Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65

твердость материала {НВ < 3500) позволяет нарезать зубья после термической обработки, что упрощает технологию изготовления колес.

Для волновых передач и небольших зубчатых колес, работающих при малых нагрузках и скоростях, применяют неметаллические материалы: текстолит ПТ и ПТК, древеснослоистые пластики, полиамиды-капрон, нейлон. Их используют для привода спидометров и распределительных валов автомобилей, киноаппаратов, текстильных и пищевых машин. Достоинство таких колес - отсутствие вибраций и шума, высокая химическая стойкость.

Материалы, устойчивые к изнаишванию в условиях болышх давлений и ударных нагрузок. Трение с высокими давлениями и ударным нагружением характерно для работы траков гусеничных машин, крестовин железнодорожных рельсов, ковшей экскаваторов и других деталей. Их изготовляют из высокомарганцовистой аустенитной стали 110Г13Л, содержащей примерно 1,1% С и 13% Мп. Высокая износостойкость этой стали обусловлена способностью аустенита к сильному деформационному упрочнению (наклепу). Сталь плохо обрабатывается резанием, поэтому детали получают литьем (буква Л в марке стали) или ковкой.

Износостойкость стали 110Г13Л максимальна, когда она имеет однофазную структуру аустенита. Такую структуру обеспечивают закалкой в воде от 1100 "С. После закалки сталь имеет низкую твердость (НВ 2000) и высокую вязкость. Если такая сталь во время работы испытывает только абразивное изнашивание, то оказывается неизносостойкой. В условиях же ударного воздействия в поверхностном слое стали образуете}? большое количество дефектов кристаллического строения (дислокаций, дефектов упаковки). В результате твердость поверхности повышается до НВ 6000, и сталь становится износостойкой.

Изнашивание, связанное с ударным нагружением поверхности, наблюдается также при кавитации, которая возникает при работе гребных винтов, лопастей гидротурбин, цилиндров гидронасосов. Кавитационное изнашивание- создают струи жидкости в момент захлопывания пузырьков газа или воздуха. Образующиеся при этом многочисленные микроудары вызывают развитие процессов усталости, которые усиливаются под влиянием коррозии.

В качестве кавитационно-стойких применяют стали с нестабильной структурой аустенита 08Х18Н10Т, ЗОХ10Г10 и др. При ударном воздействии аустенит этих сталей испытывает наклеп и частичное мартенситное превращение, на развитие которых расходуется энергия удара. Упрочнение поверхности стали в условиях эксплуатации затрудняет образование трещин усталости.

10.4. Антифрикционные материалы

Антифрикционные материалы предназначены для изготовления подшипников (опор) скольжения, которые широко применяют в современных машинах и приборах из-за их устойчивости к вибрациям, бесшумности работы, небольших габаритов.

Основные служебные свойства подшипникового материала-антифрикци-онность и сопротивление усталости. Ан-тифрикционность - способность материала обеспечивать низкий коэффициент трения скольжения и тем самым низкие потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженной детали-стального или чугунного вала.

Антифрикционность обеспечивают следующие свойства подшипникового материала: 1) высокая теплопроводность; 2) хорошая смачиваемость смазочным материалом; 3) способность образовывать на поверхности защитные пленки мягкого металла; 4) хорошая прирабатываемость, основанная на способности материала при трении легко



пластически деформироваться и увеличивать площадь фактического контакта, что приводит к снижению местного давления и температуры на поверхности подшипника.

Критериями для оценки подшипникового материала служат коэффициент трения и допустимые нагрузочно-ско-ростные характеристики: давление р, действующее на опору, скорость скольжения V, параметр pv, определяющий удельную мощность трения. Допустимое значение параметра pv тем больше, чем выше способность материала снижать температуру нагрева и нагружен-ность контакта, сохранять граничную смазку.

Для подшипников скольжения используют металлические материалы, неметаллы, комбинированные материалы и минералы (полу- и драгоценные камни). Выбор материала зависит от режима смазки и условий работы опор скольжения.

Металлические материалы. Они предназначены для работы в режиме жидкостного трения, сочетающемся в реальных условиях эксплуатации с режимом граничной смазки. Из-за перегрева возможно разрушение граничной масляной пленки. Поведение материала в этот период работы зависит от его сопротивляемости схватыванию. Оно наиболее высоко у сплавов, имеющих в структуре мягкую составляющую.

Металлические материалы по своей структуре подразделяются на два типа сплавов:

1) сплавы с мягкой матрицей и твердыми включениями; 2) сплавы с твердой матрицей и мягкими включениями.

К сплавам первого типа относятся баббиты и сплавы на основе меди - бронзы и латуни. Мягкая матрица в них обеспечивает не только защитную реакцию подшипникового материала на усиление трения и хорошую прирабаты-ваемость, но и особый микрорельеф поверхности, улучшающий снабжение сма-

зочным материалом участков трения и теплоотвод с них. Твердые включения, на которые опирается вал, обеспечивают высокую шносостойкость.

Баббиты-мягкие {НВ 300) антифрикционные сплавы на оловянной или свинцовой основе. В соответствии с ГОСТ 1320-74 к сплавам на оловянной основе относятся баббиты Б83 (83% Sn, 11% Sb и 6% Си) и Б88, на свинцовой основе-Б16 (16% Sn, 16% Sb, 2% Си) БС6, БН. Особую группу образуют более дешевые свинцово-кальциевые баббиты: БКА и БК2 (ГОСТ 1209-78).

По антифрикционным свойствам баббиты превосходят все остальные сплавы, но значительно уступают им по сопротивлению усталости. В связи с этим баббты применяют только для тонкого (менее 1 мм) покрытия рабочей поверхности опоры скольжения. Наилучшими свойствами обладают оловя-нистые баббиты, у которых pv = = (500-700)10 Па-м/с. Из-за высокого содержания дорогостоящего олова их используют для подшипников ответственного назначения (дизелей, паровых турбин и т. п.), работающих при боль-


Рис. 10.5. Микроструктура баббита Б83, X 300



ТАБЛИЦА 10.3. Характеристики антифрикционных материалов

Коэффициент трения по стали

Допустимый режим работы

Материал

без смазочного материала

со смазочным материалом

Р- 10", Па

v, м/с

pvlO"" Па м/с

Баббиты: Б83 Б16 БК2

300 300 320

0,07-0,12

0,004-0,006

150 100 150

50 30 15

750 30 60

Бронзы:

БрОЮФ!

Бр05Ц5С5

БрСЗО

1000 600 250

0,1-0,2

0,004-0,009

150 80 250

3 12

150 120

Латуни:

ЛЦ16К4 ЛЦ38Мц2С2

1000 800

0,15-0,24

0,009-0,016

120 106

100 100

Алюминиевый сплав А09-2

0,1-0,15

0,008

1000

Антифрикционные серые чугуны:

АЧС-1

АЧС-3

2200 1600

0,12-0,23

0,008 0,016

25 60

0,75

100 45

Пластмассы: капрон текстолит

100 350

0,15-0,21 0,15-0,25

120 150

200 250

Комбинированные материалы:

железо-графит бронза - графит металлофторогшас-товая лента (МФПл)

800 560

0,08-0,12 0,04-0,1 0,03-0,1

80 60

1500

ших скоростях и нагрузках (табл. 10.3). Структура этих сплавов (рис. 10.5) состоит из твердого раствора сурьмы в в олове (мягкая фаза, темный фон) и твердых включений P(SnSb) и CujSn.

Бронзы относятся к лучшим антифрикционным материалам. Особое место среди них занимают оловянистые и оловянисто-цинково-свинцовистые бронзы. К первым относятся бронзы БрОЮФ 1, БрО10Ц2, ко вторым-Бр05Ц5С5, БрОбЦбСЗ и др. (ГОСТ 613-79). Бронзы применяют для монолитных подшипников скольжения турбин, электродвигателей, компрессоров, работающих при значительных давлениях и средних скоростях скольжения (см. табл. 10.3).

В последнее время бронзы широко используют как компоненты порошковых антифрикционных материалов или тонкостенных пористых покрытий, пропитанных твердыми смазочными материалами.

Латуни используют в качестве заменителей бронз для опор трения. Однако по антифрикционным свойствам они уступают бронзам. Двухфазные лутуни ЛЦ16К4, ЛЦ38Мп2С2, ЛЦ40МцЗА и др. (ГОСТ 17711-80) применяют при малых скоростях скольжения (менее 2 м/с) и невысоких нагрузках. Их часто используют для опор трения приборов.

К сплавам второго типа относятся свинцовистая бронза БрСЗО с 30% РЬ (ГОСТ 493-79) и алюминиевые сплавы



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [ 63 ] 64 65