В зависимости от рода трения в подшипнике различают подшипники скольжения , в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника, и подшипники качения , в которых развивается трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала и подшипника.

Подшипники качения по сравнению с подшипниками скольжения обладают рядом достоинств.

• В современном машиностроении подшипники скольжения ограничены лишь некоторыми областями, например, для быстроходных валов , в режиме работы которых долговечность подшипников качения очень мала;
• для осей и валов, требующих точной установки;
• для валов очень большого диаметра, для которых не изготовляют стандартных подшипников качения;
• когда подшипники по условиям сборки должны быть разъемными (например, для коленчатого вала);
• когда в связи с восприятием подшипником ударных и вибрационных нагрузок используется демпфирующее действие масляного слоя подшипника скольжения;
• при работе подшипников в воде, агрессивной среде и т. п.,
• когда подшипники качения неработоспособны;
• для тихоходных осей и валов неответственных механизмов, когда подшипники скольжения оказываются проще по конструкции и дешевле подшипников качения
.

В зависимости от направления воспринимаемой нагрузки подшипники скольжения различают:

• радиальные для восприятия радиальных, т. е. перпендикулярных осям и валам, нагрузок;
• упорные , или подпятники , для восприятия нагрузок, расположенных вдоль осевых линий осей и валов;
• радиально-упорные для восприятия одновременно радиальных и осевых нагрузок.

При одновременном действии на ось или вал радиальных и осевых нагрузок обычно применяют сочетание радиальных и упорных подшипников и значительно реже пользуются радиально упорными подшипниками скольжения. Основные требования к подшипникам скольжения:

• конструкции и материалы подшипников должны обеспечивать минимальные потери на трение и износ валов, иметь достаточную прочность и жесткость, чтобы противостоять действующим на них силам и вызываемым ими деформациям и сотрясениям;
• размеры трущихся поверхностей должны быть достаточными для восприятия действующего на них давления без выдавливания смазки и для отвода развивающейся от трения теплоты;
• сборка подшипников, установка осей и валов и обслуживание (особенно смазка на ходу) должны быть по возможности простыми.

Для уменьшения трения в подшипниках, повышения к. п. д., снижения износа и нагрева до минимума трущиеся поверхности смазывают маслом или другим смазочным материалом. В зависимости от толщины масляного слоя подшипник работает в режиме жидкостного , полужидкостного или полусухого трения .

При жидкостном трении рабочие поверхности вала и подшипника полностью разделяет слой смазки, толщина которого больше сумм неровностей обработки поверхностей вала и подшипника. При полусухом трении между валом и подшипником преобладает сухое трение, а при полужидкостном - жидкостное трение. Различают также граничное трение , при котором сплошной слой масла настолько тонок, что он теряет свойства вязкой жидкости.

Рис. 1

Самый благоприятный режим работы подшипника скольжения - при жидкостном трении, которое обеспечивает износостойкость, сопротивление заеданию вала и высокий к. п. д. подшипника. Для создания этого трения в масляном слое должно быть гидродинамическое (создаваемое вращением вала) или гидростатическое (от насоса) избыточное давление. Для получения жидкостного трения обычно применяют подшипники с гидродинамической смазкой, сущность которой в следующем. Вал при вращении под действием внешних сил занимает в подшипнике эксцентричное положение (рис. 1, а) и увлекает масло в зазор между ним и подшипником. В образовавшемся масляном клине создается гидродинамическое давление, обеспечивающее в подшипнике жидкостное трение. Эпюра распределения гидродинамического давления в подшипнике по окружности показана на (рис. 1, а), по длине - на рис. (1, б). Так как конструкция подшипников с гидростатическим давлением сложнее конструкции подшипников с гидродинамическим давлением, то их применяют преимущественно для тяжелых тихоходных валов и других деталей и узлов машин (например, тяжёлых шаровых мельниц, больших телескопов и т. п.).

Рис. 2

Подшипник скольжения состоит из корпуса и помещенных в нем вкладышей (рис. 2, а; 3), на которые непосредственно опирается ось или вал. корпус обычно делают из чугуна, вкладыши для уменьшения трения изготовляют из материалов, которые в паре с цапфой вала имеют незначительный коэффициент трения. Замена вкладышей при износе стоит значительно дешевле, чем замена всего подшипника. В ручных приводах, где износ подшипников незначительный, применяют и безвкладышные подшипники скольжения (рис. 2, б). Подшипник скольжения изготовляют либо в отдельном корпусе (рис. 2; 3), прикрепляемом болтами к детали, на которой он устанавливается, либо в корпусе, выполненном как одно целое с деталью, например станиной машины, корпусом редуктора и т. п. Наружная форма корпуса подшипника определяется в зависимости от того, где устанавливается подшипник (рис. 2; 3).

Рис. 3

Различают неразъемные (рис. 2) и разъемные (рис. 3) подшипники скольжения. Корпус и вкладыши неразъемного подшипника цельные. Вкладыш изготовляют в виде втулки (рис. 4, а), которую запрессовывают в корпус подшипника. Корпус разъемного подшипника состоит из двух частей (рис. 3): основания 1 , воспринимающего нагрузку со стороны оси или вала, и крышки 2 , прикрепляемой к основанию корпуса болтами или шпильками. Вкладышей в разъемном подшипнике обычно два - верхний 3 и нижний 4 . Иногда применяют многовкладышевые разъемные подшипники .

Рис. 4

Конструкция неразъемных подшипников проще и дешевле разъемных, но они неудобны при монтаже осей и валов. Поэтому эти подшипники обычно применяют для концевых цапф осей и валов небольших диаметров. Разъемные подшипники удобны при монтаже осей и валов и допускают регулировку зазоров путем сближения крышки и основания, поэтому их применяют наиболее широко. Для правильной работы подшипника скольжения разъем его корпуса рекомендуется выполнять перпендикулярно направлению нагрузки, воспринимаемой подшипником. Для предупреждения боковых смещений крышки относительно основания корпуса плоскость разъема корпуса обычно делают ступенчатой (см. рис. 3) или предусматривают центрирующие штифты.

В случае большой деформации вала или невозможности осуществления точного монтажа применяют самоустанавливающиеся подшипники скольжения , вкладыши которых обычно выполняют со сферическими опорными поверхностями (рис. 4, а), а иногда с опорными поверхностями в виде узкого пояса с малой угловой жесткостью (рис. 4, б). В подшипниках скольжения быстроходных малонагруженных валов, а также в подшипниках большой несущей способности для предупреждения вибрации валов при работе в режиме жидкостного трения применяют самоустанавливающиеся сегментные вкладыши (рис. 4, в), которые благодаря образованию нескольких масляных клиньев обеспечивают устойчивую работу подшипников и высокую несущую способность. В подпятнике скольжения (рис. 6, а) кольцевая пята опирается на опорное кольцо, которое для самоустановки в случае перекоса вала сопрягается с корпусом подпятника по сферической поверхности и предохраняется от вращения штифтами. Для создания в подпятниках масляных клиньев, обеспечивающих жидкостное трение, на рабочей поверхности кольца делают радиальные канавки (рис. 5, а) и на выделенных между ними сегментах - скосы в окружном направлении (рис. 5, б). Канавки служат для растекания масла, а скосы сегментов - для попадания масла на рабочие поверхности пяты и подпятника. При постоянном вращении вала скосы делают односторонними (см. рис. 5, б), при реверсивном двусторонними. Для увеличения несущей способности и надежности работы подпятников применяют подпятники скольжения с самоустанавливающимися сегментами (рис. 5, в), в которых образование масляных клиньев происходит во время работы автоматически.

Рис. 5
Рис. 6

Корпуса подшипников обычно выполняют из чугуна СЧ15, СЧ18 и СЧ20. Вкладыши подшипников скольжения изготовляют из бронз, чугунов, пластмасс и других материалов. Широко применяют чугунные или бронзовые вкладыши с баббитовой заливкой.

Вкладыши из легких антифрикционных материалов - баббитов и свинцовых бронз - изготовляют биметаллическими; в этих вкладышах тонкий антифрикционный слой наплавляют на стальную, чугунную (см. рис 4, а, б) или бронзовую (в ответственных случаях) основу. Биметаллические вкладыши из свинцовых бронз штампуют из стальной ленты, на которую наносят бронзу. Бронзовые вкладыши из оловянных, алюминиевых, кремнистых и т. п. бронз выполняют обычно сплошными однородными (см. рис. 2; 3). Бронзовые вкладыши обладают высокими прочностью и жесткостью, хорошо работают при ударах, но сравнительно медленно прирабатываются.

Вкладыши с баббитовой заливкой хорошо прирабатываются, стойки против заедания, юное цапф при них минимальный. Эти вкладыши особенно хорошо зарекомендовали себя при больших скоростях и постоянном вращении осей и валов в одну сторону. При работе с ударами и реверсивном вращении оси или вала рекомендуют бронзовые вкладыши. При длительных перерывах в работе и малой окружной скорости оси или вала применяют вкладыши из антифрикционных чугунов, которые значительно дешевле бронзовых, или вкладыши с баббитовой заливкой.

В некоторых подшипниках скольжения применяют металлокерамические вкладыши из порошков железа или бронзы с добавлением графита и других примесей путем прессования под высоким давлением и последующего спекания при высокой температуре. Достоинство металлокерамических вкладышей - высокая пористость их материалов (объем пор составляет 15...40% объема вкладыша), благодаря чему они пропитываются маслом и могут в течение продолжительного времени работать без смазки. Пластмассовые вкладыши подшипников скольжения изготовляют из древеснослоистых пластиков (ДСП), текстолита, текстоволокнита, полиамидов (в отечественной практике применяют капрон, нейлон, смолы 68 и АК-7) и фторопластов (тефлона). Основные достоинства пластмассовых вкладышей - отсутствие заедания вала, хорошая прирабатываемость, возможность смазки водой или другой жидкостью. Наиболее распространены вкладыши из текстолита и ДСП, которые широко применяют в прокатных станах, шаровых мельницах, гидравлических и других машинах с тяжелым режимом работы. Вкладыши из текстолита и ДСП изготовляют наборными из отдельных элементов, которые устанавливают в металлических кассетах (рис. 7, а). Текстоволокнитовые, а иногда и текстолитовые вкладыши изготовляют цельнопрессованными. Нейлоновые, капроновые и тефлоновые вкладыши выполняют на металлической основе, на которую наносят тонкий слой нейлона, капрона или тефлона. Эти вкладыши (в особенности тефлоновые) в паре со стальной цапфой имеют очень низкий коэффициент трения и могут работать без смазки.

Рис. 7

В некоторых подшипниках применяют вкладыши из дерева (бакаута, самшита и других твердых пород), резины и некоторых других материалов.

Конструкция деревянных вкладышей такая же, как и вкладышей из ДСП, и они имеют те же области применения.

Резиновые вкладыши применяют главным образом в подшипниках, работающих в воде, например в подшипниках роторов гидротурбин. Достоинства резиновых вкладышей - высокая податливость, компенсирующая неточность изготовления; пониженная чувствительность к попаданию на рабочую поверхность вкладыша твердых частиц; возможность смазки водой. В резиновых вкладышах слой резины помещают внутри стальной втулки (рис. 6, б) и снабжают продольными канавками для усиления охлаждения подшипника и удаления из него абразивных частиц.

Для некоторых простейших подшипников скольжения корпуса, втулки и вкладыши нормализованы ГОСТ 11521-82, 11525-82 и 11607-82...11610-82. Ненормализованные подшипники скольжения изготовляют по ведомственным нормалям.

Главный вал лодки проекта 636 вращается не по металлическим подшипникам, а по... деревянным втулкам, изготовленным из особо прочного дерева бакаут.

Бакаут - ценная древесина деревьев рода Guaiacum. Эта древесина использовалась раньше там, где были крайне важны её прочность, вес и твёрдость. Все виды этого рода внесены в настоящее время в Приложение II CITES как потенциально находящиеся под угрозой виды. Бакаут получают главным образом из Guaiacum officinale и Guaiacum sanctum, и тот и другой - небольшие медленно растущие деревья.

В английском и других европейских языках для обозначения этой древесины часто используется словосочетание lignum vitae, что значит на латинском языке «дерево жизни», и происходит от её медицинского применения: смола дерева использовалась для лечения целого ряда болезней от кашля до артрита; стружки можно использовать для заваривания чая. Другие названия palo santo (исп. святое дерево), greenheart (англ. зелёное сердце) и железное дерево (одно из многих).

Это твёрдая, плотная и устойчивая древесина, самая тяжёлая из продаваемых на рынке, легко тонет в воде. Плотность древесины колеблется от 1,1 до 1,4 грамма на кубический сантиметр. Твёрдость бакаута по шкале Янка, которая измеряет твёрдость древесины, составляет 4500 (для сравнения: гикори - 1820, красный дуб - 1290, сосна - 1225). Ядровая древесина зелёного цвета с красными и чёрными разводами, от чего и пошло английское обиходное название greenheart. В кораблестроении, при изготовлении дорогой мебели и художественных работах по дереву термин greenheart используется для обозначения зелёной сердцевины дерева Chlorocardium rodiei.

Часовщик Джон Гаррисон использовал бакаут для самых нагруженных деталей своих часов, полностью изготовленных из дерева, так как эта древесина выделяет естественную смазку в виде невысыхающего масла.

По той же причине эту древесину широко использовали для колёсных втулок и подшипников, например, для подшипников гребных валов. Согласно данным сайта San Francisco Maritime National Park Association, подшипники корабельного винта подводной лодки USS Pampanito (SS-383), принимавшей участие во Второй мировой войне, были собраны из этой древесины. Подшипники турбин гидроэлектростанции Коновинго (Conowingo) на реке Саскуэханна также были сделаны из этой древесины.

Одна из самых высоких отдельно стоящих деревянных христианских церквей в мире построена из древесины бакаута - Собор святого Георгия в Джорджтауне, Гайана.

На подводной лодке проекта 636 "Варшавянка", главный вал вращается по деревянным направляющим из этого дерева. Естественная смазка выделяемая деревом позволяет использовать данную технологию в течении 20 лет

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: пластины во вкладыши для подшипников скольжения формуют в два этапа с помощью ступенчатого конусно-цилиндрического приемника сначала до половины их толщины, затем до полного соприкосновения друг с другом, при этом влажность исходных пластин 8 -12% а формование ведут до плотности вкладышей в промежуточной обойме не более 1350 кг/м 3 на внутренней поверхности и не менее 800 кг/м 3 на наружной поверхности, а приемник выполнен из двух конусных и одной цилиндрической частей. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технологии получения прессованных изделий из древесины и может быть использовано в машиностроении при конструировании различных узлов трения для машин и механизмов. Известен способ получения древесно-металлических изделий типа втулок включающий изготовление прямоугольных пластин из прессованной древесины, установку их в ограничительный контур с последующим формованием во втулке с помощью конического приемника с углом конусности 3-5 о и высотой, в два раза превышающей высоту ограничительного контура. Недостатком способа является то, что он не обеспечивает получение втулок с высокой конечной плотностью, не исключает брак вследствие значительных сжимающих и изгибающих напряжений, которые возникают на границе перехода из конического приемника в цилиндрическую обойму. Дальнейшее уменьшение угла конусности и многократное увеличение высоты приемника усложняют техпроцесс и снижают его производительность. Известен способ получения древеснометаллических втулок, принятый в качестве прототипа, включающий дополнительные операции: сушку, пропитку антифрикционными смазками с последующей окончательной запрессовкой вкладышей в обойму (корпус подшипника) с заданным натягом по контактной поверхности. Несмотря на то, что данный способ хотя и повышает качество готовых изделий, так как придает им формостабильность, антифрикционные свойства, расширяет диапазон рабочих температур, однако он, как и первый способ, не обеспечивает высокого процента выхода качественных вкладышей после и формования за один прием с помощью конического приемника аналогичного типа все по тем же причинам. Задачей изобретения является повышение качества изделий и экономия сырья. Это достигается тем, что формование пластин во вкладыши проводят в два этапа с помощью ступенчатого конусно цилиндрического приемника сначала на степень сжатия до половины их толщины, затем до полного соприкосновения друг с другом, при этом влажность исходных пластин берут в пределах 8-12% а формование ведут до плотности вкладышей в промежуточной обойме не более 1350 кг/м 3 на внутренней поверхности и не менее 800 кг/м 3 на наружной поверхности, причем конический приемник выполнен ступенчатым, состоящим из двух конусных и одной цилиндрической частей, каждая из которых равна высоте исходной пластины. При этом диаметр цилиндрической части приемника меньше диаметра ограничительного контура на одну толщину пластины, а диаметр выходящего конусного отверстия и диаметр промежуточной обоймы меньше диаметра ограничительного контура на две толщины пластины. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство в виде переходника с коническим отверстием и углом конусности 3-5 о, причем высота конусной части составляет не менее двух высот ограничительного контура. Однако и оно не обеспечивает значительного увеличения процента выхода качественных втулок или вкладышей после их формования через конический приемник с 2 кратной высотой и углом конусности 5 о. При угле конусности 3 о резко возрастает высота конуса, что усложняет техпроцесс, снижает его производительность и несущественно снижает брак готовых изделий. При изготовлении подшипников с помощью известного конического приемника пластины перемещаются в промежуточную обойму все время по наклонной плоскости, а следовательно, их сжатие боковыми поверхностями и повышение плотности нарастает неравномерно по высоте. Так, например, при заходе пластин в промежуточную обойму они достигают максимальной плотности своими нижними частями, в то время, как верхние части имеют плотность в два раза меньше, что и приводит часто по этой причине к их разрушению или образованию трещин. С целью устранения указанных недостатков предлагается устройство для получения подшипников скольжения с вкладышами из древесины, включающее ограничительный контур, конический приемник и промежуточную обойму, в котором конический приемник выполнен ступенчатым, состоящим из двух конусных и одной цилиндрической частей, каждая из которых равна высоте исходной пластины, при этом диаметр цилиндрической части приемника меньше диаметра ограничительного контура на одну толщину пластины, а диаметр выходящего отверстия конуса и диаметр промежуточной обоймы меньше диаметра ограничительного контура на две толщины пластины. На фиг.1 показано предложенное устройство, разрез; на фиг.2-4 этапы формования пластин во вкладыши; на фиг.5 и 7 окончательная запрессовка вкладышей с расчетным натягом в корпус подшипника; на фиг.6 усушка и пропитка вкладыша. Устройство имеет ограничительный контур 2, конический приемник, состоящий из трех частей конус верхний 4, конус нижний 6, сочлененные между собой цилиндрической втулкой 5, промежуточную обойму 7, вспомогательный конус 8, корпус подшипника 9. Устройство используют следующим образом. Ограничительный контур 2 устанавливают на сочлененный между собой конусно-цилиндрический приемник 4, 5, 6, который, в свою очередь, устанавливают на промежуточную обойму 7. После чего в ограничительный контур 2 устанавливают пакет с торцовыми пластинами 1 из древесины (фиг.1-2), которые затем под прессом шайбой 3 перепрессовывают сначала в цилиндрическую часть приемника 5 до неполного сжатия пластин своими боковыми поверхностями (фиг.3), а затем в промежуточную обойму 7 до полного их сжатия (фиг.1-4). Промежуточные обоймы 7 с запрессованными в них вкладышами 1 удаляются на сушку (фиг.5) после каждого цикла и заменяются новыми. Все основные детали конусно-цилиндрического приемника 4, 5, 6 как и вспомогательные 2, 7 равны по высоте исходным пластинам (заготовкам), при этом диаметр цилиндрической части приемника 5 меньше диаметра ограничительного контура 2 на толщину одной пластины, а диаметр выходящего конусного отверстия и диаметр промежуточной обоймы 7 меньше диаметра ограничительного контура 2 на две толщины пластины. С использованием предложенного устройства способ осуществляют в следующей последовательности. Из натуральной или прессованной древесины плотностью не менее 800-1000 кг/м 3 и влажностью 8-12% изготовляют прямоугольные торцовые пластины 1 с определенной толщиной, устанавливают их в ограничительный контур 2 в виде многогранника, из которого перепрессовывают шайбой 3 через конусно-цилиндpический приемник 4, 5, 6 в промежуточную обойму 7. При этом после прохода конуса 4 и захода их в цилиндрическую часть приемника 5 пластины занимают вертикальное положение и сжимаются своими внутренними поверхностями только до половины их толщины (фиг.3), а после продавливания через конус 6 в промежуточную обойму 7 они уплотняются без разрушения до максимально возможной плотности (1350 кг/м 3) за счет полного соприкосновения друг с другом. После этих операций вкладыши, находящиеся в промежуточных обоймах 7, сушат в камерах или в минеральных жидкостях до полного удаления влаги из них, при этом вкладыши отделяются от обоймы на величину полной усушки (фиг. 6). Затем вкладыши, находящиеся в этих же обоймах, пропитывают водоотталкивающими и антифрикционными веществами по известным режимам и с помощью вспомогательного конуса 8 окончательно запрессовывают в корпус подшипника 9 с расчетным натягом (фиг.5 и 7). П р и м е р 1. Из брусков прессованной древесины марки ДМТМ-ОХ по ГОСТ 9629-81 исходной плотностью 950 кг/м 3 нарезали торцовые пластины 1 в количестве 8 шт. толщиной 5,0 мм, шириной 13-13,5 мм, высотой 30 мм и устанавливали их в ограничительный контур с внутренним диаметром 44 мм в виде замкнутого многогранника. После чего шайбой 3 под прессом пластины перепрессовывали с помощью конусно-цилиндрического приемника 4, 5, 6 сначала в цилиндрическую часть приемника 5 с внутренним диаметром 39 мм, а затем через конус 6 в промежуточную обойму 7 с внутренним диаметром 34 мм. В цилиндрической части приемника 5 пластины сомкнулись друг с другом на половину их толщины фиг.3. Плотность на внутренней поверхности изогнутых пластин в данном случае возросла до 1280 кг/м 3 , а после продавливания их в промежуточную обойму 7 пластины полностью сомкнулись своими боковыми поверхностями друг с другом (фиг. 4). Плотность их на внутренней поверхности достигла почти максимума 1346 кг/м 3 без каких-либо заметных разрушений или трещин. Плотность на внутренней поверхности определяли из следующего соотношения: o D н к d вн, где o плотность пластин начальная (950 кг/м 3); D н диаметр внутренней промежуточной обоймы (34 мм), который является одновременно наружным диаметром изогнутых пластин; d вн диаметр внутренний пластин после формования их во вкладыш в промежуточной обойме (24 мм); к - плотность конечная (заданная) на внутренней поверхности пластин после формования их во вкладыш. Подставив в формулу значения, получим: 950 х 34 к х 24 к = = 1345,83 1346 кг/м 3 . После чего вкладыши, запрессованные в промежуточные обоймы 7, по известным режимам сушили в расплавленном церезине до полного удаления влаги (фиг. 6) пропитывали под давлением этим же расплавом и окончательно запрессовывали с помощью вспомогательного конуса 8 в стальные корпуса 9 с заданным натягом по контактной поверхности. П р и м е р 2. Из брусков натуральной древесины породы ясень плотностью 800 кг/м 3 , влажностью 10% нарезали торцовые пластины толщины 5 мм, шириной 10,5-11,0 мм, высотой 60 мм, в количестве 8 штук и устанавливали их в ограничительный контур 2 с внутренним диаметром 37 мм в виде замкнутого многогранника. После этого пластины, аналогично примеру 1, перепрессовывали с помощью конусно-цилиндрического приемника 4, 5, 6 сначала в цилиндрическую часть приемника 5 с внутренним диаметром 32 мм, а затем через конус 6 в промежуточную обойму 7 с внутренним диаметром 27 мм. В цилиндрической части приемника 5 пластины сомкнулись друг с другом на половину их толщины (фиг.3). Плотность на внутренней поверхности в данном случае возросла до 1163 кг/м 3 , а после продавливания пластин в промежуточную обойму 7 пластины полностью сомкнулись (фиг. 4) без каких-либо разрушений. Плотность их на внутренней поверхности достигла 1270 кг/м 3 . Все остальные операции аналогичны и описаны в первом примере. Формование торцовых прямоугольных пластин во втулки или во вкладыши в два этапа обеспечивает значительное сокращение брака за счет того, что за первый этап сжатие пластин на внутренней поверхности происходит не сразу до максимальной плотности (1350 кг/м 3), а до средней плотности 1100-1250 кг/м 3 , в это же время плотность на внешней поверхности пластин остается неизменной (800-1000 кг/м 3). Изгиб пластин в момент прохода через коническую часть приемника в цилиндрическую часть происходит незначительно, т.е. до половины их толщины. Однако после этого они значительно увеличивают свою прочность на внутренней поверхности и приобретают более жесткую конструкцию, которая легче переносит дальнейшее сжатие пластин до максимально возможной плотности 1350 кг/м 3 и повторный их изгиб без каких-либо разрушений или трещин при запрессовке в промежуточную обойму. Важную роль при осуществлении данного способа играет исходная влажность торцовых пластин, которая должна быть в пределах 8-12% При этом влажности пластины обладают хорошей эластичностью и гибкостью. Пластины с влажностью ниже 8% обладают заметной хрупкостью и разрушаются при запрессовке их уже на первом этапе. Пластины с влажностью более 12% хотя и обладают высокой эластичностью, но дают большую усушку и сильно коробятся. Использование в качестве исходного материала древесины с плотностью ниже 800 кг/м 3 также отрицательно сказывается на качестве готовых изделий из-за большой разницы плотности на внешней и внутренней поверхностях вкладышей или втулок. При массовом производстве подшипников скольжения пластины предварительно наклеивают на гумированную бумажную ленту, которую затем разрубают на пакеты с определенной длиной и таким образом быстро и точно размещают пакет в ограничительном контуре 2. Изготовление опытных партий подшипников скольжения с вкладышами из древесины по предложенному способу показало, что брак готовых изделий снижается с 25-30% по известному способу до 5-10% Подшипники, изготовленные по новой технологии, прошли успешные производственные испытания на ряде предприятий электротехнической, электронной, радиотехнической промышленности др. в особо точном прецизионном оборудовании вместо стальных шариковых и бронзовых направляющих. По износостойкости такие подшипники превосходят стальные, бронзовые, пластмассовые как при работе в нормальных условиях, так и в водных, абразивных и запыленных средах. Кроме того, могут длительно работать на самосмазке.

Формула изобретения

1. Способ получения подшипников скольжения с вкладышами из древесины, включающий нарезку прямоугольных пластин и формование их во вкладыши с помощью приемника и промежуточных обойм, сушку и пропитку антифрикционными смазками с последующей окончательной запрессовкой в корпус подшипника, отличающийся тем, что формование пластин осуществляют в два этапа с помощью конусно-цилиндрического приемника сначала на степень сжатия до половины их толщины, затем до полного их соприкосновения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что влажность исходных пластин составляет 8 12% а формование ведут до плотности вкладышей в промежуточной обойме не более 1350 кг/м 3 на внутренней и не менее 800 кг/м 3 на наружной поверхности. 3. Устройство для получения подшипников скольжения с вкладышами из древесины, включающее ограничительный контур, конический приемник и промежуточную обойму, отличающееся тем, что конический приемник выполнен ступенчатым, состоящим из двух конусных и одной цилиндрической частей, каждая из которых равна высоте исходной пластины, при этом диаметр цилиндрической части приемника меньше диаметра ограничительного контура на толщину пластины, а диаметр выходящего конусного отверстия и диаметр промежуточной обоймы меньше диаметра ограничительного контура на две толщины пластины.

Дата публикации: 21/08/2009

Как сообщает Государственная телекомпания «Томск» , во время реконструкции местной ГРЭС-2 (расположена в сибирском городе Томск, принадлежит ОАО «ТГК-11» ) при разборке старой паровой турбины японского производства было обнаружено, что все подшипники турбины были изготовлены из… красного дерева. Турбина мощностью 30 000 л.с. (29 МВт) была установлена еще в 1948 году и проработала до 2001 года.

Первоначально турбина стояла на одном из кораблей японского императорского флота. Однако после II Мировой Войны, когда часть японских кораблей была передана СССР, а потом пущена на слом, паровая установка с одного их таких кораблей была снята и привезена в Томск на достраивающуюся тогда ГРЭС-2. После войны для восстанавливающейся советской экономики требовалось все больше энергии, но многие машиностроительные заводы в начале мирного периода еще не могли многое что производить, так как сказывалась послевоенная разруха и необходимость перехода на выпуск гражданской продукции. Поэтому в тогдашнем СССР были вынуждены устанавливать на электростанции машины из бывших фашистских стран (Германии, Японии и их союзников) полученные в качестве трофеев и по репарационным договорам. Нередко оборудование было уже изношено, технической документации не было вообще, требовалась значительная адаптация к местным условиям. Но, несмотря ни на что, томским энергетикам удалось в 1952 году пустить в строй вторую очередь ГРЭС-2, на которой и была установлена турбина, некогда работавшая на военном корабле из далекой страны восходящего солнца. Почти полвека японская турбина прослужила томичам верой и правдой, и только вначале XXI века она была окончательно остановлена.

На фотографии: начало строительства Томской ГРЭС-2 (1943-1945 гг.)

Фото: ТГК-11

На строящейся Томской государственной районной электростанции №2 сразу после войны были вынуждены использовать трофейное оборудование. Так туда попала и турбина с подшипниками из красного дерева с японского военного корабля

В настоящее время старая турбина полностью демонтирована, а на место ее устанавливается современная российская - Т-50 мощностью 50 МВт производства концерна «Силовые машины» . На 30 сентября этого года намечен ее запуск. Срок службы новый турбины должен составить 30-40 лет.

Краткая справка

Из-за тяжелых рабочих условий часто в энергетических турбинах применяются подшипники скольжения. Подшипники скольжения из древесных материалов можно встретить в установках устаревшей конструкции. В качестве основного конструкционного материала для таких подшипников использовались твердые древесные породы (например, самшит и бакаут) и древесные пластики. В современных турбинах используются подшипники скольжения из металлических и синтетических сплавов. Находят применение и подшипники качения, и прогрессивные магнитные подшипники. Более подробно с этими типами подшипников можно ознакомиться в статье .

Казалось бы, в этой области механики трудно придумать что-нибудь новое: в узлах трения машин и приборов испокон веку применяются подшипники двух основных видов - шариковые или роликовые (качения) и втулочные или вкладышевые (скольжения). Не только устройство, но и материалы их традиционны: сталь, баббит, бронза, текстолит, специальный чугун.

Однако на Выставке достижений народного хозяйства СССР большой интерес новаторов производства вызвали новые виды подшипников скольжения, отмеченные целой серией авторских свидетельств. Их представил на ВДНХ СССР Институт механики металлополимерных систем Академии наук Белорусской ССР - один из участников большой экспозиции, посвященной 250-летию Академии наук СССР.

Научные сотрудники института применили для разработки подшипников современные материалы - пластмассы и получили совершенно новый комплекс свойств, отсутствовавших у прежних конструкций.

Сегодня мы знакомим молодых новаторов из отрядов НТТМ, энтузиастов внедрения новой техники с этими экспонатами ВДНХ СССР, открывающими большие возможности и резервы в экономии дефицитных металлов, повышении долговечности и надежности конструкций самых различных машин и приборов.

«КАЧЕЛИ» ТРЕНИЯ

Он словно техническая головоломка: и на вал не насажен, и в кольцо корпуса не запрессован - и в то же самое время про него можно с полным основанием сказать и первое, и второе.

Называется этот подшипник «самопроворачивающимся» (рис. 1). Он представляет собой полиамидную втулку с продольными внешними и внутренними канавками, которая устанавливается между валом и корпусом подшипника. Посадка скользящая, с небольшими зазорами. В этих зазорах и свойствах полиамидной пластмассы кроется главный секрет подшипника. А заключается он вот в чем.

1 - полиамидная втулка; 2 - вал; 3 - корпус подшипника; е - зазор между втулкой и корпусом; е1 - зазор между втулкой и валом.

В начальный период работы этого узла скольжение происходит по внутренней поверхности втулки: она неподвижно упирается в корпус, и в ней скользит, вращаясь, вал - «работает» зазор «е1» (см. рис. 1). Но вот от трения температура внутренних поверхностей втулки возрастает, происходит их расширение, зазор «е1» исчезает - втулка «схватывается» с валом и начинает вращаться вместе с ним, скользя своей внешней поверхностью внутри корпуса подшипника: «заработал» зазор «е».

В этом режиме вращение идет также до критического нагрева трущейся наружной поверхности втулки, и то время как внутренняя, «прижавшись» к валу, остывает. Снова наступает момент смены трущихся пар:втулка «упирается» в корпус подшипника, а вал получает возможность вращаться внутри ее.

Смена режимов работы полиамидного подшипника происходит, таким образом, автоматически, чередуясь в этих своеобразных «качелях» трения в зависимости от нарастания или снижения температуры в зоне трущихся поверхностей.

Такое чередование способствует отводу излишков тепла с подшипника через металлические элементы: то на вал, то на корпус. Благодаря этому увеличивается износостойкость и долговечность подшипника, который может успешно работать без смазки.

ЗАМОК ИЗ «ЛЕПЕСТКОВ»

Чтобы повысить технологичность сборки и разборки узла трения, в котором в качестве подшипника используется полиамидная втулка, белорусские ученые предложили оригинальную ее конструкцию, исключающую необходимость запрессовки или использования каких-либо упоров, ограничительных шайб и других вспомогательных деталей.

1 - полиамидная втулка; 2 - секционно-лепестковый бортик; 3 - сплошной ограничительный бортик; 4 - корпус узла трения с подшипником (в сборе).

Для фиксации втулки в узлах трения и предотвращения ее осевого смещения этот полиамидный цилиндр имеет два торцовых ограничительных бортика. Один из них - с проточкой и прорезями, которые делят его на отдельные секторы, соединяющиеся с рабочей частью эластичными ножками - «лепестками». Сжатый до минимального диаметра, такой секционно-«лепестковый» бортик свободно проходит посадочное место. С легким щелчком «лепестки» распрямляются, минуя край корпуса, и, словно замок, защелкиваются снаружи, образуя второй бортик. За счет этого обеспечивается надежная фиксация втулки в корпусе узла трения.

«МЯГКИЙ» ПОДШИПНИК

Среди пластмасс с небольшим коэффициентом трения и высокой износостойкостью поликапроамид самый упругий. Это его качество было успешно использовано для создания необычного «мягкого» подшипника скольжения. Он незаменим для быстро вращающихся валов, где по условиям работы требуется высокая демпфирующая способность узла трения.

Амортизационные свойства подшипника усиливаются особенностями его конструкции. Она довольно проста, несмотря на кажущуюся сложность: такой подшипник может быть изготовлен в обычной пресс-форме.

Его корпус образует два кольца. Внутреннее разрезано на несколько секторов, каждый из которых соединен с наружным кольцом зигзагообразной ножкой, имеющей разную толщину. Такое устройство позволяет компенсировать большие динамические воздействия во всех направлениях. Кроме того, посаженный без зазора, «внатяг», «мягкий» подшипник благодаря пружинящим ножкам несущих секторов будет, несмотря на частичный износ трущейся поверхности, так же плотно облегать вал.

При работе без смазки можно на вал установить лопасти: прогоняя воздух через подшипник, они будут обеспечивать его охлаждение.

СОЮЗ ДЕРЕВА И ПОЛИМЕРА

Они напоминают браслеты: в желтоватое, словно слоновая кость, кольцо из полимера темно-коричневыми квадратиками инкрустации «врезаны» небольшие брусочки дерева. Такие наборные подшипники наиболее эффективны в крупногабаритных узлах трения, особенна там, где есть контакт с абразивно-агрессивными средами и где другие материалы оказываются недолговечными.

Подшипники состоят из деревянных вкладышей, обращенных торцом к рабочей поверхности и скрепленных термопластичным полимером:отходы капрона, поли-

формальдегида, полипропилена. Вкладыши изготовлены также из отходов деревообрабатывающих производств, поэтому подшипники получаются намного дешевле традиционных, а служат дольше. Немаловажно, что их конструкция позволяет упростить и автоматизировать производство, а значит, увеличить производительность труда.

В институте разработана и технология изготовления целиком деревянных подшипников. Здесь создан для этого специальный материал АПД-1, представляющий собой прессованную древесину, наполненную в горячем виде тугоплавкой смазкой из моторного масла и порошка полиэтилена. Такая пропитка, заполняя капиллярную систему заготовки, резко повышает термостабильность антифрикционвых свойств древесины. Подшипники из материала АПД-1 работают на самосмазке.

На гомельских предприятиях, например, новые подшипники используются в узлах трения различных транспортеров вместо шарикоподшипников № 204. Это упростило конструкцию узла, сделало ненужными крышку и корпус подшипника, что экономит по две с половиной тонны металла на каждой тысяче подшипников. Срок службы узла увеличился в 2 раза.

Производство подшипников скольжения из материала АПД-1 может быть организовано на любом лесозаготовительном, деревообрабатывающем и аналогичных им предприятиях из брусковых отходов производства, чти даст немалый экономический эффект.

Л. П. ИВЕРШИНА

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.