Подшипник скольжения - это опора или направляющая, в которой цапфа (опорная поверхность вала) скользит по поверхности вкладыша (подшипника). По направлению воспринимаемой нагрузки подшипники подразделяются на радиальные - воспринимают нагрузку в радиальном направлении и упорные (осевые) - воспринимают нагрузку в осевом направлении. При совместном действии радиальных и осевых нагрузок применяют совмещенные опоры, в которых осевую нагрузку воспринимают торцы вкладышей или специальные гребни.
Полимерные подшипники скольжения применяются: при ударных и вибрационных нагрузках; для точных опор с постоянной жесткостью; для опор с малыми радиальными размерами; для особо крупных и миниатюрных опор; при работе в экстремальных условиях (высокие температуры, абразивные и агрессивные среды).
Подшипники скольжения применяют в паровых и газовых турбинах, насосах, запорной арматуре, компрессорах и других машинах.
Металлополимерные подшипники скольжения или лента, листы, из которых они изготавливаются представляют собой многослойный композиционный материал и предназначены для работы в узлах трения без смазки многих видов оборудования, где недопустимо или крайне нежелательно применение смазки, а также при наличии смазочно-охлаждающих сред. Эти подшипники скольжения не требуют специального обслуживания, являются самосмазывающимися, в них достигается значительное снижение коэффициента трения за счет применения антифрикционного фторопластового слоя.
Наша компания предлагает своим потребителям не просто импортозамещающую продукцию - металлополимерные подшипники (МПП), разработанные и производимые на нашем заводе, превосходят по своим характеристикам как зарубежные, так и отечественные аналоги, обеспечивая возможность заменить традиционную МФЛ или продукцию европейских производителей, повысив эксплуатационные качества узла и снизив затраты. Отличия наших МПП обеспечиваются особым способом крепления и армирования рабочего слоя этих уплотнений. Металлополимерные подшипники, состоящие из металлической подложки, адгезионного подслоя и фторопластового слоя, усиленного стеклотканью, существенным образом отличаются от подшипников из металлофторопластовой ленты (МФЛ), представляющие собой слой фторопласта толщиной 50 мкм, когезионно соединенный с фторопластом, запрессованным в пористый бронзовый слой, который, в свою очередь, наплавлен на металлическую подложку. МПП производства ООО "Константа-2" лишены минусов, сопровождающих применение бронзы в составе изделия. Они имеют высокую химическую стойкость к таким проблемным для изделий других производителей веществам как сероводород, сернистая кислота, метанол и другие агрессивные агенты.
Металлофторопластовые подшипники сочетают низкий коэффициент трения, малые габариты с высокой несущей способностью, нечувствительность к температурным колебаниям, что обусловливают их широкое применение. Подшипники из ленты МФЛ выдерживают статическую нагрузку 250 МПа и динамическую 180 МПа при коэффициенте трения 0.1 — 0.2. Металлофторопластовые подшипники выдерживают статические нагрузки 400 МПа и динамические 250 МПа, обладая низким коэффициентом трения в диапазоне 0.05 - 0.1.
Металлополимерные подшипники изготавливаются двух типов:
Первый тип изготавливается из сетки с различным размером ячеек и толщиной проволоки из сталей 20, 12Х18Н9Т, бронзы, латуни, меди. В качестве антифрикционного слоя применяются фторопласт 4ПН, композиции на основе фторопласта: Ф4С15М5, Ф4К20, Констафтор 300, Констафтор Пл, или композиция на основе полиэфирэфиркетона Констафтор 1000.
Второй тип изготавливается на металлической пластине из Ст3, сталей 08пс, 12Х18Н10 (08Х18Н10Т), алюминия. В качестве антифрикционного слоя применяется композиция на основе армированного стеклотканью или металлической сетки фторопласта Ф-4Д или композиций на основе полиэфирэфиркетона марки "Констафтор 1000", полиоксиметилена, сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
МПП изготавливаются в соответствии с ТУ 4791-008-347246723-2009 "Металлополимерные подшипники скольжения" (текст ТУ наша компания предоставляет по запросу).
Пример условного обозначения согласно ТУ:
МПП 2 АУ 350-65-2,5 ТУ 4791-008-347246723-2009
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
МПП | 2 | А | У | 350 | 65 | 2,5 | ТУ 4791-008-347246723-2009 |
Где
Подшипники проходят периодические испытания на специальном испытательном стенде, позволяющем измерять количество циклов вращения, нагрузку на подшипник, коэффициент трения, момент при вращении, износ подшипника после циклирования.
Применение
Подшипники применяются в машиностроении, пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, химической и нефтегазовой промышленности в узлах вращения в запорной арматуре и насосах.
Подшипники без смазки предпочтительны для оборудования, эксплуатирующегося при больших нагрузках в коррозионноактивных средах, где использование подшипников с бронзовым слоем невозможно
Применение в криогенной технике обусловлено сопоставимыми значениями коэффициента линейного расширения подшипников с металлами и сохранением антифрикционных свойств полимерного слоя при низких температурах
Основными характеристиками подшипников скольжения являются допустимые нагрузки в статическом, динамическом и переходных режимах, коэффициент трения.
Важным параметром, определяющим работоспособность и долговечность подшипников скольжения, является параметр pV, где p - давление в подшипнике в МПа, V - линейная скорость скольжения в м/с. Эта величина различна при сухом и жидкостном трении скольжения, что объясняется условиями разогрева и теплопередачи в подшипниковом узле. Для металлофторопластовых подшипников при сухом трении эта величина составляет не более 1 МПа • м/с. При наличии смазки она может достигать 2,5 МПа • м/с
Подшипники с антифрикционным слоем из "Констафтор-1000" или "Констафтор-1000П" имеют более высокие предельные величины pV и боле высокий коэффициент трения.
При повышении pV нагрузочная способность подшипников скольжения снижается - уменьшается долговечность, выражаемая в циклах нагружения, времени эксплуатации или пройденного пути. Так при V примерно равной 0 м/с (статическая нагрузка) pmax достигает 400 МПа, при V до 0,01 м/с (динамическое нагружение без колебаний) pmax не более 250 МПа. При наличии резких толчков, колебаний, перекосов и т.д., повышенной скороти pmax снижается до 50 МПа. При наличии смазки в подшипниковом узле, при прочих равных условиях, увеличивается его срок службы и так же растёт предельная скорость скольжения.
Надеемся эти простые рекомендации помогут на начальном этапе проектирования. Окончательное проектирование подшипникового узла потребует, помимо этого, знание:
Условия эксплуатации подшипников:
Наружный диаметр D, мм | от 8 до 2000. Предпочтительные толщины: 1 мм; 1,1 мм; 1,5 мм; 1,6 мм; 2 мм, 2,1 мм; 2,5 мм; 2,6 мм. Для облегчения захода подшипника и вала на торцах предусмотрены наружная и внутренняя фаски. Размер фасок 0,5х45 0 или определяются чертежом. |
Толщина h, мм | от 0,5 до 3 |
Материал подложки | Углеродистые стали (Ст3, 08пс), низколегированные (09Г2С), нержавеющие (08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, AISI304, AISI316), сетки латунные, медные, стальные (08Х18Н10Т, Ст3), алюминиевые сплавы и другие варианты по согласованию. |
Материал антифрикционного слоя | Армированный фторопласт или полиэфирэфиркетон |
Рабочая температура, °С | -270 - +280 |
Максимальная допустимая статическая нагрузка, МПа | 400 |
Максимальная динамическая нагрузка, МПа | 250 |
Максимальная переменная (колебательная) нагрузка, МПа | 80 |
Максимальная скорость скольжения без смазки, м/с | 1,5 |
Максимальная скорость при наличии смазки, м/с | 5 |
Возможно изготовление подшипников на металлической подложке из сталей путём напыления тонкого слоя полимерного композита с последующей термообработкой.
При необходимости в подшипниках изготавливаются смазочные отверстия или смазочные канавки. Размеры смазочных отверстий и канавок - по ГОСТ ИСО 3547-3-2006 или по согласованным чертежам.
По согласованию с Заказчиком подшипники, с целью исключения процесса коррозии, могут поставляться с защитным цинковым покрытием толщиной 9 мкм (Ц9) по ГОСТ 9.306-85, либо обработанными другими способами: анодирование, алюминирование.
2.1. Бронзо-графитовые подшипники (ТУ 28.15.23-029-34724672-2016) - представляют собой кольцо из специальных соротов медно-алюминиевых сплавов с впрессованной смазкой из графита или тефлона. Работоспособны без смазки при высоких температурах. Применяются на металлургических и сталелитейных предприятиях, в производстве печей и сталелитейного оборудования.
Рабочая температура, °С | до +450 |
Максимальная допустимая статическая нагрузка, МПа | 150 |
Максимальная допустимая динамическая нагрузка, МПа | 90 |
Максимальная скорость скольжения, м/с | 0,5 |
2.2. Износостойкие подшипники из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, полиамида, полиэфирэфиркетона с антифрикционными наполнителями. Данные подшипники скольжения широко применяются в машиностроении и приборостороении благодаря отличной износостойкости и высокому сопротивлению заедания в условиях отсутствия или недостаточного количества смазки.
Рабочая температура, °С | до +250 |
Максимальная допустимая нагрузка, МПа | 100 |
Максимальная скорость скольжения при наличии смазки, м/с | 10 |
Нашей компанией освоено нанесение покрытий на основе высокотермостойких полимеров, что позволяет предложить импортозамещение деталей оборудования, используемого сегодня российским производством, а также использовать преимущества этих покрытий во вновь разрабатываемой продукции машиностроения.
Покрытия на основе полиэфирэфиркетона позволяют резко повысить химическую и коррозионную стойкость, антиадгезионные свойства, износостойкость, снизить коэффициент трения поверхности изделий из металлов, керамики, применяемых в химической промышленности, медицине и электронике. Покрытия толщиной 300-600 мкм наносят электростатистическим напылением порошка РЕЕК с размером частиц 30-80 мкм, для меньшей толщины используют водные дисперсии. Спекание и полимеризация покрытий проходят при 400 °С .
Полифениленсульфид также находит большое применение для получения покрытий на металлический деталях для их защиты от коррозии при повышенных температурах. Подобные покрытия получают плавлением ПФС-композиций, а затем их отверждением при температурах выше температуры плавления (285 °С). Частично отвержденные композиции, в зависимости от степени отверждения, предназначены для нанесения покрытий напылением и другими методами. При добавлении к ПФС политетрафторэтилена получают антиадгезионные твердые износостойкие покрытия.
ПФС-покрытия оптимальны для защиты нефтепроводов, вентилей, фитингов, муфт, емкостей для агрессивных жидкостей (например, для термоэлектрических элементов). Детали из углеродистой стали с ПФС-покрытиями заменяют изделия из дорогих сплавов .
Толщина покрытия: до 600 мкм.
Температура эксплуатации: -150 - +250 °С
Материалы: фторопласт 4 (РТFЕ), фторопласт Ф4МБ (FEP), Ф-50 (PFA),сверхвысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE), полиэфирэфиркетон (РЕЕК), полифениленсульфид (PPS). Покрытия наносятся из порошков или суспензий в электростатическом поле с последующим оплавлением в печах.