ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 44
Скачиваний: 1
древесины параллельны друг другу во всех листах, то получим материал, хорошо рабо тающий на сжатие и растяжение. Такие пли ты найдут применение как конструктивный материал в судостроении, в машиностроении для изготовления вкладышей подшипников, некоторых узлов трения и в других областях техники.
Если шпон попеременно укладывать то вдоль, то поперек волокон, получают равно прочный материал.
Шпон можно укладывать и несколько другим способом. Смещая направление каж дого следующего листа на 15—30°, получают материал с особыми прочностными свойства ми, наиболее пригодными для поделки из не го зубчатых колец — шестерен.
Но и на этом не оканчиваются различные вариации. Если между слоями древесины прокладывать ткань или металлическую сет ку, то получают материалы с еще более ин тересными свойствами.
При изготовлении древеснослоистых пла стиков можно также использовать в качестве наполнителя некоторые бросовые материалы: раздробленную древесину, щепки, опилки. После пропитки их некоторыми синтетиче скими смолами получают с помощью прессо вания при нагревании различные технические изделия.
Какова прочность этих материалов по срав нению с металлами, достаточно ли они креп ки?
Прочность металла, камня, дерева опре-
3 9
делается разными показателями, одним из главных является проверка на растяжение и на сжатие. При этом необходимо учитывать удельный вес материалов.
Прочность на растяжение некоторых об разцов древесно-слоистых пластиков дости гает 2600 кг/см2. Кроме того, могут быть по лучены образцы и большей прочности. Прав да, у обычных сортов стали этот показатель примерно в два раза выше, но если учесть, что древеснослоистый пластик примерно в шесть раз легче стали, то эта разница ста новится не такой уже значительной.
Проведенные опыты и длительная прак тика эксплуатации шестерен и особенно под шипников из таких материалов показали, что они в большинстве случаев с успехом заме няют ¡подшипники из сплавов цветных металлов, например бронзы и баббитов.
Производство подшипников из дерева и полимеров обходится очень дешево. Судите сами, один кубический дециметр такого ма териала дешевле такого же объема баббита более чем в 20 раз, бронзы — более чем в 10 раз, чугунного литья — почти в 3 раза.
Высокая износоустойчивость подшипни ков из таких пластиков и уменьшение износа шеек металлических валов, простота изготов ления и дешевизна приведут в скором време ни к еще большему распространению этих материалов в машиностроении.
Уже сейчас только на ленинградском за воде «Севкабель» применяется более 30 ты сяч деталей из древопластиков.
40
Они нашли применение даже в таких ог ромных машинах, как расточный стан, где колонны стана весом 35—40 тонн (!) успешно перемещаются на санях из древеснослоистых пластиков. Это улучшило работу механизма и значительно снизило износы чугунной ста
нины.
Но не только (в таких малознакомых широ кому кругу читателей машинах нашли при менение эти пластики.
Обычный трамвай — там вы тоже найдете подшипники из такого материала. Имеются они и в метро. Москвичи, ленинградцы, киев ляне, спускаясь и поднимаясь по эскалато рам, едва ли задумываются, что ступеньки эскалатора изготовлены из тех же слоистых пластиков и что эскалаторная лента до капи тального ремонта обычно успевает пройти до 100 тысяч километров, или два с полови ной раза обогнуть земной шар по эк ватору!
Подшипники из слоистых пластиков ока зались обладателями еще одного очень важ ного свойства — они достаточно устойчиво работают в агрессивных средах. Так, на цел люлозно-бумажных комбинатах они вытес нили кислотоупорную бронзу из всех насо сов, перекачивающих кислые продукты. И если подшипники из бронзы работали все го лишь три-четыре месяца, то деревянные трудятся годами. Вот видите, как облагоро женная полимерами древесина смогла конку рировать и даже вытеснить бронзу, баббит из их традиционных областей применения.
41
подшипники
БЕЗ СМАЗКИ
Современные машины и механизмы имеют, как известно, ряд узлов трения. От их работы фактически зависит надежность ма шины в целом и ее долговечность. Огромная машина может быстро выйти из строя, если какой-нибудь даже относительно маленький подшипник подплавится и станет неработо способным. История техники знает массу примеров такого рода. Трудно иногда бывает инженерам создать надежную смазку в ма шине. Им приходится усложнять конструк цию, чтобы, образно говоря, сделать возмож ным доступ носика масленки к подшипнику. И они на это вынуждены идти.
Машиностроение остро нуждается в та ких материалах, которые менее требователь ны к смазке, могут смазываться... водой и вообще работают практически без смазки.
Нужны подшипники, надежно работаю щие в агрессивных средах при низких темпе ратурах космоса. Нужно обеспечить смазку узлов трения в безвоздушном пространстве.
При решении многих проблем смазки человеку помогли полимеры. При более про стых случаях это были древеснослоистые пластики, капрон, текстолит, резины, при
42
сложных — фторопласты и новые термостой кие полимеры. Отныне некоторые подшипни ки гидротурбин волжских электрогигантов буквально купаются в смазке— воде, а шес терни и подшипники для сухопутных про изведет иногда могут довольствоваться со держащейся в воздухе влагой. Каким же образом происходит сам процесс такой во дяной смазки?
В конце прошлого века русским ученым Петровым была установлена одна из основ ных закономерностей, раскрывающая тайны смазки. Это так называемая гидродинамиче ская теория смазки, которая касается наи больших случаев трения в современных ма шинах и механизмах: от обычной швейной машины до мощных паровых турбин атомных электростанций.
По этой теории, вал при вращении в под шипнике как бы накатывается на слой масла, и оно, сопротивляясь этому, старается оттолк нуть вал к центру подшипника. При этом в зазоре между валом и подшипником обра зуется так называемый масляный клин. Чем меньше будет зазор в подшипнике, тем легче маслу это сделать.
Кратко разобрав вопросы смазки, вернем ся к нашим полимерным подшипникам и во дяной смазке.
Итак, каким же образом происходит сам процесс такой водяной смазки?
Оказывается, многое зависит от материа ла подшипника.
Попробуйте смочить водой металлическую
43
поверхность! У вас ничего не получится — металл водой не смачивается и, конечно,
вней не набухает.
Вто же время некоторые полимерные ма териалы водой все же смачиваются и даже
вкакой-то мере в ней набухают. Это способ ствует образованию слоя смазки, который при вращении вала разделит трущиеся по верхности. Образуется знакомый нам масля ный клин (применительно для наших условий
его можно назвать водяным клином). Вот в этом один из секретов эффективности под шипников из пластмассы.
При использовании полимеров для изго товления подшипников ученые сталкиваются со многими трудностями, одной из которых является проблема отвода тепла от трущейся пары. Попробуйте с некоторым усилием по тереть собственные ладони и вы сразу же почувствуете, что они становятся теплыми. Примерно то же наблюдается и в машине. Подшипник при работе разогревается. Тепло в этом случае только вредит, и его надо отво дить. Металл значительно теплопроводнее пластмассы, он быстрее отводит тепло в тело подшипника. Пластмасса же менее теплопро водна. И в этом можно легко убедиться, по местив алюминиевую и пластмассовую лож ки в стакан горячего чая. Первая сразу же нагревается, а вторая доЛгое время остается холодной.
Итак, как же отвести от пластмассового подшипника тепло?
Оказалось, что можно идти по пути введе
44
"-чЛ-
ния в используемый полимер, например в по лиамид, порошкообразного графита или алю миния, свинца или же меди. Эти вещества достаточно теплопроводны. Кроме того, они мягки и, конечно, к повышенному износу шейки вала привести не смогут.
Было установлено, что подшипники из пластмассы, содержащей от 10 до 50 про центов таких наполнителей, стали выдержи вать и большую нагрузку и повышенную тем пературу. Хотя смазка водой в ряде случаев вполне допустима, но лучшей все же остает ся масляная. Например, для одного полимер ного подшипника допустимая нагрузка при смазке водой повышается в два раза по срав нению с нагрузкой при работе его вообще без смазки. Применяя же масло, нагрузку на подшипник можно увеличить более чем в три раза.
При использовании полимерных подшип ников сталкиваются еще с некоторыми их интересными свойствами. Они, например, от лично служат в запыленных помещениях, когда в них могут попасть различные абразив ные материалы: пыль, песок, частички метал ла. Когда инородные тела попадали в бронзо вый подшипник — он быстрее изнашивался:
повышенный |
износ |
в этих случаях был и |
у стального |
вала. |
Загрязнения, попавшие |
в подшипник, царапали и его, и сам вал. Со всем по-другому реагирует на это пластмас совый подшипник: попавшая частичка вдав ливается в относительно мягкое тело и ника кого вреда узлу трения не приносит.
4 5
А вот еще одно ценное свойство подшип ников из полимерных материалов. Для рабо ты узла трения важен, как уже говорилось, размер зазора между валом и подшипником. И чем меньше этот зазор, разумеется, до оп ределенных пределов, тем лучше. Но как сохранить его постоянным в течение срока службы механизма? В процессе работы узла происходит износ трущихся пар. Поэтому подшипник, как принято говорить, периоди чески надо подтягивать.
От этого избавляют пластмассовые под шипники. Свойство некоторых древеснослои стых материалов, например таких, как лигнофоль, впитывать в незначительных, но вполне достаточных количествах воду й по этому несколько разбухать, оказалось очень ценным при изготовлении из них подшипни ков. По мере износа такой подшипник бла годаря набуханию практически восстанавли вает свои первоначальные размеры, обеспе чивая нормальную работу узла трения.
ПОЛИМЕР ЛЕТИТ В КОСМОС
В небо устремилась ракета!.. Сотни людей наблюдают с помощью различных приборов за ее полетом и принимают радиосигналы..'.
4 6