Определение износа эластичных металлопластмассовых и баббитовых подшипников скольжения в условиях частых пусков и остановок под нагрузкой

Автор: Байбородов Ю.И.

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 3 т.9, 2007 года.

Бесплатный доступ

Приведены результаты экспериментальных исследований по определению износа баббитовых и эластичных металлопластмассовых (ЭМП) подшипников скольжения, работающих в условиях частых пусков и остановок ротора при высокой удельной нагрузке. Установлено физическое обо- снование влияния эластоэффекта на повышение износостойкости ЭМП подшипников по сравне- нию с баббитовыми подшипниками скольжения. Указаны промышленные объекты, на которых были проведены натурные испытания ЭМП подшипников скольжения, доказавшие высокую ра- ботоспособность и износостойкость новых, «мягких» ЭМП подшипников скольжения.

Короткий адрес: https://sciup.org/148197999

IDR: 148197999

Текст научной статьи Определение износа эластичных металлопластмассовых и баббитовых подшипников скольжения в условиях частых пусков и остановок под нагрузкой

Самарский государственный аэрокосмический университет

Приведены результаты экспериментальных исследований по определению износа баббитовых и эластичных металлопластмассовых (ЭМП) подшипников скольжения, работающих в условиях частых пусков и остановок ротора при высокой удельной нагрузке. Установлено физическое обоснование влияния эластоэффекта на повышение износостойкости ЭМП подшипников по сравнению с баббитовыми подшипниками скольжения. Указаны промышленные объекты, на которых были проведены натурные испытания ЭМП подшипников скольжения, доказавшие высокую работоспособность и износостойкость новых, «мягких» ЭМП подшипников скольжения.

Известно, что подшипники скольжения жидкостного трения при установившемся непрерывном режиме способны работать многие десятки тысяч часов без признаков существенного износа.

Однако долговечность опор скольжения в ряде случаев определяется не длительностью непрерывной работы, а числом пусков и остановов вала. Если учесть, что в первые мгновения пуска подшипник работает в режиме граничного трения, то естественно, что большое число пусков и остановов вала может оказывать большое влияние на износ и долговечность подшипника.

С целью определения пусковой работоспособности к износостойкости было проведено сравнительное испытание эластичных металлопластмассовых [1], [2], [3] и баббитовых подшипников скольжения при частых пусках и остановах под нагрузкой [4], [5], [6].

В данных испытаниях подшипник был самоустанавливающимся.

Удельная нагрузка в период пусков была 3,2 МПа, количество пусков n = 2000. Период пуска был строго установлен и составлял 10 секунд. За это время обороты вала изменялись от 0 до 2500.

После выхода на режим номинальных оборотов, что соответствовало режиму жидкостного трения, двигатель выключался и вал останавливался.

Затем следовала выдержка под нагрузкой в течение 15–20 секунд для выдавливания масла из зоны контакта.

Величина износа оценивалась методом мерных баз [7] с помощью большого инструментального микроскопа БИМ-2.

С этой целью на поверхности трения испытуемых подшипников были нанесены мерные базы (лунка) в трех диаметральных сечениях и семи сечениях вдоль образующей подшипников, расположенных с угловым интервалом 10°. Сечение № 4 располагалось в плоскости действия внешней нагрузки, как показано на рис. 1.

На рис. 2 приведены графики износа баббитового подшипника по окружности. На

Рис. 1. Схема расположения мерных баз для определения износа поверхности трения

Рис. 3. График износа эластичного подшипника

рис. 3 приведены аналогичные графики износа эластичного металлопластмассового подшипника.

Анализ показывает, что абсолютный в наиболее нагруженном сечении, а также суммарный износ баббитового подшипника в 2,5–3 раза больше, чем у эластичного металлопластмассового. Вместе с тем из этих же графиков видно, что в сечениях наиболее удаленных от плоскости действия нагрузки величина износа эластичного металлопластмассового подшипника несколько больше, чем у баббитового.

Такая разница в величине максимального и суммарного износа объясняется разными физическими свойствами баббита и фторопласта.

Существенным фактором, определяющим эту разницу в величине износа, является значительная разница модулей упругости баббита и пластичного металлопластмассового подшипника.

Расчет показывает [8], что при данной схе-

Рис. 4. Схема работы баббитового подшипника при пусках под нагрузкой ме сопряжения трущихся пар контактные напряжения в эластичном металлопластмассовом подшипнике в 1,5–2 раза меньше контактных напряжений баббитового подшипника.

Вместе с тем Крагельским И.В. показано [9], что интенсивность износа есть нелинейная функция контактных напряжений:

1,4 * 3

I ~ ρ _a ^, . (1)

Таким образом, присутствие эластоэф-фекта в подшипниках скольжения положительно сказывается на их износостойкости при частых пусках и остановах вала.

Несколько больший износ эластичного подшипника по сравнению с баббитовым в наиболее удаленном сечении от плоскости действия нагрузки также объясняется деформацией эластичного вкладыша под действием внешней нагрузки, как показано на рис. 4 и 5.

В связи с тем, что модуль упругости эластичного подшипника на порядок меньше, чем у баббитового подшипника, угол контакта (ширина контактной площадки) у эластичного подшипника в несколько раз больше, чем у баббитового. Это обстоятельство при-

Рис. 5. Схема работы эластичного подшипника при пусках под нагрузкой

Таблица. Объекты испытаний и параметры

№	Объект	Конструкция опоры	Количество опор	d вала, мм	L под., мм	ρ , МН/м 2	U м/с	T, час.	Дата
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Редуктор № 1	Подшипник МР+Фторо-пласт 4Д	2	170	180	2,403	17,8	350	июнь – октябрь 1965г.
2	Редуктор	Подшипник	2	60	65	-	31,4	250	октябрь
	№ 2	МР+Фторо-пласт 4Д	4 4 2	90 90 120	65 85 119	2,766 2,658 2,148	14,2 14,2 12,3	250 250 250	1968г. февраль 1969г.
3	Редуктор	Подшипник	2	60	65	-	31,4	500	июнь
	№ 3	МР+Фторо-пласт 4Д	4 4 2	90 90 120	65 85 119	2,766 2,658 2,148	14,2 14,2 12,3	500 500 500	1969г. декабрь 1970г.
4	Редуктор	Подшипник	6	190	78	2,344	16,7	10	июнь
	№ 4	МР+Фторо-пласт 4Д	6	190	146	3,894	16,7	10	1971г.
5	Редуктор	Подшипник	6	190	78	2,344	16,7	50	сентябрь
	№ 5	МР+баббит	6	190	146	3,894	16,7	50	1971г.
6	Масло-	Подшипник	2	52	52	3,021		50	март –
	агрегат	МР+Фторо-пласт 4Д	2	52	52	3,021	5,55 5,55	50	апрель 1971г.
7	Масло-агрегат	Подпятник МР+ФТ-ст ФКН-7	1	16x98	-	0,696	7,8	50	сентябрь 1971г.
8	Насос	Подпятник	1		-	2,913	11,5	1680	ноябрь
	откачки	МР+Фт-ст	1	260x50	-	2,913	11,5	1680	1970г.
	№ 4	4К-20	1 1	0	- -	2,913 2,913	11,5 11,5	1680 1680	март 1971г.
9	Турбо-	Подшипник	1	50	42	0,981	55	20	декабрь
	компрессор ТК-38	МР+Фторо-пласт 4Д	1	50	42	0,981	55	20	1971г.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
10	Насос	Подпятник	1	260x50	-	5,395	11,5	3866	октябрь
	откачки № 3	МР+Фторо-пласт 4Д	1 1 1	0	- - -	5,395 5,395 5,395	11,5 11,5 11,5	3866 3866 3866	1972г. II 1974г.
11	Эмальма-шина К-20 № 3	МР+ВНИИН П-207	72	25	15	1,962	0,05	8600	1971 1973г.
12	Изолированная машина ИЖ-32	МР+Брайт-сток	6	50	90	3,924	0,20	8000	1971 1974г.
13	Насос	Подпятник	1	260x50	-	9,025	11,5	2024	июль
	откачки № 4	открытого типа МР+фторо-пласт АМИМ-15М	1 1 1	0	- - -	9,025 9,025 9,025	11,5 11,5 11,5	2024 2024 2024	1973г. февраль 1974г.

Рис. 6. Интенсивность износа баббитового и эластичного металлопластмассового (ЭМП) подшипников скольжения при пусках под нагрузкой водит к тому, что в момент трогания вала сечения № 1 и № 7 находятся в непосредственном контакте с валом и подвергаются износу, в то время как в баббитовом подшипнике сечения № 1 и № 7 практически не соприкасаются с валом.

Немаловажным фактором, определяющим пусковую долговечность и износостойкость подшипника, является интенсивность износа после приработки.

На pиc. 6 показан график интенсивности износа баббитового и эластичного металлопластмассового подшипника в зависимости от количества пусков по сечению № 4.

Анализ показывает, что с увеличением приработки (количества пусков) интенсивность износа уменьшается и особенно резко в первые пуски после начала испытаний.

Нa основании проведенной работы в дальнейшем были разработаны, наготовлены и испытаны на натурных промышленных изделиях эластичные металлопластмассовые подшипники и подпятники скольжения. Полученные результаты приведены в табл.

Список литературы Определение износа эластичных металлопластмассовых и баббитовых подшипников скольжения в условиях частых пусков и остановок под нагрузкой

А.С. № 186225 СССР. Трехслойный подшипник скольжения/Сойфер А.М., Коднир Д.С., Байбородов Ю.И.
А.С. № 193230 СССР. Вкладыш подшипника скольжения/Байбородов Ю.И.
А.С. № 273081 СССР. Подпятник/Байбородов Ю.И., Данильченко А.И.
Испытание на износ баббитовых и эластичных подшипников скольжения в условиях пусков под нагрузкой; Отчет о НИР/Куйбышевский авиационный институт (КуАИ); Руководитель Байбородов Ю.И.; лаборатория № 1; инв. № 1А/6506 -Куйбышев, 1964.
Определение износа баббитовых и эластичных подшипников скольжения методом искусственных баз; Отчет о НИР/КуАИ; Руководитель Байбородов Ю.И.; лаборатория № 1; инв. № 1А/6606 -Куйбышев, 1964.
Байбородов Ю.И., Коднир Д.С. Разработка и экспериментальное исследование металло-пластмассовых эластичных подшипников скольжения//Труды III Всесоюзной научно-технической конференции по применению полимерных материалов в машиностроении, 1966, НИИМАШ. Полимеры в машинах. С-IX. Новые материалы в машиностроении.
Хрущев М.М., Беркович E.С. Определение износа деталей машин методом искусственных баз. М.: Издательство АН СССР, 1959.
Платонов В.Ф. Подшипники из полиамидов. М.: Машгиз, 1961.
Крагельский И.В., Алисин В.В. Расчет интенсивности изнашивания материалов. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. Книга 1. M.: Машиностроение, I978.

Еще

Статья научная