ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РАБОТЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН
Горкуша А.Е., Сидоров В.А., Шестаков С.А., Новиков Д.В.
(кафедра "Металлорежущих станков и инструментов,
кафедра МОЗЧМ, ДонГТУ, г.Донецк, Украина)
Горкуша А.Е., Сидоров В.А., Шестаков С.А., Новиков Д.В. //Инженер.- Сентябрь 2000.- С.18-21
В машиностроении, как отечественном, так и зарубежном, широкое применение находят подшипники скольжения с вкладышами из многослойного комбинированного материала, в том числе металлофторопластовой ленты, из-за простой технологии массового производства и их высоких эксплуатационных свойств. Сочетая в себе положительные свойства металлических вкладышей (хорошая теплопроводность) и полимерных материалов (большая податливость и нечувствительность к виду смазки) металлополимерные вкладыши могут успешно использоваться взамен бронзы и баббита. Особенно выгодно использование таких вкладышей в ремонтном производстве благодаря простоте их замены и возможности четырехкратного использования.
Для изготовления полувкладышей методом холодного прессования необходима матрица. Отличительной особенностью изготовления полувкладышей из металлофторопластовой ленты в сравнение с другими ленточными материалами является то, что для придания заданной формы и размеров его рабочую поверхность нельзя подвергать какой-либо механической обработке из-за малой толщины антифрикционного слоя.Для изготовления полувкладышей методом холодного прессования необходима матрица. Отличительной особенностью изготовления полувкладышей из металлофторопластовой ленты в сравнение с другими ленточными материалами является то, что для придания заданной формы и размеров его рабочую поверхность нельзя подвергать какой-либо механической обработке из-за малой толщины антифрикционного слоя.
Процесс формообразования полувкладыша методом холодного прессования заключается в следующем. Форма поверхности заготовки полувкладыша одним из технологических способов максимально приближается к форме полуцилиндра, после чего вставляется в матрицу.
Во внутреннюю поверхность между матрицей и заготовкой полувкладыша вставляется резиновый пуансон, при этом высота пуансона несколько больше длины вкладыша. Сверху на резиновый пуансон устанавливается стальной диск. Суммарная высота резинового пуансона и стального диска выбирается больше высоты внутренней цилиндрической поверхности матрицы. При приложении нагрузки от штока пресса усилие передается через стальной диск на резиновый пуансон, вызывая его деформацию и обжимая полувкладыш, формообразуя его внутреннюю поверхность с допусками по квалитетам Н6, Н7, Н8.
Критерием оценки несущей способности с металлополимерными вкладышами является минимальная толщина смазочного слоя hmin, которая в режиме граничного и жидкостного (гидродинамического) трения с учетом податливости системы шип-подшипник равняется нескольким микрометрам и равна [1]:
F = 0.107 nld m
F = 0.107 nld m
где F - несущая способность, Н; n, l d - соответственно частота вращения вала, мин-1, длина и диаметр, мм; m - коэффициент зависящийот отношения l/d, - динамическая вязкость, Па.с; - диаметральный зазор, hmin -минимальная толщина смазочного слоя в мкм. После преобразования уравнение несущей способности окончательно приобретает вид
F = 0,107 nld
Таким образом, повышение несущей способности можно получить за счет увеличения минимальной толщины смазочного слоя hmin. В металлофторопластовых подшипниках бронзофторопластовый материал, полученный спеканием оловянистой бронзы, нанесенный на стальную основу вкладыша с последующей пропиткой фторопластом о большей несущей способностью, в сравнение с металлическими при смазывании маловязкими жидкостями, включая воду, что в ряде случаев улучшает экологические состояния окружающей среды.
Учитывая, что модуль упругости фторопластового материала значительно меньше, чем у баббита и бронзы, а минимальная толщина смазочного слоя всегда больше, то количество смазки, прокачиваемое через рабочую зону, равное Q = 1/2VLhmin (v -скорость, L - длина, hmin- минимальная толщина смазочного слоя hmin), то же больше. Это обеспечивает меньший нагрев подшипникового узла в сравнение с металлическим.
Сравнительные испытания металлических (бронза, баббит) и металлофторопластовых подшипников выполненные на стенде ДонГТУ в диапазоне от 2 до 14 м/с и средних удельных нагрузок от 0,63 до 3 МПа показали сходный характер в изменении минимального зазора у исследуемых подшипников при скоростях скольжения до 14 м/с. Однако, минимальная толщина смазочного слоя у металлофторопластового подшипника в среднем в 1,5 раза выше, чем у баббитового.
Эта разница становится большей с дальнейшим увеличением скорости скольжения, когда прирост зазора у баббитового подшипника приостанавливается, а у металлофторопластового продолжает расти. Данное обстоятельство объясняется лучшей геометрией контакта за счет высокой податливости верхнего полимерного слоя. Протяженность несущего смазочного в металлофторопластовом подшипнике в среднем 1,5…1,7 раза выше, чем у подшипников с баббитовой заливкой и близка к протяженности рабочей зоны полимерных подшипников. Из-за большей протяженно-сти рабочей зоны изменение нагрузки практически не влияет на величину минимального зазора hmin и зависит только от скорости.
Использование подшипников с тонкостенными вкладышами металлургических машин позволяет:
- увеличить в 3…5 раз срок службы подшипника;
- сохранить высокие антифрикционные при снижении качества смазки;
- иметь высокие виброгасящие свойства и бесшумность в процессе работы;
- снизить трудоемкость ремонта в 20 и более раз в сравнение с баббитом;
-снизить в 5…6 раз затраты на техническое обслуживание подшипниковых узлов металлургического оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Д.Н.Решетов, А.С.Иванов, В.З.Фадеев. Надежность машин. М., 1988. - 238 с.
2. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на долговечность и надежность деталей машин. М.: Машиностроение. 1970. - 313 с.
3. Седуш В.Я. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин:Учебнк.- 3-е изд., перераб. и доп. К.: НМК ВО, 1992. - 368 с.