Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
При невысоких контактных нагрузках (отах < < 1800 МПа) и частотах вращения (п < 0,5/гпр) определяющим браковочным признаком является истирание поверхностей трения вследствие коррозионно-механиче-ского изнашивания. При этом величина истирания линейно зависит от нагрузки и длительности работы подшипника в воде. Испытания показали, что срок службы подшипников в воде в 30—50 раз ниже, чем в масле. Лучшие результаты показывают подшипники с фторопластовыми сепараторами. При высоких нагрузках и частотах вращения браковочные признаки в виде усталостного выкрашивания, которое в водной среде имеет более грубый характер, появляются уже через несколько часов работы, что позволяет сделать вывод о нецелесообразности применения подшипников качения в таких условиях.
Работа подшипников в криогенных средах также затруднена из-за низкой вязкости криогенных жидкостей, что приводит к разрыву смазочной пленки в зоне нагруженного контакта. Сталь 95X18 при криогенных температурах не теряет прочности, но ее хрупкость существенно увеличивается. Стабильность размеров колец и тел качения обеспечивается за счет низкотемпературной обработки в процессе их изготовления. Значительное колебание относительных размеров фторопластового сепаратора и стальных деталей вызывает необходимость увеличения соответствующих зазоров.
Наихудшими смазочными свойствами обладает водород, так как он имеет наиболее низкую вязкость. Жидкий кислород, наоборот, способствует сохранению защитной окисной пленки на поверхностях трения. Для повышения работоспособности следует использовать сепаратор из фторопласта-4 или другого самосмазывающегося материала, что обеспечит перенос истираемого слоя на поверхности качения и образование более или менее
Опоры качения в жидкой агрессивной среде
333
устойчивой смазочной пленки. Применяют также поверхностное покрытие свинцом или иным мягким металлом.
В энергетических установках в качестве рабочей жидкости используются расплавленные щелочные металлы: калий, натрий и др. Подшипниковые узлы в этих условиях подвергаются воздействию химически активного материала при высокой температуре. Целесообразно применять в этом случае гидродинамические подшипники скольжения, которые имеют следующие преимущества перед подшипниками качения: сохраняют работоспособность при износе (истирании, коррозии, незначительном выкрашивании), не требуют высокой твердости рабочих поверхностей. Недостаток гидродинамического подшипника — нестабильность работы при малых нагрузках и частотах вращения. Можно использовать гидростатические подшипники, что, однако, конструктивно сложно и требует больших затрат.
Необходимое требование, предъявляемое к коррозионно-стойким подшипникам, — увеличение их радиального зазора, а в случае значительных колебаний температур при применении сепараторов из пластмасс или цветных металлов увеличение зазоров в окнах и по центровочной поверхности сепаратора. Целесообразным является повышение требований к шероховатости поверхности (например, введение суперфинишной обработки), что увеличивает сопротивляемость коррозии.
Для радиальных шарикоподшипников, работающих в воде, устанавливают увеличенные радиусы желобов (0,52-f-0,54) Dw по сравнению со стандартным (гж - 0,515DJ.
В работе [18] предложена следующая формула для оценки долговечности подшипников из стали 11Х18М, подверженных окислительному изнашиванию (вероятность безотказной работы 90 %):
I _ 3,02.10*° ?г Н~~ бООло7'53 '
где а — контактное напряжение, МПа; і — допустимый размерный износ поверхностей качения, мкм; е — основание натурального логарифма.
Пример. При допускаемом износе (увеличении радиального зазора) і = 0,2 мкм, частоте вращения п ==
334 Подшипниковые опоры для специальных режимов эксплуатации
= 60 ООО об/мин и напряжении а = 1290 МПа долговечность составит Lh = 1500 ч.
Изоляция подшипников от агрессивной среды при помощи уплотнительных устройств. Среда агрессивного характера (кислота, щелочь, раствор солей и т. д.) обычно окружает опоры качения, эксплуатируемые в химической и смежных отраслях промышленности. Это опоры центрифуг, мешалок, химических насосов, компрессоров, реакторов и т. д. При проектировании уплотнений и других элементов таких опор следует предусмотреть использование специальных стойких к заданной среде материалов. Чаще других используют для этой цели коррозионно-стойкие стали, стеллит и хастеллой.
Для герметизации опор применяют специальные манжетные уплотнения, а при повышенном давлении агрессивной среды — торцовые уплотнения.
Для смазывания подшипника в опоре, изображенной на рис. 110, применяется жидкое масло. Масло удерживается резиноармированной манжетой .5, обращенной передней кромкой к подшипнику. Резиновая губка манжеты привулканизирована к стальному каркасу с гладким торцом. Атмосфера вокруг опоры загрязнена каплями и брызгами агрессивной жидкости. Для защиты резиновой части манжеты и полости опоры установлена дополнительная аксиальная манжета 6 из фторопласта-4. Рабочая кромка ее скользит по стальному фланцу основной манжеты. Полость между двумя манжетами заполнена пластичным смазочным материалом. Отбойник 7 сокращает количество агрессивной жидкости, попадающей в контактную часть устройства.
