7.3.2 Износостойкие самосмазывающиеся подшипники скольжения нового класса. Конструкция и способ их изготовления

Рабочие органы машин и механизмов транспортеров, конвейеров, подъемников, бетономешалок и т. д. работают в абразивно-агрессивных средах (песок, гравий, соли, доломит, формовочная смесь и пр.), в которых часто выходят из строя подшипники качения и металлические подшипники скольжения, не проработав и срока службы.

До испытаний После испытаний

а)

б)

в)

г)

д)

Рисунок 7.14 – Микроструктуры (ув. 250Х) ПСС: а – контактной поверхности; б – среза, перпендикулярного контактной поверхности; г – контактной поверхности контртела (вала); профилограммы контактной поверхности ПСС (в) и контртела (д)

Повышение работоспособности и долговечности узлов трения является одной из актуальных задач зксплуатационников. Такими возможностями обладает новый класс износостойких подшипников скольжения самосмазывающихся (ПСС) на основе прессованной древесины торцового гнутья, работающих в абразивно-агрессивных средах при нагрузках до 12 МПа и скоростях скольжения до 1,5 м/с. Однако у производственников применение ПСС вызывает недоверие, скептическое отношение, так как они представляют древесину в ее натуральном виде, изделия из которой окружают нас в быту.

В недалеком прошлом в связи с развитием техники и возросшими нагрузками подшипники скольжения, изготавливаемые в основном из твердолиственных пород древесины, начали повсеместно заменяться подшипниками качения и металлическими подшипниками скольжения из бронзы, баббита, антифрикционного чугуна. Но они недолговечны при работе в абразивно-агрессивных средах. Однако и в настоящее время на транспортных и пассажирских морских судах дальнего плавания дейдвудные подшипники валов гребных винтов (рисунок 7.15, а), имеющие внутренний диаметр до 600 мм и длину до 2500 мм, набираются из планок твердолиственной древесины бакаута, плотность которой составляет= 1,17…1,2 г/см³. Древесина бакаута или гваякума прочная, стойкая в морской воде, но дефицитна и очень дорога, так как произрастает только в тропиках Америки. Поэтому на судах внутреннего плавания дейдвудные подшипники набирают из капронографитовых, текстолитовых или резинометаллических планок аналогично бакаутовым (рисунок 7.15,б) [64].

Рисунок 7.15 – Узлы трения вала гребного винта морских судов дальнего плавания (а); дейдвудные подшипники, набранные из планок бакаута по схеме ”бочка” (б) или ”ласточкин хвост” (в): 1 – подшипники из бакаута; 2 – вал

Сцелью применения в узлах трения в качестве подшипникового материала древесины местных пород, имеющих плотность 0,55…0,65 г/см³, были разработаны различные способы прессования за счет уменьшения объема полостей сосудов и капилляров, составляющих 75 – 80 % объема, и конструктивного исполнения подшипников скольжения из нее. При степени прессования древесины березы= 50 – 55 % ее плотность достигает = 1,1…1,21 г/см³, как у древесины бакаута (плотность древесинного вещества= 1,54 г/см³), при этом объем не полностью сдеформированных полостей капилляров и сосудов составляет 20 – 25 %, при заполнении которых различными смазками можно получить модифицированную антифрикционную древесину с заданными свойствами.

Из всех вариантов конструктивного исполнения подшипников скольжения из прессованной древесины, работающих на торец, наибольшей формоустойчивостью обладают подшипники, выполненные в виде наборных брусков из древесины одноосного прессования и запрессованные в пазы ступицы. Подшипник набирается из брусков в "бочку" или "ласточкин хвост" в тонкостенном металлическом сепараторе и запрессовывается вместе с ним в посадочное место ступицы (рисунок 7.16), или запрессовывается в тонкостенную металлическую обойму при последующей завальцовке краев [63]. Однако изготовление таких подшипников требует высокой точности размеров вкладышей, специальных устройств для фиксации, сложной подгонки, больших затрат на механическую обработку. Они также трудоемки при ремонте.

Способ изготовления гнутопрессованных втулок заключается в торцовом гнутье древесных заготовок в полувтулки, которые на специальном приспособлении обрезаются и из них склеиваются втулки. Последние запрессовываются в пресс-форму, после определенной пьезотермообработки извлекаются из пресс-формы и обрабатываются по наружному и внутреннему диаметрам. Данный способ не обеспечивает качественного гнутья полувтулок из-за растрескивания их по наружной поверхности при гнутье. Кроме того, при эксплуатации во влажных условиях втулки распрессовываются вдоль оси.

Описанные в литературе технологии торцового гнутья с последующим прессованием и сборкой подшипника трудоемки, экономически и технически не выгодны, что не позволяет внедрить их в производство. Анализ существующих способов конструктивного оформления и получения подшипников скольжения, обеспечивающих их стабильность, предотвращающих распрессовку древесины, показывает, что они сложны в изготовлении, в термообработке, требуют металлоемкой оснастки, непроизводительны, энергоемки.

Однако до настоящего времени остается проблема использования отрицательного явления разбухания для его же устранения. В машиностроении подобные технические решения встречаются. Например, осевые силы, действующие в косозубом зацеплении, устраняются в шевронной передаче, в которой они направлены друг против друга и компенсируются.

Рисунок 7.16 – Различные варианты набора подшипников скольжения из брусков ДП-О: а, б – бруски запрессованы в пазы металлической обоймы; в – прямоугольные элементы, собранные в тонкостенном металлическом сепараторе и запрессованные вместе с ним в посадочное гнездо ступицы; г – набранные в “бочку”, д – набранные “в бочку” с упорными металлическими планками; е – запрессованные в пазы “ласточкин хвост”; ж – набранный подшипник кассетно-пробкового типа