Решаване на въпроса за увеличаване на носещата способност на лагерите чрез използване на биметални материали

Заглавие: Технически науки

Библиографско описание:

Статията разглежда проблемите на носещите натоварвания и метода за повишаване на стабилността на лагерите при използване на примеси от биметални материали.

Ключови думи: машиностроене, машинни части, лагери, натоварвания и стабилност, биметален материал.

Основната характеристика на лагерите на коляновия вал на транспортните дизелови двигатели е, че те работят при условия на динамични деформации на шахтите на валовете и облицовките под действието на редуващи се товари. Така например, промяната в диаметралния размер на лагера под действието на максималните инерционни сили надвишава половината от работния просвет. Радиалната деформация е еквивалентна на динамична промяна в кривината на носещата повърхност. Това обикновено води до увеличаване на дебелината на масления слой и следователно до увеличаване на резерва на носеща способност; от друга страна, той причинява допълнителни динамични напрежения в материала на антифрикционния слой, които намаляват границата на якост на умора. Силите на хидродинамично налягане и деформация при огъване на коляновата глава на свързващия прът създават сложно напрегнато състояние в материала на антифрикционния слой на лагера. Силите на натиск причиняват постоянни пулсиращи напрежения на компресия, деформация при огъване - появата на тангенциални редуващи се напрежения. По този начин антифрикционният слой изпитва равнинно напрегнато състояние, компонентите на което се променят във времето според сложни закони [4].

В този случай възникването на опасно състояние на лагерния антифрикционен материал може да бъде причинено от различни стойности на основните напрежения, в зависимост от тяхната връзка помежду си. Всяка връзка ще съответства на определени опасни стойности на основните напрежения, при които ще възникне опасно състояние на антифрикционния материал, свързано с възникването на големи първоначални остатъчни напрежения или пукнатини от умора на повърхността. Появата на последния причинява качествено различни хидродинамични сили, създавайки клиновиден ефект, ускоряващ процеса на разрушаване на лагера.

Антифрикционните материали на медна основа се използват широко поради техните високи антифрикционни свойства, устойчивост на корозия и електрическа проводимост. Това са графитни и бронзово-графитни материали на основата на висококалаени и оловни бронзове. Те се използват във фрикционни възли на машини и механизми в електротехниката като плъзгащи се токосъбиращи контакти. Най-широко разпространени са материалите върху стоманена подложка с печен бронзов слой, порест бронз, импрегниран със смазка и бронзово-графитни материали [2,3].

Оловните бронзове са мек антифрикционен материал с добри пробивни свойства и относително ниска товароносимост, което значително се подобрява, когато тънък слой материал се нанесе върху стоманена основа. Сплавите на основата на медно олово са проектирани да работят в масло, но ако подаването на смазка бъде прекъснато, оловото започва да играе ролята на последното, което покрива повърхността на контрателото с филм. Продуктите от тях се изработват под формата на тънкостенни облицовки, при които върху стоманен субстрат се нанася антифрикционен слой чрез изпичане, валцуване, импрегниране и други методи. За да се подобрят свойствата на антифрикционните материали, в състава на последния се въвеждат компоненти, които образуват мек структурен компонент, например олово, както и твърди смазочни материали, като графит, тъй като той се въвежда най-просто и евтино. За увеличаване на носещата способност към материалите се добавят железни фосфати или сулфати, манганови сулфиди, хексагонален борен нитрид [1].

Лагерите от въглеродни графитни материали са широко разпространени в различни области на машиностроенето поради ниското износване с достатъчно нисък коефициент на триене, висока топлоустойчивост и топлопроводимост и повишена устойчивост на корозия. Графитните лагери са способни да работят в агресивна среда с лоша смазка: петролни продукти, морска вода, втечнени газове, киселини и основи [1].

Биметален материал за плъзгащи лагери се състои от метална основа с нанесен антифрикционен слой на медна основа, съдържащ калай, олово и графит със следното съотношение на компонентите на антифрикционния слой, тегл. %: калай 3.73.9; олово 13,8, 14,4 графит 1,71,9; медна почивка.

Пример. Биметален материал за плъзгащи лагери се прави, както следва.

На вътрешната повърхност на металното тяло се нанася антифрикционен слой от прахообразна смес, съдържаща калай, олово, графит и мед. Прахообразната смес се притиска към вътрешната повърхност на металното тяло и се синтерова в контейнер в среда с природен газ. Лагерът е монтиран с интерференция в главата на буталото на свързващия прът, а отворът в лагера е окончателно оформен чрез преминаване на перфоратор през него. В този случай антифрикционният слой се уплътнява, порите на повърхността му се уплътняват, постига се необходимата чистота на повърхностната микрогеометрия и стабилността на геометричните размери [1,2].

Капацитетът на лагерния лагер се оценява чрез минималната дебелина на смазочния слой oil min и резерва на носещата способност

По този начин непрекъснато развиващата се лагерна индустрия стимулира създаването на нови прахообразни материали, от които се нуждае. Използването им значително ще намали теглото на продуктите, ще подобри тяхното качество и експлоатационна надеждност и ще намали консумацията на цветни метали и легирани стомани.