Баббит: недостатки и альтернативы. Ремонт подшипников скольжения.

Баббит: недостатки и альтернативы. Ремонт подшипников скольжения.

Удивительным образом обнаруживается, что в эпоху повсеместного доступа к информации и легкости в получении знаний некоторые важные производства или отдельные процессы остаются на уровне развития более 100-летней давности, хотя существующие компетенции и опыт в данной области позволяют сделать значительный технологический рывок, не прикладывая особых усилий.

Это касается, например, технологии восстановления и ремонта подшипников скольжения в роторном оборудовании.

Технология заливки подшипников широко известна и подробно описана. Первый подшипниковый сплав под названием баббит разработан американцем Исааком Бэббитом в 1839 году, и с 1847 года до сих пор баббит разного химического состава используется в промышленном производстве России. За 180 прошедших лет мир давно научился синтезировать вещества с заранее заданными специальными свойствами, которые наилучшим образом подходят для конкретных задач. Однако трудно объяснить продолжающуюся приверженность многих механиков и инженеров к морально устаревшей технологии и материалу, в то время как повсеместно применяются гораздо лучшие решения.

Становится очевидным, что применение современных материалов и замена неэффективных технологий является необратимой тенденцией. Ремонтные и эксплуатирующие компании, работающие по устаревшим технологиям, неизбежно будут вытеснены более эффективными конкурентами. Задача квалифицированного специалиста — сделать правильный выбор и постараться занять лидерство в этом движении!

Ниже приведен обзор тех негативных факторов, о которых забывают при использовании баббита в качестве ремонтного материала для подшипников скольжения. Данные факторы значительно перевешивают обычные утверждения механиков-консерваторов о том, что с баббитом просто и удобно работать, ремонт обходится дешево и быстро, есть многие специалисты, владеющие технологией, материал не сложно купить и т.д.

Если Вы уже почувствовали необходимость отказа от баббита и устаревшей технологи его заливки, но не знаете о возможной альтернативе, то Вам можно сразу перейти сюда и ознакомиться с современными технологиями изготовления и ремонта подшипников скольжения.

Если же для Вас подобный отказ не является очевидным, то наши материалы окажутся удобным справочником по эксплуатации подшипников скольжения на основе баббитовых сплавов.

1. Опасность работ по заливке подшипников скольжения баббитом.

2. Проблемы при производстве работ.

3. Общие недостатки подшипников скольжения на основе баббитовых сплавов.

4. Неисправности и повреждения подшипников скольжения.

Опасность работ по заливке подшипников скольжения баббитом.

В таблице приведена информация о веществах, работа с которыми в процессе производства и ремонта подшипников скольжения с использованием баббита является опасной для человека.

НАВЕРХ

Проблемы при производстве работ.

При производстве работ по заливке баббита наиболее часто встречаются следующие проблемы:

• Низкое качество сырья. Изготовление сырья из переплавленного лома с выгоревшими легирующими элементами.
• Высокая стоимость контроля соответствия химического состава сырья ГОСТу.
• Высокие затраты на вспомогательные работы.
• Работа с токсичными и вредными веществами.
• Необходимость оборудования специальной базы или участка производства со средствами индивидуальной и производственной защиты.
• Большие потери материала и отходы производства.
• Частое образование раковин и других пороков, приводящих к браку изделий.
• Выгорание легирующих элементов вследствие перегрева или неверного режима остывания.
• Внутренние дефекты, выявляемые только при финишной обработке.

Применяемый метод центробежной заливки имеет недостатки:

• Необходимость специальных машин.
• Необходимость специальных форм повышенной прочности и герметичности.
• Необходимость специально-обученного персонала.
• Ручное производство работ.
• Отсутствие средств автоматического контроля процесса производства.
• Ликвация (расслоение) компонентов сплава по плотности.
• Результатом ликвации является сосредоточение легирующих составляющих либо в наружных слоях, удаляемых в процессе финишной обработки, либо у стального основания.
• Неудовлетворительная структура баббита вследствие ликвации.

НАВЕРХ

Общие недостатки подшипников скольжения на основе баббитовых сплавов

• Все баббиты имеют существенный недостаток— низкое сопротивление усталости, что ухудшает работоспособность подшипника, особенно эксплуатируемого в условиях частого цикла нагревания и остывания (пуска/остановки или смены режимов работы).
• Выкрашивание.
• Низкое сопротивление вибрации при расцентровке или разбалансировке роторов, защемления стульев подшипников, неудовлетворительной заливке вкладышей и по другим причинам.
• Критическая чувствительность к режимам смазки, качеству масла, работе масляного насоса и др.
• Высокая скорость выхода из строя. Для наступления аварии достаточно кратковременного падения давления масла и возникновения подплавления или разрушения баббита уже через 4-5 оборотов ротора (десятые доли секунды при 3000 об/мин).
• Значительные потери и нагрузки из-за сухого трения (в период пуска, особенно тяжелых роторов).
• Большие осевые зазоры для гарантированного поддержания масляного клина.
• Большие расходы на смазку для обеспечения теплоотвода и поддержания температурного режима.

НАВЕРХ

Повреждения баббитовых подшипников.

Вследствие слабого соответствия баббита современным требованиям по эксплуатации оборудования существуют многочисленные причины повреждений подшипников скольжения. Ниже приведен перечень наиболее критических для производства повреждений.

НАВЕРХ

• Коррозия

В нормальных условиях смазочные масла не воздействуют на подшипниковые материалы. Однако существуют некоторые неблагоприятные обстоятельства, при которых может возникнуть коррозия. Коррозия баббита на основе свинца может быть вызвана кислотными продуктами окисления масла, образующимися в процессе эксплуатации, попаданием воды или охлаждающей жидкости в смазочное масло, а также разложением определенных масляных присадок. Сероводород в нефти воздействует олово. Это воздействие сероводорода вызывает истощение соединения меди и олова в футеровке, ослабляя материал.

Рис.1: Коррозия подшипника морской турбины, покрытого белым металлом; вода в масле привела к образованию гладкого твердого черного отложения диоксида олова на поверхности

Рис. 2: Серная коррозия втулки из фосфористой бронзы малого диаметра, вызванная разложением присадки смазочного масла и разрушением поверхности подшипника

Рис. 3: Сильно корродированная поверхность подшипника с покрытием из меди и свинца, вызванная воздействием кислотных продуктов окисления нефти.
НАВЕРХ

• Усталость металла

Усталость металла возникает в результате динамических нагрузок, которые превышают усталостную прочность материала подшипника при рабочей температуре. Усталостная прочность значительно снижается при высоких температурах, особенно у материалов с низкой температурой плавления, таких как баббит; следовательно, один только перегрев может вызвать усталостное повреждение. К другим причинам относятся перегрузка, циклическая несбалансированная нагрузка из-за превышения скорости, а также валы, которые не являются действительно цилиндрическими из-за производственных дефектов. Усталостные трещины обычно соединяются, образуя ямы с характерным закругленным «расплавленным» внешним видом.

Рис 4: Верхняя половина турбинного подшипника с камерами, облицованного баббитом, с усталостным растрескиванием из-за несбалансированной нагрузки и чрезмерно широкого разреза

Рис. 5: Усталостное растрескивание подшипника, покрытого баббитом, из-за прогиба вала и краевой нагрузки

Рис.6: Усталостное растрескивание подшипника, покрытого баббитом, из-за ребра вала, вызванного дифференциальным износом в канавке под углом 180 °

НАВЕРХ

• Термическое фасетирование

Термическое фасетирование влияет только на баббит на основе олова. Кристаллы олова анизотропны и имеют разные коэффициенты теплового расширения на каждой оси кристалла. Повторяющееся термические циклы приводят к фасетированию поверхности подшипника, которое в худшем случае может вызвать волнистость, превышающую 0,025 мм. В редких случаях между зернами могут образовываться трещины.

Рис.7: Термическое фасетирование из-за термических циклов в диапазоне чрезмерных температур при эксплуатации

Рис. 8: Фасетирование на материале из баббита из-за термических циклов.

НАВЕРХ

• Межзерновое растрескивание

В подшипниках высокоскоростных турбомашин сочетание высокой температуры поверхности и высокой скорости сдвига может привести к образованию сети межзеренных трещин в самой горячей области подшипника. Чрезмерное содержание свинца в оловянном баббите может усугубить эту проблему.

Рис. 9: Опорный подшипник из большой паровой турбины, покрытый белым металлом, с межзеренными трещинами типично «рыхлого» вида.

НАВЕРХ

• Кавитация

В дополнение к требованиям наличия вязкой жидкости и относительному движению, гидродинамические подшипники требуют сужающейся геометрии, чтобы создать давление масляного клина для противодействия нагрузке. После прохождения зоны минимальной толщины пленки зазор между подшипником и валом увеличивается; изменение зазора может быть и постепенным, и внезапным. При быстром расширении в смазке могут образовываться пузырьки пара, которые разрушаются, вызывая кавитационное эрозийное повреждение в баббите. Направленные внутрь взрывы создают кратеры и щели в баббите, а в некоторых коррозия распространяется под поверхность.На рисунке 10 показано кавитационное повреждение на краю внешнего диаметра упорной колодки. Часть повреждения показана при более высоком увеличении на рисунке 11. Как правило, кавитационное повреждение захватывает большую площадь упорной колодки.

Рис. 10. Кавитационное повреждение упорной колодки

Рис. 11. Сканирующая электронная микрофотография кавитационного повреждения на краю упорной колодки, показанного на рисунке 10.

Чем тверже материал подшипника, тем меньше вероятность кавитационной эрозии. Полимеры и керамика менее восприимчивы к кавитационным повреждениям. О зарегистрированных случаев кавитационной эрозии в полимерах или керамике не сообщалось.

В двигателях внутреннего сгорания кавитационная эрозия представляет собой сильное воздействие усталостной коррозии, вызванной образованием и коллапсом паровых пузырьков в масляной пленке в условиях быстрых изменений давления во время кривошипного цикла.

Рис. 12. Комплект главных подшипников дизельного двигателя, демонстрирующий кавитационное изнашивание мягкого покрытия, в то время как твердый алюминиевый корпус не затронут

Рис. 13. Кавитационная эрозия подшипника, покрытого белой сталью, проходит ниже по течению от поверхности подшипника и канавки в другой половине

НАВЕРХ

• Электрический разряд

Во время работы на валу может накапливаться электрический заряд. Источники этого заряда могут происходить из остаточных магнитных полей на валу, переменных электромеханических полей, блуждающих токов валов или статического электричества, которое накапливается с «мокрых» ступеней на паровой турбине. Когда электрический потенциал достаточен, заряд будет заземляться через путь наименьшего электрического сопротивления. Так как подшипники с жидкой пленкой работают с очень тонкими пленками смазки, дуга часто проходит от вала к корпусу через подшипник, если тот не защищен. Когда заряд действительно прыгает через промежуток между подшипником и ротором, материал баббита испаряется под воздействием дуги. Возникающие в результате впадины, как правило, полусферические и блестящие, придающие матовый вид поврежденной области. Вокруг впадин обычно нет выступающего материала, как это может происходить с внедренными частицами. Повреждение часто начинается в области минимальной толщины пленки, а затем увеличивается в размере по мере удаления материала, что приводит к четкой границе между областью поверхности с повреждением и областью без повреждения. Если электрическая дуга продолжается, большая часть поверхности может быть подвергнута искровой эрозии, и материал подложки может обнажиться. Как правило, на вращающейся части также появляются похожие повреждения. На рисунках 14 и 15 показаны колодки, которые были повреждены электрическим разрядом. Обратите внимание на четкий переход из неповрежденной области на матовую область колодки. Часть области повреждения колодки на рисунке 14 показана под увеличением на рисунке 16. На рисунке 17 приведена микрофотография одной из впадин электрического разряда.

В дополнение или вместо изоляции подшипников можно использовать колодки с полимерным покрытием для предотвращения пути заряда к земле.

Рис 14. Опорная колодка с повреждением из-за электрического разряда.

Рис. 15. Опорная колодка с повреждением из-за электрического разряда.

Рис.16. Увеличенный участок колодки рисунка 14.

Рис. 17. Микрофотография «впадины» от электрического разряда; видны гладкие особенности при увеличении.

НАВЕРХ

• Фреттинг – коррозия

Рабочие поверхности подшипника могут пострадать от фреттинг — коррозии, когда вал находится в состоянии покоя из-за вибраций, передаваемых на машину от внешних источников, например, от находящейся поблизости другой машины. Корабельная техника особенно подвержена этой проблеме. Если машина запускается после фреттинг – коррозии, твердый черный налет может привести к задирам и скрыть первоначальный урон от фреттинга. Аналогичное повреждение может возникнуть при транспортировке машин, если вал не зафиксирован.

Рис.18: Повреждение поверхности, вызванное внешним вращением, когда вал не вращался

Рис. 19: Поворотная площадка и полусферические полости, вызванные фреттингом из-за вибрации

НАВЕРХ

• Недостаток или потеря смазки

Гидродинамические подшипники опираются на слой смазки для разделения вращающихся и неподвижных частей. Как правило, в качестве смазки в турбомашине используется минеральное или синтетическое масло. Технологические жидкости, такие как вода, толуол и хладагент, также все чаще используются в качестве смазки для подшипников. Кроме обеспечения необходимой жидкости для формирования пленки, смазка также используется для отвода тепла от подшипника. Когда обеспечение смазки на мгновение или продолжительный период времени прерывается, гидродинамическая пленка не образуется или является недостаточной для поддерживания вала или упорного диска, может произойти контакт между вращающимися и неподвижными частями. Даже если недостаток смазки не приводит к контакту, охлаждающий эффект будет неполным, что приведет к перегреву несущего материала. Поврежденные из-за недостаточной смазки упорные колодки и опорные колодки показаны на рисунках 20 и 21.

Рис. 20. Стирание упорной колодки из-за недостатка смазки.

Рис. 21. Стирание опорной колодки из-за мгновенного снижения потока масла.

Повреждение поверхностей подшипника часто напоминает повреждение, вызванное перегрузкой. Поверхности подшипника могут выглядеть так, как будто они перегреты масляным лаком, появляющимся на поверхностях. Наблюдается интересная форма стирания, если подача масла была моментально прервана из-за уменьшения потока из маслонасоса, моментально потерявшего производительность или мощность. Баббит на поверхности опорной колодки достиг температуры, достаточной для плавления, но быстро остыл, образуя тонкую фольгу баббита на опорных колодках. На рисунке 22 показан опорная колодка, которая была повреждена моментальным прерыванием потока масла к подшипнику. Во время ремонта поврежденной опорной колодки тонкая фольга баббита (показана на рисунке 23) была удалена из подшипника. Повреждение этой опорной колодки было приписана случайному уменьшению потока смазки из основного смазочного насоса по причине падения электрической мощности двигателя насоса.

Рис. 22. Стирание опорной колодки из-за моментального снижения потока масла.

Рис. 23. Тонкая фольга баббита, удаленная от опорной колодки на рисунке 22.

Полимерные подшипники могут работать с пониженным смазыванием, возникающим в процессе кратковременных сбоев.

НАВЕРХ

• Повреждения от посторонних веществ или грязи

Попадание посторонних веществ или грязи в подшипники турбомашин является распространенным источником повреждения упорных и опорных подшипников во всех типах турбомашин. Грязь может присутствовать при запуске, если корпуса, валы, маслопроводы, смазочные каналы и подшипник не подготовлены до сборки и запуска агрегата. Кроме того, грязь может попасть в подшипник через смазку, которая была загрязнена либо от внешних источников через сапуны и воздушные фильтры, либо от частиц износа других компонентов во время эксплуатации. Следы от абразивных частиц при запуске, когда скорость вращения низкая, являются нерегулярными, и частицы как будто катятся через поверхность подшипника. Рис. 24 – это фотография упорной колодки, которая была повреждена абразивными частицами во время запуска. Если абразивные частицы попадают в подшипник во время работы, когда скорость выше, повреждения поверхности подшипника будут, являться последовательными структурами, такими как концентрические дорожки в колодке, как показано на рис. 25. Визуальный осмотр и исследование частиц могут помочь идентифицировать источника загрязнения, например, продукты износа ротора или уплотнений.

Рис. 24. Повреждения из-за абразивных частиц при запуске.

Рис. 25. Повреждения из-за абразивных частиц во время эксплуатации.

В конце следа абразивная частица может внедряться в баббит, что приводит к образованию кратеров или приподнятых областей вокруг внедренной абразивной частицы, как показано на рисунке 26. Полимерные покрытия способны поглощать в себя абразивные частицы (посторонние частицы). Упорная колодка с полимерным слоем и с поглощенными металлическими частицами показана на рис. 27.

Рис. 26. «Кратеры» из встроенных частиц.

Рис. 27. Упорная колодка с полимерным покрытием и отображением поглощенных металлических частиц.

Одним из видов абразивного износа, который вызывает серьезное повреждение подшипников и валов с колодками из баббита, является «задир». Задир происходит, когда в баббит попадает относительно крупная частица. Частица может вступать в реакцию с материалом вала и образовывать на колодке твердый осадок, обычно известный как черная корка (рис.29). Твердый осадок вызывает серьезное повреждение сопрягаемой поверхности, действуя как режущий инструмент, затем это повреждение распространяется до такой степени, что вал и подшипник перестают работать. На рис. 28 показан вал с повреждением опорной шейки. Упорная колодка с повреждением в виде «черной корки» показана на рис. 29. Валы и упорные диски, содержащие более 1,3% хрома, восприимчивы к задирам. Кроме того, некоторые пакеты присадок к маслу увеличивают шансы образования задиров.

Рис. 28. Задир опорной шейки вала.

Рис. 29. «Черная корка» на упорной колодке.

НАВЕРХ

• Перегрузка

Гидродинамические подшипники опираются на тонкий слой смазки, отделяющий вращающийся вал от подшипника скольжения. Когда нагрузка превышает способность пленки выдерживать нагрузку, возникает контакт вращающихся и неподвижных поверхностей. Контакт приводит к повышению температуры баббитового слоя подшипника, что, в свою очередь, может привести к перегреву или даже локальному плавлению. Упорные колодки, которые были стерты из-за перегрузки, показаны на рис. 30. Баббит был перемещен из одной области в другую по направлению к вращению. Анализ обычно выявляет изменения зернистой структуры в поврежденном слое из основного материала.

Рис. 30. Стертые упорные колодки из-за перегрузки.

НАВЕРХ

• Перегрев

Когда смазка проходит через зазор подшипника, она подвергается трению, в результате чего образуется высокая температура. Это тепло в основном уносится смазкой, но часть его переносится на подшипник. Эксплуатация подшипников при высоких температурах продолжает оставаться частой причиной повреждения. Высокая температура может быть вызвана различными механизмами, такими как высокие нагрузки, высокие температуры смазки на входе, высокая скорость и недостаточная смазка («масляное голодание»). Почерневшая область на упорной колодке («масляное коксование»), как показано на рис. 31, является следствием высокой температуры.

Баббит — анизотропный материал с разными коэффициентами теплового расширения по разным осям кристаллической решетки. Термические циклы в больших температурных диапазонах могут привести к пятнистому (граненому) виду опорной поверхности или, если температура слишком высокая, межкристаллитному растрескиванию баббита из-за его анизотропной природы. Как правило, огранка, показанная на рис. 32, не является дефектом, но выделяет разные зерна в структуре баббита. Тем не менее, высокие температурные разницы могут привести к межзерненному растрескиванию. На баббит действуют сдвиговые и нормальные силы, потенциально открывающие трещины. Упорная колодка с межзерновым растрескивание показана на рис. 33.

Предел текучести баббита быстро падает с ростом температуры, что может привести к состоянию, когда фактическое местное давление превышает предел текучести баббита при локальной температуре. Несущая поверхность имеет волнистый вид, как показано на рисунке 34, из-за баббита, текущего под высоким давлением и температурой. Возможно, баббит будет продолжать течь через край упорной колодки, как показано на рисунке 31.

Рис. 31. Коксование на упорной колодке из-за высокой температуры.

Рис. 32. Граненая упорная колодка по причине термоциклирования.

В частности, другим источником потенциального повреждения турбинных подшипников является скрытое тепло в валу или корпусе, попадающее в подшипник после остановки ротора. Проникновение тепла от вала или корпуса может быть достаточным для того, чтобы расплавить баббит, если не поддерживается охлаждающая смазка. На рисунке 35 показаны опорный подшипник, где баббит плавился из-за тепла, просачивающегося из корпуса турбины в подшипник. Когда наличие охлаждающей смазки не может быть гарантировано, баббит может быть заменен материалом, который может противостоять более высоким температурам, но также имеет хороший подшипниковые характеристики. Инженерные полимеры могут использоваться как альтернатива баббиту для борьбы с потенциальным ущербом по причине проникновения тепла.

Рис. 33. Межкристаллитная коррозия на упорной колодке из-за высокой температуры.

Рис. 34. Упорная колодка с деформированной поверхностью из-за превышения предела текучести

Рис. 35. Опорный баббитовый подшипник, поврежденный проникновением тепла.

НАВЕРХ

• Потеря зазора при запуске

Зазор между поверхностью подшипника и валом в опорных подшипниках часто разработан с минимальными допусками для достижения определенных характеристик подшипников. Во время быстрых запусков на холодных машинах, таких как в газовых компрессорах, приводимых в движение двигателями, малый зазор в подшипнике может быть потерян, так как вал и колодки быстро расширяются, а корпус подшипника и корпус агрегата — нет. Трение смазки в пленке является источником тепла для теплового роста. Однако корпус подшипника и корпус агрегата не расширяются так же быстро, как колодки и вал, из-за относительно большой тепловой массы и плохого отвода тепла от колодок к корпусу. С расширением вала из-за температуры и расширением колодок, которые ограничены корпусом, из-за теплового роста по направлению внутрь, зазор между колодками и валом кратковременно уменьшается. При уменьшении зазора все колодки соприкасаются с валом, что приводит к истиранию всех колодок вокруг подшипника. Если потеря зазора достаточно серьезна, ротор может заклинивать. Опорные колодки, стертые по центру, показаны на рисунке 36, 37. Этот тип повреждения происходит во время запуска и не обязательно сопровождается динамическими колебаниями.

Рис. 36. Стирание опорных колодок из-за отсутствия зазора при запуске.

Рис. 37. Высокая динамическая нагрузка всех колодок.

Рис. 38. Минимальный зазор подшипника как функция скорости.

НАВЕРХ

• Несоосность, перекос, разбалансировка

При использовании как упорных, так и опорных подшипников перекос между валом и подшипником может вызывать чрезмерные локальные нагрузки на небольшой площади, что приводит к повреждению из-за высокого давления и температуры. Повреждение проявляется в виде обесцвечивания, стирания или растрескивания поверхностей подшипника, в зависимости от локализованного давления и температуры. Опять же, ущерб похож на другие типы повреждений, таких как перегрузка, но образец износа из-за перекоса обычно неровный. В опорных подшипниках повреждение происходит по направлению к осевому концу одной или нескольких колодок. В упорных подшипниках повреждается группа колодок на одной стороне упорного подшипника. На рисунке 39 показаны колодки, которые были повреждены из-за высокой локальной температуры и давления, которые возникли в результате смещения. Перекос мог быть вызван плохим контролем обработки посадочных мест подшипника в корпусе, неправильной установкой или загрязнением между подшипником и корпусом.

В дополнение к повреждению поверхности подшипника, перекос может привести к повреждению опорной конструкции, в которой шарнир соприкасается с корпусом подшипника или подшипник соприкасается с корпусом агрегата. Как и при повреждении поверхности баббита, структура износа подшипниковых компонентов неравномерна.

Рис. 39. Повреждение упорного подшипника из-за перекоса.

НАВЕРХ

• Высокие стартовые нагрузки

До достижения скорости, достаточной для развития гидродинамической пленки, неподвижные и вращающиеся компоненты подшипника находятся в контакте, изначально без какой-либо смазки между контактирующими поверхностями (граничная смазка), а затем с незначительной смазкой между поверхностями (смешанная смазка). Контакт между поверхностями вызывает полировку материала подшипника и в конечном итоге может привести к износу материала подшипника. После удаления материала подшипник больше не действует так, как было спроектировано. Многие виды турбомашин могут иметь высокие нагрузки при запуске. Опорные подшипники на больших газовых и паровых турбинах часто подвергаются высоким нагрузкам (из-за веса ротора) при запуске. Упорным подшипникам в вертикальных насосах и гидротурбинах часто приходится поддерживать вес ротора, двигателя и рабочих колес. Еще один пример машины с высокой стартовой нагрузкой — это многовальный газовый компрессор, где давление в трубопроводе при запуске может привести к высокой нагрузке нормально разгруженного упорного подшипника. На рисунках 40 и 41 показаны упорная и опорная колодка, которые были повреждены из-за чрезмерной нагрузки при запуске и при остановке. Обратите внимание на тонкие слои баббита, которые накапливаются на краю колодок из-за последовательных пусков и остановок при чрезмерной нагрузке.

Рис. 40. Стирание упорной колодки из-за высокой нагрузки при старте.

Рис. 41. Стирание опорной колодки из-за высокой нагрузки при старте.

(На рисунке 42 показан поврежденный упорный подшипник.)

Рис. 42. Поврежденный упорный подшипник после аварии системы смазки.

НАВЕРХ

Баббитовые подшипники

?У добытого Arty компрессора оказался полностью раздолблен один подшипник коленвала :(, посему мы озадачились восстановлением этого монстра. Для начала надо было раздобыть баббит, с этим здорово повезло, хороший дядя — продавец проникся нашими повествованиями про восстановление древних автомобилей и подарил (! ) две плитки замечательного баббита Б — 83. Дядьке респект и уважуха Вот он какой, сей таинственный баббит : Два кусочка весом 1, 7 кг. Для разливки баббита был изготовлен черпачок хитрой конструкции ( баббит надо хлестать с днища, чтобы без окисной пленки шел ). Для этого в черпак вваривается трубка, достающая до донышка. Небольшой древний огнетушитель без сожаления простился с нижней частью собственного корпуса Пазик небольшой, чтобы трубочка стояла под необходимым углом. Из куска стали толщиной 4 мм. вырезана крышека и определен кусочек полдюймовой трубы. Ну и наконец всё это сварено и зашлифовано, чтобы меньше обгорало. Сейчас, когда физическая база подготовлена, надо придумать, как эти подшипники отливать. Фигура у них очень спицифисска, склоны, борта. Хорошо еще, на втором шатуне подшипник цел и его можно обмерить : после обмеров и примерок был выточен такой комплектик железяк : А в сборе это выглядит так ( на шатуне без подшипника ). Все нужные полости сформированы, можно заливать : Центральная втулка временная, надо сделать алюминевую, иначе всё спаяется насмерть Про заливку в отпечаток. раз, т.к. еще не пытались.

Главная установка газопламенного проволочного напыления была разработана М.У. Шоопом в 1913 г. Скорость продуктов сгорания ацетилена в кислороде составляла 10:12 м/с. Плотность металлического напыления — 85 — 90% от компактного материала. В качестве источника тепла использовалось кислородно — ацетиленовое пламя. В новое время для металлического напыления широко стали применяться заменители ацетилена : пропан, этилен, метан, водород. рис. Схема проволочного распылителя : 1 — воздушное сопло ; 2 — газовое сопло ; 3 — пруток ; 4 — направляющая трубка.

Производство и восстановление баббитовых подшипников методом газопламенного напыления баббита. Напыление бронзы, латуни, спрабаббита — гарантия высокого качества антифрикционного слоя. Производство и восстановление баббитовых подшипников обычно совершается с помощью заливки расплавленного баббита. Неплохо знакомы и пороки предоставленной технологии-тонкий риск отслоения баббитового слоя, появления каверн или твердых включений в баббитовом слое. Перечисленные производственные риски часто назначают под вопрос само применение баббита в качестве антифрикционного материала.

Производство и восстановление баббитовых подшипников методом газопламенного напыления баббита. Напыление бронзы, латуни, спрабаббита — гарантия высокого качества антифрикционного слоя. Производство и восстановление баббитовых подшипников обычно совершается с помощью заливки расплавленного баббита. Неплохо знакомы и пороки предоставленной технологии-тонкий риск отслоения баббитового слоя, появления каверн или твердых включений в баббитовом слое. Перечисленные производственные риски часто назначают под вопрос само применение баббита в качестве антифрикционного материала.

Баббит — это специальный антифрикционный сплав на основе олова или свинца, чаще всего используется для заливки вкладышей подшипников. Отличные антифрикционные качества баббита связаны с его особой гетерогенной структурой, которая характеризуется наличием твёрдых частиц в мягкой пластичной основе сплава. Подобным типом, олово или свинец является пластичной основой сплава, которая обеспечивает равномерное прилегание и прирабатываемость подшипника к валу. В сплаве есть также решительные включения, которые служат опорой подшипника, гарантируя ему малое трение и износ. Определенные марки баббиты содержат такие добавки подобно сурьме, медь, никель, мышьяк, кадмий, теллур, кальций, натрий, магний и др. Баббит обладает низкой температурой плавления в рамках 300 — 440°C, а также хорошей прирабатываемостью.

Химический состав, марки баббитов должны соответствовать ГОСТам. Для оловянных и свинцовистых баббитов есть ГОСТ 1320 — 74, для кальциевых — ГОСТ 1209 — 90. В зависимости от химического состава выделяются такие марки баббитов : Б88, Б83, Б83С — оловянные баббиты, Б16, БН и БС6 — свинцовые баббиты. В зависимости от состава баббитов опередляется их область применения. Так свинцовый баббит Б — 16 используется для моторно — осевых подшипников электровозов, дорожных машин ; деталей паровозов и прочего оборудования тяжелого машиностроения, которое подвергается сильным нагрузкам. Оловянные баббиты Б — 83, 88 используются в главный очередность в подшипниках, которые делают при огромных скоростях и обычных нагрузках ; например, подшипники турбин, крейцкопные, мотылевые и рамовые подшипники малооборотных дизелей, опорные подшипники гребневых валов.

Похожие посты:

• Заливка подшипников
• Вкладыши подшипников скольжения
• Технологический процесс…
• Вкладыш подшипника
• Смазка для подшипников…

https://rsute.ru дорогие ручки в подарок мужчине.

Обработка вкладышей подшипников, состоящих из двух половин

Фиг. 618. Строгание половинок подшипников на продольно-строгальном станке по нескольку штук одновременно.

Обработка вкладышей, состоящих из двух половин, разделяется на две части: 1) до заливки и 2) после заливки баббитом.

Обработка половинок начинается состыковой поверхности вкладышей; обработка производится обычно фрезерованием на вертикально-фрезерном станке или строганием на продольнострогальном станке по нескольку штук (фиг. 618). Обработка на поперечно-строгальных и плоскошлифовальных станках производится реже.

В случае недостаточной точности обработки на фрезерных или строгальных станках плоскости стыков после этой операции шабрятся.

После обработки стыковой плоскости вкладыши могут обрабатываться двумя методами:

1) сначала обточка наружной поверхности вкладышей или

2) сначала расточка внутренней поверхности.

Обработка по первому методу производится на центровой оправке (фиг. 619), на которой половинка вкладыша крепится двумя планками. В такой оправке предварительно обтачивается средняя наружная поверхность вкладыша.

Фиг. 619. Центровая оправка для обточки половинок вкладышей.

Недостатком данного приспособления является возможность неравномерного зажима вкладыша планками, что может вызвать перекос, повреждение и деформацию его. При этом способе много времени затрачивается на установку

изделия. Недостатком является также то, что резец работает только на полуокружности.

Следующей операцией обработки вкладыша является расточка отверстия и обточка бортиков; эти операции производятся в патроне, изображенном на фиг. 620.

Фиг. 620. Патрон для расточки вкладышей.

Центрирование вкладыша производится по наружному обточенному диаметру при помощи нижней половины патрона и верхней съёмной. Оба приспособления необходимо предварительно отбалансировать.

Основным недостатком данного метода следовало бы считать то, что обработка ведётся не по общему правилу — от отверстия К наружной поверхности, а наоборот; но ввиду того что эти операции являются предварительной обработкой под заливку баббитом, такой метод можно считать приемлемым.

Расточку отверстия целесообразно производить перед обточкой с целью выявления брака в литье.

Иногда сначала производят обточку бортиков, после чего обтачивают среднюю наружную поверхность при помощи шпиндельных оправок, т. е. оправок, вставляемых в отверстие шпинделя. Последний вариант чаще применяется для вкладышей небольших размеров.

Второй метод — расточка отверстия после обработки стыковых плоскостей — производится либо в самоцентрирующем патроне, либо в специальном приспособлении (фиг. 621).

Фиг. 621. Приспособление для расточки вкладыша.

В этом приспособлении установка производится сначала верхней половины вкладыша на специальные приливы а (фиг. 622); верхняя половина вкладыша прижимается болтом В к плоскости А и С (фиг. 621).

Фиг. 622. Вкладыши со специальными приливами (а).

В горизонтальном направлении вкладыш фиксируется выступом С.

После закрепления верхней половины нижняя половина вставляется под верхнюю между планками А, фиксирующими положение в горизонтальном направлении, после чего нижняя половина закрепляется болтом D.

Расточенное в данном патроне отверстие даёт точное совпадение разъёма по оси вкладыша, что не всегда достигается в самоцентрирующем патроне.

Известный метод спаивания двух половинок с последующей обработкой вкладыша, как цельного, в последнее время начали заменять описанными выше методами ввиду того, что пайка является лишней операцией и, самое главное, что она может внести неточность из-за

неравномерной толщины слоя припоя; кроме того, не все металлы хорошо спаиваются.

Фиг. 623. Обработка буртиков вкладыша на специальной оправке.

Дополнительное нагревание вкладышей для разъединения их часто бывает нежелательным и недопустимым в том случае, когда вкладыши залиты баббитом.

Ввиду указанных недостатков спаивания наиболее рациональным способом является стягивание половин хомутами.

После расточки вкладышей производится подрезка и обточка буртиков па специальной оправке (фиг. 623), на которой вкладыши центрируются разрезной втулкой, передвигающейся от гайки А, и скрепляются хомутом В.

Обточка наружной поверхности производится на той же оправке (фиг. 624).

Фиг. 624. Обработка наружной поверхности вкладышей на специальной оправке.

Не снимая хомута В, подтягивают разрезную втулку гайкой А и зажимают вкладыши двумя шайбами С, после чего снимают хомут и обтачивают наружный диаметр.

Крупные вкладыши растачиваются обычно па карусельных станках. При заливке баббитом крупных вкладышей для лучшего крепления баббита у. них вытачиваются и долбятся канавки в виде ласточкина хвоста.

После расточки и обточки вкладыши поступают на заливку баббитом.

Поверхности перед заливкой баббитом предварительно очищаются от грязи и ржавчины, обезжириваются, лудятся и потом уже заливаются расплавленным баббитом.

Фиг. 625. Заливка баббитом одной половины вкладыша.

Чугунные вкладыши перед заливкой травятся слабым раствором серной или соляной кислоты и промываются в тёплой проточной воде; потом обезжириваются в растворе каустической соды или нашатыря, после чего производится полуда.

Заливка производится большей частью в вертикальном направлении по одной половине в специальной форме (фиг. 625) или обе половины заливаются вместе в приспособлении, как показано на фиг. 626.

Фиг. 626. Простое приспособление для заливки вкладышей подшипников.

Заливка методом восходящей струи с постепенным опрокидыванием ковша (фиг. 627) получается лучшего качества ввиду наличия напора горячего столба металла. Недостатком последнего метода является большой расход баббита.

В настоящее время широко применяется метод центробежной заливки, преимущество которой заключается в равномерной толщине получаемого слоя баббита, вследствие чего возможно уменьшение припуска на обработку до 2 мм.

Фиг. 627. Заливка вкладыша восходящей струёй.

Важным преимуществом этого способа является также быстрое выполнение заливки при небольшом расходе баббита по сравнению с ручной заливкой.

Так как установка для заливки баббитом занимает мало места, её можно располагать между станками, применяя в этом случае для плавки баббита электропечи.

Схема установки изображена на фиг. 628.

Фиг. 628. Схема установки для центробежной заливки подшипников баббитом.

В последнее время широко применяется заливка под давлением па специальных машинах.

Заливка производится металлом, поступающим из резервуара под давлением поршня, который получает движение вручную при помощи рукоятки или маховика.

Резервуар всё время подогревается газовой горелкой или электрической спиралью. При таком способе получается хорошее качество заливки.

Фиг.629. Зачистка плоскостей разъёма вкладыша на вертикально-фрезерном станке.

После заливки производится зачистка плоскостей разъёма на вертикально-фрезерном станке (фиг. 629), после этого производится сверление смазочных отверстий при помощи специального приспособления (фиг. 630) и сверление отверстий под контрольные штифты по кондуктору (фиг. 631) что иногда делается и до заливки вкладышей баббитом.

Далее идёт чистовая расточка и обточка вкладышей, которая производится аналогично предварительным операциям.

Фиг. 630. Сверление смазочных отверстий во вкладышах при помощи специального приспособления.

Фиг. 631. Сверление отверстий под контрольные штифты.

Обработка так называемых холодильников (скосов у плоскости разъёма) может производиться на токарном станке и расточном (фиг. 632), а также на горизонтально-фрезерном (фиг.633).

Фиг. 632 Обработка «холодильника» у вкладышей на расточном станке.

Смазочные канавки у вкладышей в единичном мелкосерийном производстве вырубаются слесарями, в средне-и крупносерийном — обрабатываются на фрезерных станках (фиг. 634), но чаще на специальных станках токарного тина с возвратно -поступательным движением суппорта при помощи копира или кривошипного механизма.

Фиг. 633. Обработка холодильников у вкладышей на горизонтально-фрезерном станке.

Фиг. 634. Фрезерование смазочных канавок у вкладышей.

На фиг. 635 показан станок для прорезки смазочных канавок токарного типа с кривошипным механизмом, который имеет возможность изменять длину хода.

Дверца А закрывает кривошипный механизм. Чистовая обработка наружной поверхности вкладыша ограничивается обточкой, и только иногда производится шлифование.

Чистовая обработка внутренней поверхности в мелко-и среднесерийном производстве обычно ограничивается расточкой и ручной шабровкой или развёрткой.

Вкладыши малых размеров иногда после окончательной расточки подвергаются развальцовке.

На фиг. 636 изображена вальцовка для вкладышей.

Фиг. 635. Станок для прорезки смазочных канавок.

В средне-и крупносерийном производствах часто применяется прошивка отверстий, а также алмазная расточка на специальных станках, отличающихся от чистовой расточки тем, что процесс ведётся при высоких скоростях; так, для чугуна при глубине резания 0,05—0,10 мм и подаче 0,03—0,06 мм скорости резания составляют 150—200 м/мин, для бронзы — 200—400 м/мин и для баббита до 1000 м/мин.

Алмазная расточка производится алмазными резцами, но в последнее время применяются резцы исключительно из твёрдых сплавов тина победит-альфа-21, РЭ-18 и др.

В настоящее время автомобильные заводы начинают применять вкладыши из стальной ленты толщиной 1—2 мм, которая покрывается тонким слоем баббита и разрезается на куски; подогретые куски загибаются па прессах, вставляются в изделие и протягиваются или развёртываются.

При таком методе получается большая экономия баббита.

Фиг. 636. Вальцовка для вкладыша.