Файл: Мизери, А. А. Эксплуатация текстильного оборудования с деталями из пористых спеченных материалов.pdf

Многие параметры, определяющие работоспособность самосма­ зывающихся подшипников, до сих пор не определены, и в первую очередь к таким параметрам относится распределение пор по раз­ мерам. На условия выделения масла из пор стенок подшипника влияют не только суммарная пористость спеченного подшипника, но и величина самих пор.

Имея данные о распределении пор по размерам, можно дать новую, более конкретную интерпретацию зависимости протекания вязкой среды (масла) от «структуры» пористого спеченного ма­ териала.

Важным как с теоретической, так и с практической точки зре­ ния является вопрос механизма смазки пористых подшипников. Мнения отдельных исследователей нередко диаметрально противо­ положны и не охватывают всего многообразия вариантов узлов трения, оснащенных пористыми подшипниками. Поэтому такие вопросы, как разработка классификации сопряжений узлов трения скольжения, рассмотрение модели явлений, сопровождающих про­ цесс самосмазывания, и другие, связанные с механизмом смазки пористых подшипников, представляют большой научный и прак­ тический интерес. Исследования в этой области позволяют наи­ более оптимально решать вопросы повышения эксплуатационной надежности и долговечности узлов трения скольжения.

Большой интерес представляют исследования антифрикцион­ ных свойств пористых спеченных материалов: определение коэф­ фициентов трения при пуске и установившемся процессе, рассмо­ трение влияния режимов работы на температуру поверхностей скольжения, рассмотрение характера и условий приработки тру­ щихся поверхностей, возможности применения пористых спечен­ ных материалов при отсутствии подачи масла извне. Вопросы из­ носа изделий из этих материалов и методы его измерения также должны быть предметом всестороннего изучения.

Большое значение имеют исследования методов обработки по­ ристых спеченных материалов и установление влияния методов и режимов обработки на эксплуатационную надежность пористых подшипников.

Как уже отмечалось, применение железографитовых пористых материалов для изготовления подшипников оборудования тек­ стильных фабрик обусловливается не только использованием этого материала взамен бронзы или чугуна, но главным образом наи­ более эффективным решением проблемы смазки оборудования, повышением производительности, облегчением труда смазчиков, созданием наиболее гигиеничных условий обслуживания и т. д.

Обычно самосмазывающиеся пористые подшипники работают благодаря запасу масла, находящемуся в порах втулки. Поэтому они не могут работать продолжительное время и обеспечить не­ обходимую стабильность режима смазки.

В конструкциях подшипников с компенсационными резервуа­ рами, разработанных в Московском текстильном институте и ус­ пешно применяемых с 1956 г., наличие смазки в резервуаре обес­

44

печивает непрерывную подачу масла к трущимся поверхностям, благодаря чему подшипниковый узел устойчиво работает продол­ жительное время.

Исследованию пористых подшипников посвящено много работ. Наибольший интерес представляют работы Моргана [30], Моргана и Камерона [31], Айзенкольба [9], Мошкова [32] и др.

Не останавливаясь на подробном анализе указанных выше работ, хотелось бы коснуться лишь той части, где излагаются вопросы механизма самосмазываемости и отмечается целесообраз­ ность применения компенсационных резервуаров.

В работе Моргана [30] указывается на возможность дополни­ тельной подачи масла через пористую стенку подшипника. Для этого Морган рекомендует при­ жимать к наружной поверхности подшипника «подушку», пропи­ танную маслом, расположив ее соответствующим образом отно­ сительно зоны максимального давления. Это облегчит течение масла и маслообмен между по­ душкой и подшипником. Перио­ дичность смены масла в подушке зависит от условий работы.

При легких условиях работы срок службы подшипника без до­ полнительной смазки может со­ ставлять несколько лет, при тя­ желых условиях работы иногда необходимо добавлять масло че­ рез каждые 1000 ч работы.

В работе проф. Ф. Айзенкольба [9] отмечается, что для дли­ тельной работы без смазки (имеется в виду 2—3 года) приме­ няют подшипники с масляными карманами (рис. 12). Эти карманы получаются или путем закладки при прессовании специальных сердечников, состоящих из улетучивающихся при спекании веществ (например, бикарбонат аммония), или благодаря наличию бороз­ док (на внешней поверхности втулок), образующих с обоймой полость.

Б. А. Барок и И. И. Ольхов также указывают, что при наличии масляных компенсационных резервуаров обеспечивается продол­ жительная работа узлов трения скольжения. Несколько иного мнения придерживается А. Д. Мошков [32], который отрицает не­ обходимость применения компенсационных резервуаров. В проти­ вовес этому суждению можно привести еще высказывания неко­ торых авторов, положительно оценивающих наличие масляных компенсационных резервуаров при применении пористых под­ шипников.

Таким образом, наибольший интерес представляет рассмотре­ ние работы пористого подшипника в условиях так называемого

45

самосмазывания, когда смазывание трущихся поверхностей осу­ ществляется исключительно за счет масла, находящегося в порах подшипниковой втулки и в компенсационном резервуаре, без под­ вода извне.

В действительных условиях эксплуатации значительное коли­ чество узлов трения текстильных и других машин работает в ре­ жиме невысоких скоростей и удельных нагрузок. Нередко при зна­ чительных зазорах в сопряжениях не обеспечиваются условия гид­ родинамической смазки.

Наиболее целесообразно в таких случаях применять пористые подшипники, смазка которых осуществляется за счет масла, нахо­ дящегося в порах втулки и в компенсационном резервуаре.

Вместе с тем, учитывая специфические условия работы тек­ стильных предприятий, необходимо предусматривать все меры, исключающие возможность загрязнения пряжи и ткани брызгами масла. Подшипники из пористых спеченных материалов полностью отвечают этому требованию. При работе пористых подшипни­ ков на протекание процесса самосмазывания влияют многие факторы.

Основные из них следующие:

пористость и размеры пор спеченного материала; конструктивные параметры — соотношение размеров, точность

характер относительного движения трущихся поверхностей деталей;

вязкость масла и др.

Разнообразие конструкций и условий работы узлов трения скольжения вызывало необходимость разработать классификацию деталей и узлов по характеру их относительного движения и, исходя из этой классификации, предложить модель явлений, со­ провождающих процесс масловыделения.

О механизме смазки пористых подшипников и образовании масляного слоя упоминается в ряде работ. Однако этому вопросу все же не уделено должного внимания. До настоящего времени в работах многих исследователей если и делаются попытки объяс­ нить механизм смазки пористых подшипников, то только при вра­ щательном движении вала.

На самом деле приходится встречаться с принципиально раз­ личными условиями протекания процессов самосмазывания тру­ щихся поверхностей не только в узлах трения различных машин, но и в узлах одной и той же машины.

Предлагаемая в данной работе классификация предусматри­ вает И вариантов сопряжений. Основные из них можно проиллю­ стрировать конструкциями некоторых деталей и узлов головного

привода крутильно-этажной машины КЭ-250-И и автоматического ткацкого станка.

46

Классификация сопряжений деталей узлов трения скольжения по характеру их относительного движения

П о з и ц и я I представляет собой типичный узел трения сколь­ жения (рис. 13). Вал этого сопряжения вращается в пористой втулке, запрессованной в корпусе неподвижного подшипника. За­ пас масла определяется его количеством, находящимся в порах стенки втулки.

П о з и ц и и II и III отличаются от первой наличием в корпусе подшипника кольцевого компенсационного резервуара, заполнен­ ного маслом (рис. 14).

В позиции III этот резервуар соединен с атмосферой.

На рис. 15 приведен один из узлов трения скольжения голов­ ного привода крутильно-этажной машины, причем в корпус под­ шипника вместо одной запрессованы две втулки и соответственно расточены два компенсационных резервуара.

П о з и ц и я IV представляет собой такую пару трения сколь­ жения, которую называют «обратной парой» (рис. 16).

В этом случае подшипниковая пористая втулка запрессована на вал и получает вращение вместе с ним. В позиции IV преду­ смотрен кольцевой компенсационный резервуар в виде канавки на поверхности самого вала.

Этот вариант сопряжения можно проиллюстрировать также узлом трения из головного привода машины КЭ-250-И, в котором свободно сидящая шестерня 1 вращается относительно наружной поверхности втулки 2, запрессованной на оси 3 (рис. 17).

По з и ц и и V и VI представляют собой вариант пары трения скольжения, при котором пористая втулка, запрессованная в кор­ пус, вращается вместе с ним, а вал неподвижен (рис. 18).

По з и ц и я VI предусматривает наличие в корпусе компенса­

ционного резервуара.

47

Иллюстрацией может служить аналогичный узел трения голов­ ного привода. Только в этом случае компенсационный резервуар, как это видно на рис. 19, получается путем расточки канавки в шестерне.

П о з и ц и и VII и VIII представляют собой узел трения с воз­ вратно-вращательным движением. В том и другом случаях пори­ стая втулка запрессована в корпус, а движение совершается цап­ фой или подшипником.

48

В качестве примера узла трения с возвратно-вращательным движением цапфы 3 и неподвижным подшипником 1 с запрессо­ ванной в нем втулкой 2 дается конструкция узла каточка боевого веретена автоматического ткацкого станка (рис. 20).

Рис. 21. Кривошипный подшипник коленчатого вала и поводковый подшипник

На рис. 21 представлен кривошипный подшипник коленчатого вала, являющийся узлом поводкового подшипника автоматиче­ ского станка. Обе половинки пористой втулки смонтированы

вкривошипной головке.

По з и ц и я IX является характерной при наличии двух вра­

щательных движений вала и подшипника.

Конструкция узла трения скольжения с вращательным движе­ нием вала и вращательным движением шестерни с запрессованной в ней пористой втулкой на машине КЭ-250-И (рис. 22).

Явления, влияющие на процесс самосмазывания

Изучение работы самосмазывающихся подшипников, а также факторов, влияющих на процесс самосмазывания, позволяет вы­ сказать некоторые соображения о характере протекания этого процесса.

50

Не отрицая влияния температуры на выделение масла из пор подшипниковой втулки в период неустановившегося температур­ ного режима, необходимо отметить роль и влияние избыточного давления в зазоре как постоянно действующего фактора. Особое внимание следует обратить на избыточное «отрицательное» дав­ ление. Степень влияния этого давления на масловыделение раз­ лична и определяется условиями работы трущейся пары: ско­ ростью скольжения, диаметральным зазором, нагрузкой и др. Эффект масловыделения тем больше, чем выше скорость сколь­ жения и меньше диаметральный зазор. Циркуляция масла в толще пористой втулки по всему периметру не происходит, а перетека­ ние, как показали эксперименты, наблюдается в довольно ограни­ ченной зоне.

Выдвинутое автором данной работы предположение, объясняю­ щее механизм смазки пористых подшипников при отсутствии по­ дачи масла в зазор, подтверждается рядом проведенных исследо­ ваний. Значение компенсационных резервуаров, предусмотренных в корпусах пористых спеченных подшипников, состоит главным об­ разом в повышении ресурса работы подшипника. Вместе с тем масло, находящееся в резервуаре, омывая наружную поверхность пористой втулки, способствует некоторому улучшению масловы­ деления.

Это улучшение достигается благодаря двум факторам: во-пер­ вых, возрастает проницаемость наружной поверхности втулки, по­ скольку увеличивается количество активно действующих пор (имеются в виду сквозные поры); во-вторых, хотя и незначительно, но все же возрастает избыточное давление (в зоне отрицательного давления) за счет столба жидкости.

Отверстия, через которые производится заливка масла, должны быть закрыты пробкой.

Однако связь с атмосферой необходимо сохранить, что можно достичь при наличии небольшого отверстия в самой пробке или в корпусе чугунного подшипника. Герметичность компенсацион­ ного резервуара и нарушение его связи с атмосферой будут пре­ пятствовать поступлению масла в поры втулки.

Другие условия масловыделения имеют место в работе узла трения, представленного на рис. 16 и 17 (позиции IV и V) и полу­ чившего название «обратной пары».

В этом случае подача смазки к поверхности скольжения сти­ мулируется центробежной силой и таким образом улучшается ка­ чество смазки. При определенных благоприятных условиях вся наружная поверхность втулки может оказаться активной, и масло может выделяться из пор по всей этой поверхности.

Определенный интерес представляет рассмотрение работы узла трения скольжения, представленного на рис. 18 и 19 (пози­ ции V и VI). Этот вариант с точки зрения масловыделения яв­ ляется наименее благоприятным по сравнению с ранее рассмот­ ренными (позиции I, II, III и IV). Во время вращения детали с запрессованной пористой втулкой масло, находящееся в компен­