VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Перед тем, как перейти к подшипникам скольжения нового поколения, будет не лишним вспомнить для начала и о простых подшипниках скольжения.

Итак подшипник скольжения представляет собой корпус, с цилиндрическим отверстием, в которое вставляется втулка и смазывающее приспособление. Между втулкой и корпусом имеется зазор для смазки, это необходимо чтобы вал(корпус) мог вращаться с минимально возможным сопротивлением. Подшипники скольжения применяются в двигателях внутреннего сгорания, паровых и газовых турбинах, насосах, компрессорах и т.д.

Основные недостатки подшипников скольжения:

-сложно устроенная система смазки;

-самая малая долговечность работы;

-необходимость периодического обслуживания;

-в процессе работы требуют постоянного надзора из-за высоких требований к смазыванию и опасности перегрева;

-перерыв в подаче смазочного материала ведет к выходу из строя подшипника;

-имеют сравнительно большие осевые размеры;

-значительные потери на трение в период пуска и при несовершенной смазке;

-большой расход смазочного материала;

-при работе с жидкими и пластичными материалами температура подшипника не должна выходить выше определённого предельного диапазона ;

Говоря о недостатках подшипников скольжения старого поколения, не стоит забывать и об их достоинствах.

Достоинства подшипников скольжения:

-надежно работают в высокоскоростных приводах (подшипники качения в этих условиях имеют низкую долговечность);

-способны воспринимать большие ударные и вибрационные нагрузки вследствие демпфирующего действия масляного слоя;

-бесшумная работа;

-имеют сравнительно малые радиальные размеры;

-разъемные подшипники допускают установку их на шейки коленчатых валов; при ремонте не требуют демонтажа муфт, шкивов и т.д.;

-для тихоходных машин могут иметь весьма простую конструкцию.

А вот теперь, собственно, можно переходить к основной теме нашей научной статьи.

Итак, исходя из указанных выше недостатков, мы можем отметить, что выход из строя подшипников, в основном, обусловлен недостатком смазки в местах контакта цапфы с подшипником в момент пуска, так как в этот момент есть перерыв в подаче смазочной жидкости, или не создан гидродинамический зазор между трущимися поверхностями, а так же при других случаях работы без смазки.

Разработка подшипников скольжения нового поколения начиналась с того, чтобы во внимание взять как можно больше недостатков простого подшипника скольжения. Потому что именно исправление этих недостатков и могло привести к созданию чего то совершенного.

Основой для создания такого подшипника послужили полимерно-композитные материалы(ПКМ). Наша цель в том, чтобы с помощью ПКМ создать подшипник способный работать при несовершенной смазке при этом не теряющий своей работоспособности под воздействием агрессивной среды.

Немного теории о видах смазки.

Во время вращения вала слой смазки втягивается клиновой зазор между цапфой и подшипником. Если скорость вращения вала достаточно высокая, то создается гидродинамический зазор между трущимися поверхностями, предотвращающий изнашивание и заедание. Такой вид смазки называется жидкостным.

Если же скорость вращения вала ниже, то отдельные выступы трущихся поверхностей останутся неразделенными. Этот вид смазки называется полужидкостным.

При малой угловой скорости вала создается граничная смазка, когда трущиеся поверхности не разделены слоем смазывающего материала, но на поверхностях цапфы и вкладыша имеется тонкая адсорбированная масляная пленка толщиной порядка 0,1 мм.

Термины граничная и полужидкостная смазки объединены в общее понятие несовершенная смазка.

Итак в качестве антифрикционного материала для подшипников мы выбрали политетрафторэтилен ,его ещё называют тефлон, фторопласт. Тефлон - пластмасса, обладающая редкими физическими и химическими свойствами . Его широко применяют в быту и в технике. Это белое, в тонком слое прозрачное вещество, похожее на парафин или этилен. Фторопласт тепло- и морозостойкий материал. Он остаётся гибким при температурах от -70 до +270 °C. По своей химической стойкости превосходит все известные синтетические материалы и благородные металлы. Не разрушается под влиянием щелочей, кислот и даже смеси азотной и соляной кислот. Разрушается расплавами щелочных металлов, фтором и трифторидом хлора.

Однако мы выбрали такой материал не только из- за выше перечисленных достоинств. Тефлон является одним из самых лучших антифрикционных материалов. Он обладает очень низким коэффициентом трения скольжения. А также имеет очень низкое поверхностное натяжение.

Из последнего можно отметить, что из тефлона можно создать очень тонкую плёнку, которая имеет низкий коэффициент трения. Эту плёнку мы будем использовать, как покрытие для всех составных частей простых подшипников скольжения.

И в итоге, мы получаем абсолютно новое поколение подшипников скольжения. Потому что такие подшипники уже будут иметь более повышенные характеристики. Благодаря полимерно - композитному покрытию такие подшипники будут долговечнее, более теплостойкие и морозостойкие. Но самым важным достоинством, с нашей точки зрения, конечно же является то, что использование такого покрытия может решить многие проблемы( недостатки) обычных подшипников скольжения в плане смазки. Потому что здесь покрытие подшипника частично выполняет функцию смазки, а в ряде случаев оно позволяет некоторое время работать механизмам с полностью отказавшей системой смазки, только за счёт антифрикционных свойств фторопласта.

Так же в качестве основы подшипника можно использовать другие полимерно- композитные материалы соответствующие тем же характеристикам. Но ПКМ, как основа будет рассматриваться в другой статье.

Список литературы:

1. Чернавский С.А. Подшипник скольжения.-М.: МАШГИЗ, 1963

2. И.Я. Альшиц Семенов А.П. и Савинский Ю.Э. Металлофторопластиковые подшипники. М., "Машиностроение", 1976

3. Воронков Б.Д. Подшипники сухого трения. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.:Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979

4. Хайт Д. М. Неметаллические подшипники скольжения, М., 1949

Код для цитирования: Скопировать