Подшипник из дерева своими руками. Неметаллические подшипники скольжения. Замок из «лепестков»

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

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.

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.).

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).

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 .

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.

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.

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.

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 .

Деревянный подшипник.

Середина апреля. Снегу еще полно, хоть и тепло. Весна. Мою бригаду совместно с нуповцами с утра отправили очищать НУПы от снега.
НУП это необслуживаемый усилительный пункт, который является объектом, сооружением связи. Под землей зарыт круглый контейнер, довольно внушительных размеров, который пичкают разной усилительной аппаратурой. Так как речь идет о семидесятых годах, естественно аппаратура аналоговая, которая имеет довольно внушительные габариты по сравнению с современными средствами связи подобного рода. Опустим дальнейшие технические
Подробности, главное, что он был глубоко зарыт в землю, а первый уровень к тому же еще обволакивался грунтом. Получалось нечто конусообразной пирамиды.
Так вот, зимой все это сооружение засыпало снегом, и весной талые воды могли просочиться сквозь оболочку НУПа и замочить, нет, не оборудование, до него воде трудно добраться, а подступы к этому оборудованию, да и вызвать дополнительную сырость, влажность, а эти факторы любая техника не любит. Вот и послали нас в помощь нуповцам снег отгрести подальше, хотя бы конуса очистить.
Выехали на трассу в нашем маленьком автобусе кабельного участка на базе ГАЗ-51.
Спешили, как ни как, надо было пять НУП очистить. Спеши не спеши, но на пятом задержались. Он стоял в открытом поле, и его особенно занесло снегом. Закончили, почти в шесть часов. Ну, ничего, обратно ехать по прямой асфальтовой дороге Кунгур Пермь. Хоть и восемьдесят километров, долетим быстро, с нашим водилой, Колей Шалямовым, это раз плюнуть.
Стемнело быстро, мотор газона ровно гудел. В салоне было хоть и не жарко, но тепло. Коля умудрился выхлопную трубу пропустить через салон по полу, так что теплело с каждым километром, да и валенки можно было подсушить.
Линга дремал, Леха из Ростова, Барашков и нуповцы Миша с Гришей травили анекдоты. Вова Чех мой одногрупник, с которым вместе распределились и я сидели молча, наблюдая за дорогой.
Вдруг на шум двигателя автобуса наложился какой-то посторонний звук. Сначала периодическое постукивание, потом все громче и громче резкие удары. По полу автобуса пробежала вибрация, потом что-то так застучало, что Коле Шалямову пришлось резко затормозить машину.
-Мать, перемать,- водитель выскочил в темноту. Громко ругаясь, полез под автобус.
Мы притихли, Линга проснулся.
- Ну, что там, Никола?
- Кажется приехали,- залезая обратно в салон, произнес Николай.- Опорный подшипник полетел.
- Справа или слева, который?
- Да посередине, в месте соединения двух карданов, напрочь расхлестало.
- Ну и что делать? – заволновались мы.
- Куковать!- наступила тишина.
Достав из бардачка фонарик, Никола опять выпрыгнул в тьму, залез под автобус. Его не было минуты две. Забравшись в автобус он, потирая замершие руки, сел в водительское кресло, завел двигатель.
- Есть идея, должно получиться, только надо с дороги убраться. Здесь не сподручно, да мешаться будем.
Он медленно проехал метров двадцать в перед и свернул на дорожку, ведущую в лес. Остановился. Потом пошурудив в ящике под задним сиденьем, достал топор, пилу, несколько ключей. И обращаясь к Володе, резко сказал.
- Чех, пошли со мной, а вы давайте ка костер. Пока разожгите, не помешает.
- Капитан судна сказал на Абордаж, значит на Абордаж, - философски заметил Барашков,- пошли мужики, костерок разведем, и в правду, не помешает.
Все зашевелились, вышли из автобуса, кроме Линга он сделал вид, что опять уснул.
- Володя, вон ту березу сруби, - попросил Шалямов,- а я пока гнездо от подшипника освобожу.
Григорий, который совмещал должность электромеханика НУП с должностью водителя, выделенного его бригаде бортового уазика, стал поддомкрачивать машину. Николай с ключами залез под автобус.
Минут через десять уже весело потрескивал костер. Послышался шум упавшего дерева, это Вова Чех свалил-таки березу.
- Миха, помоги Чеху, - вылез из под автобуса Николай,- отпилите с ним метра полтора от комля бревешку и принесите сюда.
Что задумал Николай никто не знал. Мне подумалось тогда, что будь на месте Михи сейчас сам начальник ТУСМА Коржак, и он бы беспрекословно пошел и сделал бы то, что приказал сделать простой водитель автобуса. Видимо, когда твоя судьба или жизнь зависят от человека, который знает что надо делать, надо прислушиваться и подчиняться, если он действительно знает, что надо делать.
Вскоре Миха приволок на себе часть отпиленной березы, следом шел Володя с пилой.
- Никола, хватит такой бревешки, - крикнул под автобус Миха Якин.
- Хватит. За глаза. Подождите немного, сейчас закончу.- Прокричал в ответ Николай.
И, действительно, через минуту вылез из под автобуса, держа в руках, довольно солидный, но развалившийся подшипник. Внутренний обод подшипника треснул и вылетел, внешний остался.
Подойдя к отпиленному березовому бревну, присел, и стал что-то вымерять, прикидывать. Потом грязным масляным пальцем чиркнул в двух местах по белой коре березы, приказал:
- Пилите здесь, только по ровнее.
Через минуту на ладонь к нему лег березовый блин, толщиной сантиметров восемь, а в диаметре чуть больше демонтированного подшипника.
Николай положил подшипник на березовый кругляш и отверткой прочертил внешний диаметр. Потом топором аккуратно стесал лишнее дерево. Получилась вполне ровная, узкая болванка. Потов резким взмахом топора он разрубил деревянный блин на две части. Одну половинку взял себе, вторую подал Володе.
- Чех, говорят ты всегда с большим, башкирским ножом ходишь. Вот и вырежи в этой половике серединку, примерно вот такого диаметра.
Все с интересом наблюдали за работой двух человек. Береза сама по себе твердое дерево, а тут еще и на морозе, но против острых ножей, не устоять. И, минут через десять, после сопения и почти беззвучных матерков, работа была сделана. Коля соединил две половинки, и перед нашим взором предстал, деревянный подшипник, пусть грубоватый, пусть не идеально ровный, но подшипник.
Перекурив, Коля густо намазал солидолом внутри новоявленного подшипника и полез опять под автобус.
Сборка заняла меньше времени, так что через двадцать минут мы сидели уже в автобусе.
- Ну что, Никола, поедет автобус?
- А куда он нафиг денется. Поедет. Только вон тот чурбачок на всякий случай закинь ка в салон.
Автобус тронулся с места. Задним ходом выехали на дорогу и поехали вперед.
Сначала тихонько, ничего не бренчало. Потом побыстрее, потом еще быстрее. Смотрим, на спидометре уже и пятьдесят километров.
Так до кабельного участка и доехали на деревянном подшипнике.
Кто бы мог подумать, что в двадцатом веке, в эпоху развитого социализма, в России, автобусы могут ездить на деревянных подшипниках. Но я испытывал гордость за наших людей, которые, казалось бы, в безвыходной ситуации, нашли выход. Смех и грех, но автобус на этом деревянном подшипнике проехал еще более двухсот километров, пока, наконец, то его заменили на стальной подшипник.

Рецензии

Название заинтересовало, поскольку я технарь, станкостроитель. Рассказ интересный и надо сказать – бригаде повезло, что у них оказался такой изобретательный водитель. Конечно изобретательных людей у нас немало, но в нужном месте, в нужное время – большое везение.
А вообще-то, дерево испокон веков служило человеку, чего только из него не делали, пока металл был дорог и редок. А в годы революционной разрухи случалось, что и вместо рельсов дереву приходилось служить.

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.