Металлофторопластовые подшипники.
Основное применение металлофторопластовых подшипников в узлах сухого трения. В узлах трения многих видов оборудования недопустимо или крайне нежелательно применение смазки. Например, по технологии производства часто исключается смазка в машинах пищевой, текстильной, бумажной и химической промышленности. Металлофторопластовый материал без смазки при малых скоростях допускает очень большие нагрузки (до 350МПа). Сохраняет работоспособность в интервале температур от -200 до +280°С. При температуре свыше +120°Снагрузочная способность постепенно снижается; при температуре +280°С достигает примерно половины начальной величины. При низких скоростях скольжения (0,05—0,1м/с) и высоких нагрузках коэффициент трения материала минимальный. При нагрузках в пределах 0,1 — 10МПа и при скоростях скольжения 0,2—5м/с коэффициент трения может изменяться от 0,1 до 0,2, т. е. быть в пределах обычных подшипниковых материалов при граничной смазке.
Повышение скорости скольжения при; сохранении температуры увеличивает коэффициент трения. В зависимости от режимов работы коэффициент трения подшипников в период нормальной работы без смазки может быть в пределах 0,04—0,23.
Наиболее рациональными и эффективными материалами являются ленточные. Основой их является стальная лента, на которую нанесен тонкий пористый металлический слой антифрикционного сплава, поры которого заполняются фторопластом.
22. Размеры, мм, ленты МФЛ
Толщина ленты |
Ширина |
Длина полос |
||
общая |
стальной основы |
антифрикционного слоя |
||
1,1 1,6 2,6 |
0,75 1,30 2,30 |
0,35 0,30 0,30 |
75; 100 |
500-2000 |
Примечание. Допуск на толщину ленты 0,05мм; толщина приработанного слоя 0,06 — 0,035мм.
Из металлофторопластовой ленты (МФЛ) штамповкой и калибровкой изготовляют неразъемные, разъемные и открытые подшипники. К неразъемным относятся свертные втулки.
Металлофторопластовая лента состоит из трех слоев:
1) основы в виде полос из сталей 08кп, 10кп, покрытых слоем красной меди M1 или латуни Л90;
2) порошкового пористого слоя из сферических гранул бронзы, напеченных на стальную ленту;
3) фторопластового слоя с наполнителем, покрывающим тонкой пленкой гранулы бронзы и заполняющим пустоты пористого слоя бронзы.
23. Основные размеры, мм, втулок из МФЛ
Внутренний диаметр (поле допуска Н92* после запрессовки) |
Наружный диаметр (поле допуска р6)2* |
Ширина втулки1* (допуск — 0,5) |
8 |
10 |
8, 10, 12 |
10 |
13 |
6, 10, 12, 16 |
12 |
15 |
8, 10, 12, 16, 20 |
15 |
18 |
10, 12, 16, 20, 25 |
16 |
19 |
10, 12, 16, 20, 25 |
18 |
21 |
12, 16, 20, 25, 32 |
20 |
23 |
12, 16, 20, 25, 32, 40 |
22 |
25 |
16, 20, 25, 32, 36, 40 |
25 |
28 |
16, 20, 25, 32, 40, 45 |
30 |
33 |
20, 25, 32, 40, 45, 50 |
32 |
37 |
20, 25, 32, 40, 50 |
36 |
41 |
25, 32, 40, 50 |
40 |
45 |
32, 40, 50, 60 |
45 |
50 |
32, 40, 50, 60, 65 |
55 |
60 |
32, 40, 50, 60, 65, 70, 75 |
1* Наружная и внутренняя фаска 0,4 ×45º
2* Поля допусков даны по ГОСТ 25346-89
Рабочий слой состоит из суспензии фторопласта 4ДВ — 75% и MоS2 — 25% (объемные доли).
Размеры ленты соответствуют данным табл. 22.
Основные размеры втулок из металлофторопластовой ленты приведены в табл. 23.
Запрессовка готовых втулок в корпус с посадкой р6 обеспечивает фиксацию втулки и ее упругую устойчивость.
Отношение радиуса изгиба к толщине материала при свертывании втулок должно быть не менее 6.
Свертывание втулок антифрикционным слоем наружу не допускается из-за образования разрывов в наружном бронзовом слое.
При недостаточной величине зазора и нагреве подшипника вследствие трения может получиться заклинивание (заедание) вала; при излишне больших зазорах уменьшается площадь соприкосновения, вследствие чего возрастают фактические давления и ускоряют износ поверхностного слоя фторопласта.
Рекомендуемые зазоры при установке подшипников из МФЛ приведены в табл. 24.
24. Рекомендуемые зазоры металлофторопластовых подшипников, работающих без смазки
Внутренний диаметр втулки, мм |
Расчетный диаметральный зазор, мм |
10-18 18-30 30-40 40-50 |
0,030 0,035 0,040 0,045 |
Исследования работоспособности подшипников из МФЛ подтвердили сравнительно высокую стабильность их антифрикционных свойств при повышении температуры. Однако более длительные их испытания приводили к износу верхнего приработочного слоя ленты и оголению бронзы. С течением времени (особенно быстро при трении без смазки и больших нагрузках) был заметен дальнейший износ ленты. При введении жидкого масла или пластичного смазочного материала скорость изнашивания материала заметно уменьшилась.
Срок службы подшипников зависит от их габаритов, твердости и шероховатости рабочей поверхности стального вала. С уменьшением рабочего диаметра и увеличением шероховатости вала более Ra 0,32мкм скорость изнашивания подшипников заметно повышалась.
Ниже приведены значения коэффициентов, рекомендуемые для учета влияния масштабного фактора Км и шероховатости Кш на уменьшение срока службы подшипников из МФЛ:
d,мм |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
Км |
0,50 |
0,68 |
0,81 |
0,91 |
1,0 |
1,08 |
1,13 |
Ra, мкм |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,32 |
0,16 |
Кш |
0,3 |
0,47 |
0,68 |
1 |
1 |
Влияние твердости стального вала на скорость изнашивания менее заметно. Так, при прочих одинаковых условиях срок службы подшипников при трении по незакаленному валу всего на 14% меньше, чем при трении по закаленному валу с HRC > 45.
Так как слой ПТФЭ (политетрафторэтилен) на ленте имеет незначительную толщину, то теплопроводность этого комбинированного материала близка теплопроводности металла ленты. В процессе изнашивания теплопроводность ленты изменялась от 14,7 до 33,8Вт/(м·°С) при рекомендованном расчетном его значении 28Вт/(м·°С). Столь высокие значения теплопроводности ленты предопределяют (наряду с низким коэффициентом трения) низкую температурную напряженность эксплуатации этих подшипников.
Подшипники из МФЛ в основном применяют в узлах, где смазывание недопустимо или затруднено, что позволяет упростить обслуживание и повысить надежность эксплуатации машин.
Ленточный материал, где в качестве антифрикционного слоя использован ПТФЭ (37%) со свинцом (50%) и фенолформальдегидной смолой (13%), выпускают в Германии под маркой Спрелафлои (SF). Преимуществом подшипников из этого материала является возможность механической обработки рабочей поверхности. Ленточный материал SFa, SFb, и SFc различается толщиной антифрикционного слоя. Выпускают также втулки из композиционного материала SFm, который не спекается со стальной лентой и уступает ленточному материалу по износостойкости, допустимым нагрузкам и температуре эксплуатации.
Материал SF рекомендуется применять для подшипников, в которых смазывание не может осуществляться или исключается по технологическим соображениям, либо когда вследствие малой скорости скольжения или качательного движения вала не может образовываться смазочная пленка. Эти материалы наиболее часто используют для изготовления узлов рулевого и педального управления автомобилями, текстильного, пищевого и медицинского оборудования, а также для накладных направляющих. Втулки из композиционного материала рекомендуется применять в агрессивных средах.
Работоспособность ленточного материла SF в тяжелонагруженных шарнирах при давлении 70МПа и скорости скольжения 0,02м/с: амплитуда колебаний ±2° при частоте 1,9Гц; коэффициент трения стабильный и не превышает 0,041, температура 27°С. (Коэффициент трения для МФЛ несколько выше — 0,05, температура — около 35°С.) После 60000 двойных ходов износ подшипников из SF составил всего 4мкм.
О целесообразности использования материала SF для подшипников свидетельствует их многолетняя эксплуатация в узлах различных металлорежущих станков.
Подшипники из древесных пластиков. Подшипники скольжения из древесных слоистых пластиков отличаются хорошей износостойкостью, приближающейся к стойкости текстолита и цветных металлов. Наибольшей износостойкостью обладают торцовые поверхности древесного слоистого пластика, наименьшей — поверхности, параллельные клеевым слоям, что следует учитывать при конструировании втулок и вкладышей подшипников. Износ шеек валов, работающих в паре с вкладышами из древесного слоистого пластика, меньше, чем при работе с вкладышами из бронзы или антифрикционного чугуна.
Способность древесных пластиков поглощать воду и разбухать является отрицательным свойством; в то же время смачиваемость материала позволяет применять воду в качестве смазывающего вещества.
Древесные пластики имеют относительно невысокий модуль упругости, вследствие чего подшипники излишне пружинят. Для уменьшения этого недостатка применяют вкладыши небольшой толщины с плотным набором в кассету. Другой недостаток пластика — низкая теплопроводность; поэтому нужно уделять большое внимание выбору смазки и способу ее подачи, что влияет на интенсивность отвода тепла.
При конструировании подшипников из древесных слоистых пластиков рекомендуется соблюдать следующие условия.
Толщину стенок вкладыша принимать: около 5мм при диаметре вала до 50мм;
8 — 10мм при диаметре 60 — 100мм;
10 — 12мм при диаметре более 100мм.
Для облегчения отвода тепла при больших удельных давлениях и окружных скоростях толщина вкладыша должна быть небольшой, длина — примерно равна его внутреннему диаметру (меньшая длина при смазке маслом).
При определении зазора между валом и подшипником учитывают тепловое расширение вала и подшипника, шероховатость поверхности, условия смазки и охлаждения.
Если древесный пластик работает не по торцовой поверхности, принимают во внимание возможное изменение размеров от разбухания вкладыша. Если же он работает торцом к поверхности шейки вала, то при смазке и малой нагрузке принимают посадку Н9/f8, а при большой нагрузке посадку H11/d11.
При диаметре d шейки вала более 25мм рекомендуются зазоры 0,04мм +0,002d для малой нагрузки и 0,04мм + 0,003d для большой нагрузки.
Для вкладышей из древесных пластиков следует принимать большие зазоры, чем Для металлических, чтобы устранить зажим вала при тепловом расширении. При работе средней интенсивности для диаметра вала от 25 до 100мм зазор следует принимать 0,10-0,15мм, для более интенсивной работы зазоры увеличивают.
Втулки рекомендуется запрессовывать в кассеты с натягом главным образом при смазке маслом. При смазке водой вкладыши разбухают, поэтому натяг допускается небольшой.
Обычно величину натяга под запрессовку втулок при смазке маслом принимают 0,5-1,5% от внутреннего диаметра втулок.
В качестве смазки используют жидкие минеральные масла, воду, эмульсии и пластичные смазки. Циркуляционная смазка машинным маслом применима при нагрузках до 2МПа и скорости v до 4м/с. Для дальнейшего повышения нагрузок р до 20МПа и скорости v до 7-10м/с требуется водяная смазка. При более жестких условиях работы подшипников рекомендуется использовать эмульсии.
Текстолитовые подшипники. Подшипники из текстолита работают при температуре не выше 80°С. При смазке водой они допускают нагрузку р = 30 … 35МПа, pv = 20 … 25МПа·м/с; при смазке маслом допускают р = 7,5 … 10МПа, pv = 20 … 25МПа·м/с.
Коэффициент трения текстолита: 0,07-0,08 при смазке минеральным маслом, 0,01-0,005 при смазке водой.
Полиамидные подшипники. Из полиамида изготовляют втулки и вкладыши способом литья под давлением. Полиамидные подшипники обладают малым коэффициентом трения и стойкостью к истиранию. Они допускают нагрузку р = 5 … 7МПа, pv = 15 … 20МПа·м/с, рабочую температуру не выше 100°С; смазка минеральным маслом.
Капроновые подшипники. Капроновые подшипники допускают нагрузку р ≤ 2,5МПа, окружную скорость v≤ 5м/с и температуру нагрева t≤ 100°С.
Относительный зазор в подшипнике
φ = (D — d) / d ≈ 0,003 … 0,006,
где D — диаметр расточки вкладыша; d -диаметр шейки вала.
Капроновые подшипники смазывают минеральными маслами небольшой вязкости. При смазке водой грузоподъемность подшипников уменьшается. При р < 0,5МПа и v < 1м/с подшипники могут работать без смазки.
В капроновых подшипниках вследствие их малой теплопроводности резче, чем в металлических, сказывается влияние скорости скольжения на температуру и грузоподъемность. Например, при уменьшении скорости с 1 до 0,4м/с нагрузку при работе всухую можно увеличить на непродолжительное время с 0,2 — 0,5 до 2,0 — 2,5МПа.
Добавлением небольшого количества (1 — 5%) двусернистого молибдена или коллоидального графита увеличивается антифрикционное свойство подшипников.
К недостаткам капроновых (как и других пластмассовых) подшипников относятся разбухание в воде, малая теплопроводность, большая упругая деформация. Для уменьшения этих недостатков применяют металлические вкладыши, облицованные тонким слоем капрона (а также и других пластмасс). Облицовка осуществляется вихревым распылением. При изнашивании капроновый слой восстанавливается повторной облицовкой. Недостатком пленочных капроновых облицовок является оплавление даже при небольшом перегреве и старение с последующим разрушением.
Подшипники из пластифицированной древесины (лигностон). Изготовляются из прессованных брусков березы или бука с пропиткой. Применяют, например, для подшипников легких прокатных станов, транспортеров при небольшой нагрузке р < 10МПа и v < 1м/с.
25. Характеристика углепластиков отечественного производства
Параметр |
АФ-3Т |
АМС-1 |
Плотность, г/см3 σсж, МПа, при температуре, °С: |
1,73-1,80 |
1,74-1,76 |
20 |
90-150 |
160-180 |
200 |
60 |
30-40 |
σизг, МПа |
60-80 |
50-70 |
НВ |
48-54 |
40 |
KCV, кДж/м2 |
0,2-0,3 |
0,2-0,35 |
α · 105, °С-1 |
1,8 |
4,0 |
λ, Вт/(м·°С) |
2-3 |
3-5 |
нижний |
-60 |
-60 |
верхний |
250 |
200 |
f без смазки |
0,087 |
0,1 |
Подшипники из углепластиков. Общим для углепластиков является высокое содержание порошковых углеродных наполнителей и смол горячего отверждения. Высокую износостойкость углепластикам прида порошок нефтяного кокса, являющий основным наполнителем. Характеристики двух марок углепластиков приведены табл. 25.
Результаты исследования и эксплуатации показали, что наиболее перспективные подшипники из углепластиков для работы без смазки, в воздухе, запыленном цементом, угольной и другой пылью, в сточных водах промышленных предприятий, в морской воде.
Технология изготовления подшипник из углепластиков аналогична технологии изготовления реактопластов. Подшипники из материала АФ-3Т прессуют при температуре 170°С и давлении 80-150МПа, а из материалов АМС-1 и АМС-3 — при 200°С и 40—60МПа. После прессования подшипники термообрабатывают для снятия внутренних напряжений и выявления дефектов (короблений, вздутий).
Втулки и вкладыши неметаллических подшипников
Рекомендации по выбору материалов. В зависимости от условий работы подшипникового узла выбирают марку материала для полимерной втулки. При подборе материала втулки необходимо учитывать требования по долговечности подшипникового узла с учетом предельной величины износи; втулки, условий работы (наличие абразива, влаги, характера нагрузки и т. д.). Рекомендуемые полимерные материалы приведены в табл. 25а-25в.
Технические условия на свертные втулки из металлофторопласта (табл. 26 — 28). Внутренний диаметр втулок проверяют после запрессовки их последовательно в оба гнезда калибра, изготовленного с одной стороны по верхнему, а с другой стороны по нижнему предельному отклонению Н8 для соответствующего диаметра посадочного места в изделии.
Диаметр d должен удовлетворять требованиям посадки Н7 и Н8 в зависимости от типа втулки. Эскиз калибра для втулки с диаметром d = 10мм приведен на рис. 4.
Рис. 4. Калибр для втулки
Наружный диаметр втулок гарантируется размерами оснастки.
Толщину и структуру антифрикционного слоя втулок проверяют на микрошлифах под микроскопом с увеличением в 30—50 раз.
Срок службы втулок 3 года.
Внутренний диаметр посадочного места в изделии выполняют по Н7 с параметром шероховатости поверхности Ra = 0,63мкм.
Отклонение от соосности отверстия А относительно отверстия Б — не более 0,03мм (рис. 5).
Запрессовку втулок выполняют с помощью запрессовочных пуансонов с заплечиками для упора в торец или буртик втулки. Диаметр запрессовочных пуансонов выполняют по посадке f7, а параметры шероховатости рабочей поверхности в пределах Ra 0,63 и Ra 0,32мкм. Перед приложением усилия для запрессовки втулки необходимо установить относительно отверстия в изделии так, чтобы исключить возможность движения втулки с перекосом.
Рис. 5. Отклонение от соосности отверстия А относительно отверстия Б
25а. Рекомендуемые полимерные материалы
Режим работы |
Смазка |
Материал |
||
р, МПа, не более |
v, м/с, не более |
pv, МПа·м/с, не более |
||
5,0 |
0,3 |
0,25 |
Без смазки |
Термопласты: полиамидная смола, поликапролактам, капрон вторичный |
5,0 |
5,0 |
20 |
Периодическая |
То же |
5,0 |
0,7 |
0,80 |
Без смазки |
Композиции на основе термопластов с добавкой 5—10% антифрикционных наполнителей (графит серебристый, дисульфид молибдена, тальк) |
5,0 |
0,7 |
0,80 |
Периодическая |
То же |
7,5 |
10 |
20 |
Реактопласты: фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики |
|
7,5 |
10 |
25 |
Реактопласты, наполненные графитом |
25б. Допустимые значения [pav] (МПа·м/с) при эксплуатации ТПС1*
Материал |
Тип корпуса СК 2* или шестерня диаметром, мм |
Рабочий диаметр d подшипника 3*, мм |
|||||||
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
||
Периодическое смазывание |
|||||||||
СФД, СТД (основа – поли деталь) |
СК |
6,5 |
3,8 |
2,2 |
1,6 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
0,6 |
10,0 |
6,0 |
3,5 |
2,7 |
2,0 |
1,6 |
1,3 |
1,0 |
||
200 |
4,5 |
3,0 |
1,8 |
1,4 |
1,1 |
0,9 |
0,7 |
0,5 |
|
7,4 |
4,8 |
3,0 |
2,4 |
1,8 |
13 |
1,2 |
1,0 |
||
100 |
3,2 |
2,3 |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
|
5,0 |
3,2 |
2,0 |
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,2 |
1,0 |
||
СФД-ВМ, СФД-БС, СФД-ДМ, СФД-АФ (полицеталь (основа), ПТФЭ, MoS2 и др.) |
СК |
9,0 |
7,0 |
3,6 |
3,0 |
2,2 |
1,6 |
1,2 |
0,9 |
13,0 |
9,0 |
5,0 |
4,0 |
2,8 |
2,2 |
1,8 |
1,4 |
||
200 |
7,0 |
5,0 |
3,0 |
2,6 |
2,0 |
13 |
1Д |
0,8 |
|
10,0 |
7,0 |
4,0 |
з,з |
2,6 |
2,1 |
1,7 |
1,3 |
||
100 |
5,0 |
3,8 |
2,8 |
2,4 |
1,8 |
1,4 |
1,0 |
0,7 |
|
7,0 |
5,0 |
3,6 |
3,0 |
2,4 |
2,0 |
1,6 |
1,3 |
||
Одноразовое смазывание |
|||||||||
СК |
5,0 |
3,5 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
|
8,0 |
5,0 |
2,7 |
2,2 |
1,6 |
1,2 |
0,9 |
0,7 |
||
200 |
3,5 |
2,4 |
1,6 |
1,3 |
1,0 |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
|
5,0 |
3,5 |
23 |
1,9 |
1,5 |
1,0 |
0,8 |
0,7 |
||
100 |
2,8 |
2,1 |
1,4 |
11 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
|
3,5 |
2,7 |
1,7 |
1,5 |
1,3 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
||
ATM-2 (полиамид 6 (основа), графит, термоантрацит) |
СК |
4,0 |
3,0 |
1,4 |
1,2 |
1,0 |
0,7 |
0,6 |
03 |
6,0 |
4,0 |
2,0 |
1,6 |
1,2 |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
||
200 |
3,0 |
1,9 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
|
4,0 |
2,8 |
1,8 |
1,4 |
1,0 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
||
100 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
0,8 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
03 |
|
2,8 |
2,0 |
1,4 |
1,2 |
0,9 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
1* В числителе указано допустимое значение [pav] подшипника с зазором, соответствующим посадке Е10/h8, а в знаменателе — с зазором, соответствующим посадке D10/h8.
2* СК — стенка корпуса.
3* Ширина ТПС l = 0,8d, толщина рабочего слоя t = 0,04d.
Для втулок, работающих при повышенных температурах, предусмотреть крепление в изделии, предотвращающее от осевого смещения и проворачивания (завальцовка, кернение, посадка на клею и др.).
После установки втулок в изделие внутренний диаметр их должен соответствовать назначенному типу втулки, его необходимо проверять гладким калибром.
Покрытие вала — гладкое хромирование с параметрами шероховатости поверхности Ra 0,63мкм для втулок, изготовленных по Н8, и Ra 0,32мкм — для втулок, изготовленных по Н7. Допускаются другие виды покрытий, которые обеспечивают надежную защиту вала от коррозии и не увеличивают шероховатости поверхности.
25в. Допустимые значения fpav (МПа · м/с) при эксплуатации ТПС
Рабочий диаметр подшипника, мм |
Тип корпуса (см. табл. 25б) |
||
СК |
Шестерня диаметром, мм |
||
200 |
100 |
||
10 |
0,160/0,200 |
0,140/0,175 |
0,120/0,140 |
15 |
0,120/0,160 |
0,100/0,130 |
0,080/0,100 |
20 |
0,090/0,135 |
0,070/0,105 |
0,050/0,080 |
25 |
0,075/0,105 |
0,060/0,090 |
0,045/0,070 |
30 |
0,060/0,085 |
0,050/0,070 |
0,040/0,055 |
40 |
0,050/0,070 |
0,045/0,060 |
0,040/0,045 |
50 |
0,045/0,060 |
0,045/0,055 |
0,035/0,040 |
60 |
0,045/0,055 |
0,040/0,055 |
0,035/0,040 |
Примечание. В числителе приведены допустимые значения f · pav при теплопроводности материала, равной 0,3Вт/(м·°С), в знаменателе — при 0,8Вт/(м·°С).
26. Втулки свертные из металлофторопласта
Втулки применяют в узлах трения скольжения.
Размеры, мм
d |
D |
D1 |
S |
L |
||
Ряды длин |
||||||
12 |
16/18 |
22/25 |
2/3 |
10 |
12 |
16 |
14 |
18/20 |
22/25 |
2/3 |
12 |
14 |
18 |
16 |
20/22 |
25/28 |
2/3 |
14 |
16 |
20 |
18 |
22/25 |
28/32 |
2,5/3,6 |
14 |
18 |
22 |
20 |
25/28 |
30/36 |
2,5/4 |
16 |
20 |
25 |
22 |
26/30 |
32/36 |
2,5/4 |
16 |
22 |
28 |
25 |
30/32 |
36/40 |
2,5/4 |
16 |
25 |
32 |
28 |
32/36 |
38/42 |
2,5/4 |
16 |
28 |
36 |
32 |
36/40 |
42/48 |
2,5/4 |
20 |
32 |
40 |
36 |
40/42 |
45/48 |
2,5/4 |
22 |
36 |
45 |
40 |
45/48 |
50/52 |
2,5/4 |
25 |
40 |
50 |
45 |
50/55 |
55/58 |
3/4 |
28 |
45 |
56 |
50 |
55/60 |
60/65 |
3/5 |
32 |
50 |
63 |
55 |
60/35 |
67/71 |
3/5 |
36 |
56 |
71 |
60 |
65/70 |
71/75 |
3/5 |
40 |
60 |
71 |
65 |
70/80 |
75/85 |
3/6 |
45 |
68 |
80 |
70 |
75/85 |
85/90 |
3/6 |
50 |
71 |
80 |
75 |
80/85 |
85/90 |
3,5/6 |
50 |
75 |
90 |
80 |
85/90 |
90/95 |
3,5/6 |
50 |
80 |
100 |
Значения величин D, D1, S в числителе для втулок из термопластов, в знаменателе — для втулок из реактопластов.
Технические требования. Отклонения на размеры втулок — по ГОСТ 11710—66.
На размеры D и d допускается изготовление фаски — см. т. 1, гл. V.
Допускается изготовление шпонки со скругленными гранями и не на полную длину втулки. Поверхность втулок должна быть гладкой, без заусенцев, вздутий, трещин, расслоений, вмятин. После запрессовки втулки дополнительная обработка по отверстию d не допускается.
27. Втулки с буртиком из металлофторопласта
Втулки из металлофторопластовой ленты работают в условиях трения без смазки.
Размеры, мм
d (откл. по Н7 и Н8) |
D (откл. по u7) |
D1 |
S |
с ±0,1 |
r |
h |
L-0,2*** . |
5 |
7 |
12 |
1,0 |
0,3 |
1,0 |
0,9 |
4-8 |
6 |
8 |
14 |
4-10 |
||||
7 |
9 |
16 |
4-10 |
||||
8 |
10 |
18 |
4-12 |
||||
10 |
13 |
20 |
1,5 |
0,5 |
1,5 |
1,4 |
6-16 |
12 |
15 |
22 |
6-18 |
||||
14 |
17 |
24 |
8-22 |
||||
16 |
19 |
26 |
8-24 |
||||
18 |
21 |
28 |
10-26 |
||||
20 |
23 |
30 |
10-30 |
||||
22 |
25 |
33 |
12-34 |
||||
24 |
27 |
36 |
12-36 |
||||
26 |
29 |
39 |
16-40 |
||||
28 |
31 |
42 |
16-42 |
||||
30 |
33 |
45 |
16-44 |
||||
32 |
35 |
48 |
16-48 |
||||
34 |
37 |
52 |
18-56 |
||||
35 |
38 |
54 |
18-56 |
||||
38 |
41 |
57 |
18-56 |
||||
40 |
43 |
60 |
18-60 |
||||
42 |
45 |
65 |
20-60 |
||||
45 |
50 |
67 |
2,5 |
0,8 |
2,0 |
2,4 |
22-60 |
48 |
53 |
73 |
24-60 |
||||
50 |
55 |
75 |
26-65 |
||||
55 |
60 |
82 |
28-65 |
||||
60 |
65 |
90 |
28-65 |
||||
65 |
70 |
95 |
28-65 |
||||
70 |
75 |
105 |
30-65 |
||||
75 |
80 |
112 |
30-65 |
||||
80 |
85 |
120 |
32-65 |
||||
85 |
90 |
125 |
32-70 |
||||
90 |
95 |
130 |
36-70 |
||||
100 |
105 |
140 |
40-70 |
||||
110 |
115 |
150 |
40-70 |
||||
120 |
125 |
160 |
40-70 |
* Размер, для справок.
** Размеры даны для втулки в рабочем состоянии.
*** Размер L в указанных пределах брать из ряда: 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 44: 46; 48; 50; 56; 60; 65; 70мм.
Материал: металлофторопластовая лента с основой из стали 08кп по ГОСТ 1050—88 и из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т по ГОСТ 4986-79.
Покрытие для втулок из стали 08кп: Кд3, кроме поверхностей А и В.
Величина зазора в стыке в свободном состоянии втулки — не более 0,2мм.
Отклонение от перпендикулярности поверхностей А и Б относительно В — не более 0,1мм на длине 100мм.
Отклонение от параллельности линии стыка втулки относительно поверхности В — не более 0,3мм на длине 100мм.
Разностенность втулки — не более 0,03мм.
Перед монтажом втулки, валы, оси тщательно промывают до полного удаления с их поверхности консервирующей смазки, пыли и насухо протирают бумажными или мягкими матерчатыми салфетками. Применение для протирки загрязненной абразивными частицами ветоши или грубых тканей не допускается. Не допускается применение для очистки от грязи металлических щеток, ершей.
Промытые и насухо протертые рабочие поверхности валов, осей и втулок смазывают ровным слоем консистентной смазки типа ЦИАТИМ-201. В дальнейшем при работе смазка не требуется. Смазка узлов трения, работающих при повышенных температурах (от +100 до +260°С), при установке не производится.
28. Вкладыши гладкие из металлофторопласта
Вкладыши из металлофторопластовой ленты работают в условиях трения без смазки.
Размеры, мм
d (откл. поН7, Н8) |
D (откл. по u8) |
S |
с ±0,1 |
L-0.2 |
d (откл. поН7, Н8) |
D (откл. по u8) |
S |
с ±0,1 |
L-0.2 |
5 |
7 |
1 |
0,3 |
4-8 |
38 |
41 |
1,5 |
0,5 |
18-56 |
6 |
8 |
4-10 |
40 |
43 |
18-60 |
||||
7 |
8 |
4-10 |
42 |
45 |
18-60 |
||||
8 |
10 |
4-12 |
|||||||
10 |
13 |
1,5 |
0,5 |
6-16 |
45 |
50 |
2,5 |
0,8 |
18-65 |
12 |
15 |
6-18 |
48 |
53 |
18-70 |
||||
14 |
17 |
8-22 |
50 |
55 |
18-75 |
||||
16 |
19 |
8-24 |
55 |
60 |
20-80 |
||||
18 |
21 |
10-26 |
60 |
65 |
20-90 |
||||
20 |
23 |
10-30 |
65 |
70 |
24-90 |
||||
22 |
25 |
12-34 |
70 |
75 |
24-90 |
||||
24 |
27 |
12-36 |
75 |
80 |
26-90 |
||||
26 |
29 |
16-40 |
80 |
85 |
26-90 |
||||
28 |
31 |
16-42 |
85 |
90 |
26-90 |
||||
30 |
33 |
16-44 |
90 |
95 |
26-90 |
||||
32 |
35 |
16-48 |
100 |
105 |
26-90 |
||||
34 |
37 |
20-50 |
110 |
115 |
26-90 |
||||
35 |
38 |
20-56 |
120 |
125 |
26-90 |
* Размер для справок.
** Размеры даны для втулки в рабочем состоянии.
Технические требования. Материал: фторопластовая лента с основой из стали 08Х18Н10Т (ОХ18Н10Т) по ГОСТ 4986-79.
Покрытие для втулок из стали 08кп: Кд3, кроме поверхности В.
Величина зазора в стыке в свободном состоянии втулки не более 0,2мм.
Отклонение от перпендикулярности поверхностей А и Б относительно поверхности В — не более 0,1мм на длине 100мм.
Отклонение от параллельности линии стыка втулки относительно поверхности В — не более 0,3мм на длине 100мм.
Разностенность втулки — не более 0,03мм.
29. Рекомендуемая долговечность втулок по числу циклов и переменной нагрузке
d втулок, мм |
Нагрузка, МПа, не более |
Возможный износ, мм, не более |
|||
Номинал |
Отклонение |
250 |
125 |
62,5 |
|
Циклы, не более |
|||||
5-18 |
По Н8 |
15000 |
60000 |
150000 |
0,10 |
» Н7 |
7000 |
30000 |
75000 |
0,05 |
|
20-40 |
По Н8 |
10000 |
50000 |
100000 |
0,12 |
» Н7 |
5000 |
25000 |
50000 |
0,07 |
|
4 и выше |
По Н8 |
10000 |
50000 |
100000 |
0,20 |
» Н7 |
5000 |
25000 |
50000 |
0,10 |
Вращение валов, осей и других деталей во втулках должно быть легким, без заеданий.
Рекомендуемые нагрузки на втулки и долговечность. Рекомендуемая долговечность втулок по количеству циклов при возвратно-вращательном движении вала с углом отклонения ±30°, переменной циклической нагрузке от нуля до максимальной и рабочей температуры в пределах ±60°С должна соответствовать указанной в табл. 29. Скорость скольжения не должка превышать 0,01м/с.
При повышении температуры до 260^(o)С нагрузки соответственно должны снижаться в 2 раза. В интервале температур от —60 до +260°С изменение нагрузок должно соответствовать графику (рис. 6).
Втулки, работающие при нагрузках не выше 50МПа, следует применять с учетом допускаемых значений pv, приведенных в табл. 30. Рабочая температура при этом должна быть от —60 до +60°С.
С повышением температуры более +60°С допустимые нагрузки и значения pv должны плавно снижаться, как показано на рис. 7.
Осевая нагрузка на буртик втулок должна быть не более половины рекомендуемой радиальной нагрузки на втулку и должна рассчитываться на площадь поверхности буртика без радиусных закруглений.
У втулок со снятым приработанным слоем после установки в изделие допускается для исправления формы отверстия (завышенная овальность, конусность и др.) калибровка протягиванием разглаживающих протяжек с натягом, не превышающим 0,06мм. При этом протяжка и втулка должны быть смазаны смазкой ЦИАТИМ-201 или другой консистентной смазкой.
Коэффициенты трения при отсутствии смазки по мере износа антифрикционного слоя могут увеличиваться:
Рис. 6. Изменение нагрузок в интервале температур от —60 до +260°С
30. Допускаемые значения pv для втулок при нагрузках не выше 50МПа
Типовые случаи приложения нагрузки при применении втулок |
Допускаемые значения pv, МПа·м/с (при износе не более 0,1мм) |
|
Покрытие вала: гладкое хромирование; время работы 1000ч |
Другие виды покрытий при отсутствии коррозии вала; время работы 1000ч |
|
Постоянная нагрузка вращающегося вала, фиксированная по отношению к втулке Постоянная нагрузка вращающегося вала относительно втулки Переменная по величине нагрузка вала при возвратно-вращательном движении |
0,31 0,42 0,47 |
0,23 0,31 0,42 |
кинетический (μкин) — от 0,07 вначале до 0,2 к концу работы;
статический (μстат) — 0,10 вначале до 0,22 к концу работы.
Для повышения долговечности рекомендуется изготовление втулок с полностью снятым приработочным слоем на металлофторопластовой ленте и упрочнение поверхности антифрикционного слоя разглаживающими протяжками с натягом, не превышающим 0,1мм. Рекомендуемая форма протяжки показана на рис. 8.
Рекомендуемая методика подсчета размеров развертки втулок. Подсчет длины развертки заготовки для втулок без буртика (рис. 9).
Длина развертки
l = π(d + t1 + 2t2 + 3t3),
где d — внутренний диаметр втулки, взятый по верхнему пределу отклонения; t1 — толщина стального слоя ленты; t2 — толщина слоя пористой бронзы; t3 — толщина приработанного слоя ленты.
Рис. 7. Изменение допускаемых нагрузок и значений pv при изменении температуры
Рис. 8. Рекомендуемая форма разглаживающей протяжки
Подсчет размеров развертки заготовки для втулки с буртиком (рис. 10).
Высота развертки заготовки
где 1,2 — коэффициент усадки материала при изготовлении втулки и для последующей механической обработки;
Нц = L — r
Размеры l и l1 развертки заготовки
где r1 = Н — Нц
Примеры применения втулок приведены на рис. 11 и 12.
Рис. 9. Развертка заготовки втулки без буртика:
а — втулка: б — развертка
Рис. 10. Развертка заготовки втулки с буртиком:
а — втулка; б — развертка: размер Нц — цилиндрическая часть заготовки
Рис. 11. Пример применения втулок без буртика
Рис. 12. Пример применения втулок с буртиком
Рекомендуемые конструкции термопластичных подшипников скольжения (ТПС)
Анализ существующих конструкций полимерных подшипников скольжения показал, что наибольшее распространение получил подшипник, в котором изготовленная методом литья под давлением цилиндричеч екая втулка запрессована с определенным натягом в металлическую деталь или промежуточную обойму. Такая конструкций проверена в производственных условиях, удобна при монтаже, эксплуатации и ремонте.
30а. Основные размеры, мм, термопластичных подшипников скольжения
d |
D |
D1 |
t |
b |
k |
с |
l |
||||
Номинальный |
Предельное отклонение |
Номинальный |
Предельное отклонение |
Номинальный |
Предельное отклонение |
Номинальная |
Предельное отклонение |
||||
10 |
+0,032 +0,075 |
16 |
+0,006 |
20 |
-0,3 -0,5 |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
0,3 |
8 |
-0,2 |
12 |
18 |
22 |
10 |
||||||||
14 |
20 |
+0,007 |
25 |
12 |
|||||||
15 |
|||||||||||
16 |
22 |
28 |
1,0 |
0,5 |
|||||||
18 |
25 |
30 |
3,0 |
16 |
|||||||
20 |
+0,040 +0,092 |
28 |
+0,008 |
32 |
|||||||
22 |
30 |
35 |
|||||||||
25 |
32 |
38 |
-0,3 -0,6 |
1,5 |
1,5 |
3,5 |
1,0 |
20 |
-0,4 |
||
28 |
35 |
40 |
4,0
|
||||||||
30 |
40 |
45 |
25 |
||||||||
32 |
+0,050 +0,112 |
||||||||||
35 |
45 |
+0,010 |
50 |
5,0 |
30 |
||||||
40 |
50 |
55 |
35 |
||||||||
45 |
55 |
60 |
|||||||||
50 |
60 |
65 |
40 |
30б. Основные размеры, мм, втулок из термопластов
Отверстие стальной обоймы (детали) выполняют по посадке Н7 (ГОСТ 25346-89), шероховатость его поверхности не выше Rz 20мкм.
d |
d1 |
d2 |
l |
D2 |
b |
с |
|||||
СФД |
ATM-2 |
Номинальный |
Предельное отклонение |
||||||||
Номинальный |
Предельное отклонение |
Номинальный |
Предельное отклонение |
СФД |
ATM-2 |
||||||
10 |
9,60 |
±0,05 |
10,27 |
±0,02 |
11,20 |
±0,05 |
±0,02 |
10 |
16 |
1,0 |
1,0 |
12 |
11,60 |
12,27 |
13,20 |
12 |
18 |
||||||
14 |
13,70 |
14,38 |
15,30 |
14 |
20 |
||||||
15 |
14,70 |
15,38 |
17,30 |
22 |
|||||||
16 |
15,70 |
16,38 |
18,30 |
||||||||
18 |
17,80 |
18,50 |
20,40 |
18 |
25 |
||||||
20 |
19,80 |
±0,07 |
20,52 |
±0,03 |
22,40 |
±0,07 |
±0,03 |
28 |
1,5 |
||
22 |
21,80 |
22,52 |
24,40 |
30 |
|||||||
25 |
24,80 |
25,63 |
28,50 |
22 |
32 |
1,5 |
|||||
28 |
28,0 |
28,73 |
31,60 |
35 |
|||||||
30 |
30,0 |
30,73 |
33,60 |
28 |
40 |
||||||
32 |
32,0 |
±0,10 |
32,75 |
±0,04 |
35,60 |
±0,10 |
±0,04 |
45 |
2,5 |
||
35 |
35.0 |
35,80 |
38,70 |
||||||||
40 |
40,0 |
40,95 |
43,80 |
35 |
50 |
||||||
45 |
45,0 |
45,95 |
48.80 |
40 |
55 |
||||||
50 |
50,0 |
50,95 |
53,80 |
45 |
60 |
В табл. 30а приведены конструкции и основные размеры ТПС с рабочим диаметром 10—50мм. Эти размеры наиболее характерны для основного количества станочных подшипниковых узлов. Для взаимозаменяемости полимерных и металлических подшипников рабочие и посадочные размеры ТПС в основном соответствуют стандартам на втулки подшипниковые из чугуна, бронзы, порошковых материалов и биметалла.
Смазочные канавки и отверстия выполняются по усмотрению конструктора. В подшипнике из АТМ-2 исполнение смазочных канавок и отверстий нецелесообразно. Конструкцией предусмотрена запрессовка рабочей термопластичной втулки в стальную обойму. Если это конструктивно целесообразно и технологически выполнимо, следует запрессовать втулку непосредственно в деталь, в которой подшипник будет эксплуатироваться.
Конструкция втулок из материалов СФД и АТМ-2 и основные размеры приведены в табл. 30б.
Рекомендуемые размеры втулок подшипников из углепластиков
30в. Размеры, мм, втулок подшипников из углепластика АФ-3Т
Диаметры |
l |
с |
Сфера |
||
D |
d |
H |
R |
||
16-25 |
8-15 |
6-10 |
3-6 |
0,8-1,0 |
8-10 |
25-40 |
15-25 |
10-20 |
6-10 |
1,0-1,5 |
10-15 |
40-70 |
25-50 |
20-30 |
10-20 |
1,5 |
15-20 |
70-105 |
50-80 |
30-50 |
20-30 |
1,5-2,0 |
20-30 |
105-150 |
80-120 |
50-70 |
30-50 |
2,0 |
30 |
150-220 |
120-180 |
70-100 |
50-75 |
2,0 |
30-40 |
220-260 |
180-220 |
100-130 |
75-90 |
2,0-3,0 |
40-60 |
260-300 |
220-250 |
130-150 |
90-100 |
3,0-3,5 |
60-70 |
30г. Размеры, зазоры и натяги, мм, в сопряжениях втулок из углепластиков АМС-1
Внутренний диаметр втулки d |
Толщина стенки втулки |
Радиус скругления R |
Ширина l |
Зазор по валу |
Натяг по корпусу |
8-10 |
2-4 |
1-2 |
4-10 |
0,02-0,04 |
0,03-0,05 |
10-15 |
4-7 |
2 |
10-15 |
0,04-0,06 |
0,03-0,05 |
15-30 |
7-10 |
3 |
15-25 |
0,06-0,08 |
0,05-0,10 |
30-50 |
7-10 |
3-4 |
25-40 |
0,08-0,10 |
0,05-0,10 |
50-75 |
10-12 |
4-5 |
40-70 |
0,10-0,15 |
0,10-0,15 |
75-120 |
12-15 |
5-6 |
70-100 |
0,15-0,25 |
0,15-0,20 |
120-170 |
15-20 |
5-6 |
100-150 |
0,15-0,25 |
0,15-0,20 |
170-210 |
15-20 |
5-6 |
150-190 |
0,15-0,25 |
0,15-0,20 |
210-250 |
20-25 |
5-6 |
190-220 |
0,15-0,25 |
0,15-0,20 |
Недостатками подшипников из углепластиков является хрупкость, что может привести к их растрескиванию и скалыванию. Вследствие отклонения от соосности вала нагрузка по ширине подшипника распределена неравномерно. Поэтому максимальные напряжения в цилиндрических подшипниках скольжения возникают у краев втулки.
Повысить нагрузочную способность подшипников из углепластиков и увеличить прочность можно скруглением их кромок (табл. 30в).
Необходимые зазоры и натяги (табл. 30г) обеспечиваются без механической обработки.
Наружный диаметр подшипника определяется толщиной стенки втулки, а радиус скругления принимают в зависимости от внутреннего диаметра втулки. Наружный диаметр втулки соответствует размерному ряду шарикоподшипников легкой серии 2 ГОСТ 8338-75.