф40С15М1,5. В отличие от существовавших ранее предположений, что износ шарикоподшипника, работающего в воде, изменяется линейно по характеристике абразивного изнашивания, полученные в нашем исследовании кривые носят экспоненциальный характер. Они соответствуют характеру протекания изнашивания деталей машин, установленному Лорен-цом и положенному в основу расчета на изнашивание [69]. Ана-

Рис Ш6. Зависимость износа А от числа цинйгвв А 1ЮИ»зионнв-стойкого хййрикойодшипника типа 36309 (И 1954) со смазкой водой при осевой на- •- • грузке 100 кгс и частоте вращения, об/мин:

./-г 1600 (ресурс 1514 ч); 2-3100 (ресурс 1100 ч); 5 - 3100 (ресурс 407 ч); 4-3100 (pecypt-

332 ч)

логично В шарикоподшипнике с самосмазывающимся сепарато: ром происходит непрерывное увеличение скорости изнашивания сепаратора по мере накопления продуктов износа и увеличения зазоров.

Испытания коррозионно-стойких шарикоподшипников в работающих машинах и аппаратах химических производств дали полоЯительные результаты.

Шарикоподшипники 46201Ю2 (И1952) и П46205Ю2 (И1950), установленные в лентопротяжном механизме кинопроявочной машины МПМ-1, прорабсггали без изменений свыше 1000 ч с частотой вращения 32 об/мин при радиальной нагрузке 2,8 кгс и осевой нагрузке 0,8 кгс в проявителе с температурой до 40 °С, содержащем наряду с другими компонентами едкий натрий, квасцы алюмокалиевые, хлористый аммоний и метобисульфит натрия. В этой среде корродируют стали типа 12Х18Н10Т, а подшипники из стали 95X18Ш приходят в полную негодность" за три дня пребывания в среде. Положительные результаты испытаний в Течение 400 ч получены в поршневом насосе, перекачивающем 30%-ный водный раствор формальдегида с 1,9%, серной кислоты и 0,4% муравьиной кислоты, а также в промыш-

ленных установках, работающих на 65%-ной азотной кислоте при ,80С.

В герметическом электронасосе НЦ-А5-1ВТ, работающем в циркуляционном контуре одноканального экспериментального стенда, где горячим теплоносителем служит дистиллированная вода с температурой до 260 °С, использовались шарикоподшипники типа 36309Ю2 (И1954) с сепаратором из материала Ф40С15М1,5. Температура воды, подаваемой в подшипники, изменялась от 70 до 160 °С. Насос эксплуатировался более года (ресурс свыше 2000 ч) при частоте вращения 1500 об/мин плавно, бесшумно. Ранее установленные в этот насос стандартные шарикоподшицники 46307Г и 1607 вышли из строя через 150 ч, что привело к заклиниванию вала на ходу и перегоранию обмотки электродвигателя. Коррозионно-стойкие шарикоподшипники установлены также в герметические реакторы, полимеризаторы, дегазаторы и другое оборудование.

19. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА САМОСМАЗЫВАЮЩИХСЯ ШАРИКОПОДШИПНИКОВ

Основной причиной выхода из строя шарикоподшипников, работающих без смазки, является изнашивание сепаратора и, как следствие этого, ослабление и поломка перемычек его во время работы, что приводит к заклиниванию подшипника на ходу. В целях увеличения срока службы при небольших нагрузках целесообразно уменьшение числа шариков на один или два, что дает возможность увеличить толщину перемычек сепаратора и этим повысить его механическую прочность. Заклинивание возможно также при попадании продуктов износа сепаратора в зазоры подшипника.

Исследованиями [11]показано, что при работе шарикоподшипника с самосмазывающимся сепаратором на желобах колец и других поверхностях контакта шариков происходит намазывание пленки фторопласта с дисульфидом молибдена. Пленка фторопласта толщиной 1,5-3 мкм автоматически восстанавливается по мере ее износа и служит твердой смазкой для подшипника. Она является причиной низкого Коэффициента трения (0,05-0,3), а по мере роста толщины и ее разрушения - причиной повышения температуры и заклинивания подшипника при выходе его из строя от накопления частиц твердой смазки в зазорах между сепаратором и шариками. При организованном отводе продуктов износа из подшипника, например путем ЛДО дувки сжатым воздухом, его работоспособность значительно увеличивается. Продувка воздухом особенно полезна через 3- 5 ч после запуска (приработки).

Разрушение сепаратора происходит еще и потому, W самосмазывающиеся Материалы имеют пониженную механическую прочность тю сравнению с материалами cenapaTbJ)ofr стандарт-