Eficiența și fiabilitatea funcționării unităților mari și critice, utilizate pe scară largă în echipamente energetice, pompe puternice, compresoare, motoare electrice etc. este direct legată de utilizarea lagărelor glisante [1].
Rulmenții de alunecare sunt suporturile sau ghidajele mecanismului în care are loc frecare atunci când arborele culisează pe suprafața interioară a rulmentului. Lagărele de alunecare constau din trei elemente: o căptușeală antifricțiune, o suprafață a arborelui și un strat de ulei între ele (o frază foarte nefericită, ar fi mai degrabă o descriere a unui astfel de lucru ca o pereche de frecare).
Rulmenții cu raclete din materiale moderne fabricate prin procese tehnologice de înaltă performanță au, în unele cazuri, avantaje incontestabile în comparație cu rulmenții de rulare folosiți pe scară largă. Din punct de vedere al diametrului exterior, lagărele de alunecare sunt jumătate din dimensiunile rulmenților cu bile ale seriei de mijloc și de mai multe ori în greutate. Materialele au fost dezvoltate, rulmenții cărora funcționează fără lubrifiere sau folosesc apă și alte lichide cu vâscozitate scăzută care nu au proprietăți lubrifiante ca lubrifiant. Rulmenții de alunecare nu produc, spre deosebire de rulmenții de rulare, vibrații suplimentare și pot funcționa la nivelurile dificil de vibratat ale mașinii. Proiectanții sunt forțați în majoritatea cazurilor să utilizeze rulmenții care au devenit obișnuiți, crescând în mod nerezonabil greutatea și dimensiunile structurilor și, în unele cazuri, și agravarea performanțelor mașinilor.
Suprafața de lucru a lagărului este expusă direct la uzură, determinând ca echipamentul să devină inoperabil. Pentru a le restabili, este necesară înlocuirea sau repararea ansamblului rulmentului. Costurile, cu timpul de funcționare a echipamentului, depășesc în mod semnificativ costul înlocuirii pieselor [2].
Toate problemele care apar în starea de funcționare a lagărelor de alunecare multistrat pot fi împărțite în trei grupe: problemele de stare de lucru a suprafeței portante, problema diferenței dintre gâtul arborelui cardanic și căptușeala antifricțiune și problemele cu capacitatea stratului de ulei lubrifiant care poartă [3]. Toate aceste probleme sunt în mare măsură depind de uzura componentelor ansamblului de susținere, care afectează proprietățile unui strat subțire de suprafață de lagăr de alunecare [4, 5]. Aceste proprietăți includ: duritatea, rezistența la uzură, coeficientul de frecare și proprietățile anti-retardare. Pe de o parte, stratul de suprafață trebuie să aibă o duritate de a îmbunătăți rezistența la uzură, iar pe de altă parte - să fie moale pentru a reduce coeficientul de frecare. Astfel satisfac parțial cerințele contradictorii lagărelor antifricțiune, cele mai frecvente dintre acestea sunt pe bază de cupru aliaje, aluminiu și Babbitt. Conform reguli structura aliajului Charpy cu proprietăți ridicate antifricțiune ar trebui să constea dintr-o bază din plastic moale și incluziuni mari solide dintr-o a doua fază. În acest cadru se asigură o bună capacitate de rodare, iar a doua fază formează un schelet puternic, care mărește capacitatea portantă a suprafeței aliajului și reduce coeficientul său de frecare. Recent, o atenție deosebită a fost acordată aliajelor bazate pe aluminiu și babbitt, inclusiv materiale compozite bazate pe acestea.
În prezent, tehnologiile de turnare, pulverizare și suprafață au fost utilizate pentru a produce un strat antifricțiune pe rulmentul unui rulment alunecător.
Aluminiu antifricțiune.
Pentru tribosistemele puternic încărcate, în special lagărele de alunecare ale turbinelor cu aburi, se utilizează pe scară largă Babbit B83 de staniu înalt. Acest material lucrează la viteze mari și sarcini medii (tabelul 1) [6]. Compoziția chimică a babbit B83 este prezentată în Tabelul 2 [6].
Tabelul 1. Condiții de funcționare a rulmentului (GOST 1320-74).
material antifrictiune Privite are următoarele caracteristici structurale: o matrice moale cristale faze α sunt mari (200-300 microni) de β fază solidă (SNSB) și particule cu o fază γ aciculare (Cu3 Sn). Faza α are o lattice tetrahexale cu parametrii a + 0.58314 nm, C = 0.31815 nm. Faza β are o rețea continuă cubică. Densitatea și duritatea componentelor structurale ale babbitt B83 prezentate în Tabelul 3. Componentele structurale au un efect semnificativ asupra proprietăților tribologice ale babbitt.
Tabelul 3. Proprietățile componentelor structurale ale Babbit B83
Duritatea compușilor intermetalici. kgf / mm2
α-fază (soluție solidă de antimoniu în staniu)
Prezența particulelor de fază mare de fază beta cu moartea ușoară determină o rezistență scăzută la uzură a Babte B83 [10, 11]. Șlefuirea acestor componente structurale influențează pozitiv creșterea rezistenței la uzură a căptușelii babbitt [12, 13]. Astfel, s-a arătat în [13] că o scădere a mărimii fazei β de la 150 la 5 pm conduce la o scădere a durității și a ratei de uzură Brinell cu 25% (Tabelul 4). Trebuie remarcat faptul că proprietățile tribologice ale babbit sunt influențate nu numai de dimensiuni, ci și de distribuția componentelor structurale. Sa demonstrat în [7] că distribuția neuniformă a fazei β și absența aproape completă a fazei γ conduce la o creștere a coeficientului de frecare cu 30 ... 70% și o scădere a durității.
Tabelul 4 Efectul dimensiunilor fazei β asupra proprietăților babbitt
Dimensiunea particulelor fazei β, μm
Un alt dezavantaj babbit B-83 este o limită la oboseală redusă sub sarcini alternante, care limitează utilizarea acestui aliaj în lagăre cu o presiune specifică mare. Scăzută rezistență la oboseală antifricțiune B-83 poate fi explicată prin eterogenitatea excesului aliajului și, în particular, cristalele de cubic β-phase [14]. Datorită diferitelor rețelele cristaline cu diferite orientări de incluziune β-phase slab asociat cu soluția-α solid, și sunt sursa de fisuri micro și macro la babbitt încărcare nesemnificativă. Mai mult, intermerallidy p faze și y-faze au o formă acută în unghi (β-phase - „cuburi“, „triunghi“ γ-fază - ac în formă), care, atunci când sunt expuse la stres cauze de concentrare stres, accelerând astfel procesul de eșec oboseală. Astfel, forța de oboseală a babbit-ului pe o linie dreaptă depinde de forma, dispersia și uniformitatea distribuției componentelor structurale.
Modalități tehnologice de a influența proprietățile de exploatare ale babbittului.
În prezent, există diferite modalități de a preveni apariția problemelor descrise mai sus privind starea rulmenților cu role. Să luăm în considerare câteva dintre ele.
Luând în considerare tehnicile de turnare complexe utilizate pentru obținerea stratului de alunecare de lagăre de alunecare sunt următoarele zone proiectate pentru a îmbunătăți proprietățile de performanță ale babbitt: turnarea babbitt cu aplicarea presiunii în timpul solidificării, și urmată de deformare plastică în stare solidă [13], utilizarea injecției turbulente [7].
Utilizarea tratamentului de deformare în timpul turnării reduce dimensiunea particulelor de fază β. Atunci când se toarnă de sus, microstructura se caracterizează prin prezența unor particule de fază de fază relativ mare, cu o dimensiune de aproximativ 200 pm. Când a fost expus la o topitură de cristalizare, umplută în aceleași condiții de tratament de deformare, a fost posibilă obținerea unei structuri cu granulație fină cu incluziuni solide distribuite uniform cu o dimensiune medie de 5 μm [13]. (poate fi descris în detaliu: specificați cantitatea de deformare, expunere, presiune etc.)
Deformarea-B83 tratament babbitt termic conduce la formarea structurii cu granulație fină, cu incluziuni distribuite uniform de β fază solidă, 5 microni, care reduce viteza de uzură a microrezistența și 25% [13].
Un alt dispozitiv tehnologic conceput pentru a crește întreaga gamă de proprietăți de performanță este umplerea turbulentă a babbitt.
De asemenea, în fabricarea și repararea ansamblurilor de lagăre, tehnologiile de pulverizare și de acoperire cu plasmă sunt utilizate pe scară largă.
După cum arată studiile [15], structura acoperirilor cu pulverizare cu plasmă diferă semnificativ de structura acoperirilor turnate. Particulele de pulbere, încălzite în plasmă, sunt răcite rapid pe suprafața pulverizării și structura este obținută cu 10-15% mai dispersată decât cea a babbittului topit.
După cum rezultă din rezultatele [15], plasma de acoperire babbitt asigura creșterea capacității de amortizare, și cu atât mai mare cu grosimea de acoperire, cu atât mai mare această capacitate. Acest lucru este semnificativ din punctul de vedere al reducerii activității vibraționale a unităților de alunecare prin frecare. Atunci când se compară nivelurile de amortizare la tulpina mici amplitudinilor acoperirilor în care funcționează în principal unități de frecare arătat că capacitatea de amortizare a babite acoperirea cu plasmă marchează B83 este mai mare decât cea a acoperirii turnate.
(trebuie sa vii cu (find?) date despre suprafata plasmei)
Este, de asemenea, cunoscut faptul că efectele benefice asupra proprietăților de performanță ale stratului antifricțiune al rulmentului glisant multistrat sunt modificate de particulele de nanozizare babbitt [16]. (dacă costă kaneshno?)
Tin și babbili cu plumb. Specificații tehnice
Khrushchev M.M. Kuritsina A.D. Investigarea schimbărilor în structura suprafeței de lucru babbitt în procesul de frecare și uzură // Frecarea și uzura în mașini. M. - L. AN al URSS. 1950. T5. Pp. 76-82.