Неметаллические материалы

Из не­металлических материалов для вкладышей подшипников применяют:

а) пластмассы;

б) прессованную древесину, (лигностон);

в) твердые породы дерева (бокаут, сам­шит, дуб и др.);

г) резину;

д) графитовые материалы.

Существенная особенность большинства неметаллических подшипниковых мате­риалов в связи с их низкой теплопро­водностью состоит в том, что для них лучшим смазочным материалом является вода, обеспечивающая хорошее охлажде­ние. Только при малых скоростях и боль­ших давлениях необходимо масло или эмульсия.

При использовании воды во избежа­ние коррозии вала в подшипник перед остановкой вводят пластичный смазочный материал (например, солидол) или на вал наносят покрытие из коррозионно-стойкой стали.

Причины применения неметаллических материалов:

а) отсутствие химического сродства с материалом вала;

б) хорошая прирабатываемость;

в) мягкие продукты износа;

г) возможность эффективного ис­пользования в качестве смазочного ма­териала воды или другой жидкости, яв­ляющихся рабочей средой в машине.

Основные области применения пласт­массовых вкладышей в подшипниках:

1) при невозможности применять жид­кий смазочный материал и необходимости обеспечивать полную или частичную самосмазываемость (подвески автомобиля, подшипники некоторых химических и текстильных машин);

2) при смазывании рабочей средой (погружных насосов, некоторых пищевых машин);

3) в тяжелых тихоходных машинах, в которых не всегда обеспечивается жид­костная смазка, что связано с частыми пусками и остановками, с низкими ско­ростями, повышенными местными давле­ниями из-за упругих деформаций или технологических погрешностей.

В подшипниках, постоянно работающих в условиях жидкостной смазки, применять пластмассы нецелесообразно. Это связано с низкой теплопроводностью пластмасс, большим коэффициентом линейного рас­ширения, разбуханием от поглощаемой влаги и, наконец, с худшим состоянием поверхности. В трущихся парах с пласт­массой жидкостная смазка возникает при больших скоростях скольжения, чем в ме­таллических.

Исключение составляют подшипники с пористым бронзовым поверхностным слоем на стальной основе, пропитанным фторопластом-4 и свинцом, с добавками графита и двусернистого мо­либдена. Этот материал благодаря тон­кому слою фторопласта-4 и его высоким антифрикционным свойствам почти не имеет недостатков, свойственных пласт­массовым подшипникам. Вместе с тем он имеет ряд существенных достоинств: самосмазываемость, что повышает надеж­ность подшипников и позволяет при лег­ких режимах работать без смазочного материала, возможность работы в широ­ком диапазоне температур (от очень низких до очень высоких), химическую стойкость.

К числу самосмазывающихся подшипни­ковых материалов, позволяющих работу без жидкого смазочного материала, от­носится аман — материал на основе спе­циальных смол с наполнителем. Детали из амана изготовляют методами горячего прессования. Максимально допустимое давление до 5...6 МПа.

Текстолит, древесно-слоистые пластики и прессованная древесина — давно известные анти­фрикционные материалы. Их применяют в тяжелом машиностроении (в подшипниках шаровых мельниц, блюмингов и крупно­сортных станов горячей прокатки). В этих машинах не требуется высокая точность, а податливость этих материалов благо­приятна для смягчения динамических на­грузок. Опытные данные показывают, что долговечность этих подшипников больше, чем бронзовых. Слоистые материалы лучше работают торцовыми поверхно­стями.

Полиамидные (капроновые) вкладыши обладают хорошей техно­логичностью и достаточно высокими анти­фрикционными свойствами капрона. Анти­фрикционные свойства капрона значитель­но повышаются от добавления дисульфида молибдена и графита.

Скорость изнашивания капрона в усло­виях трения при ограничной смазке в 3...4 раза ниже скорости изнашивания бронзы БрОЦС6-6-3.

Зазоры в пластмассовых подшипниках, учитывая их разбухание от влагопоглощения и повышенный коэффициент линей­ного расширения, должны быть увеличен­ными. В капроновых подшипниках за­зоры должны быть увеличены: на 3% толщины стенки — для учета влагопоглощения и на величину температурной деформации стенок. Допустимые давления в капроновых подшипниках при малых скоростях (до 0, 5 м/с) могут быть до 10 МПа, при скорости 4 м/с — до 3 МПа (при достаточном количестве смазочного материала).

В последнее время начали также при­менять подшипники из прессованных спе­ченных полиамидов.

Резиновые подшипники. Изготовляют методом горячей вулканизации двухслойными в металлической кассете с продольными канавками для лучшего охлаждения и уноса абразивных частиц. Фрикционный слой делают более твердым и износостойким, а внутренний — более податливым. Недостаток резины как под­шипникового материала — невозможность из-за больших упругих деформаций обе­спечения обычными способами правиль­ного клинового зазора в подшипнике. В подпятниках этот недостаток устра­няется при выполнении опорных подушек с консолями, которые, отгибаясь, обеспе­чивают захват масла.

Порошковые антифрикцион­ные материалы - на основе углерода применяют в основном для работы без смазочного материала. Они обладают вы­сокой температурной и химической стой­костью, но плохо сопротивляются ударным нагрузкам.

Применяют углеродные графитированные материалы (АГ), углеродные обож­женные (АО), лучше воспринимающие удары, но менее теплопроводные, и угле­родные графитированные, пропитанные баббитом или сплавом меди и свинца, с повышенной несущей способностью.

Непропитанные материалы имеют по­ристость 12...20 %. Они работают без смазочного материала.

Применяют графитофторопластовые ма­териалы на основе графита и фторо­пласта и графитопластовые материалы на основе графита и фенолформальдегидной смолы. Они сочетают свойства своих составляющих.

Графитовые подшипники обеспечивают низкий коэффициент трения (0, 04...0, 05), сохраняют свои антифрикционные свой­ства в широчайшем диапазоне темпера­тур (от минус 200 до +1000°С) и обладают высокой теплопроводностью и коррозион­ной стойкостью. Поэтому их применяют в условиях затрудненной смазки или невоз­можности смазки, при работе в агрессив­ных средах, при высоких или низких температурах. Эти материалы хорошо себя зарекомендовали в быстроходных под­шипниках с газовой смазкой (в условиях трения без смазочного материала при пуске).

Таблица 1 - Оптимальные области подвода масла в подшипник

Условия работы	Нагрузка
постоянного направления	вращающаяся вместе с вращающейся деталью
Вращается вал
Вращается корпус