Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Коэффициент трения пары сталь — антифрикционный чугун составляет 0,008 — 0,016 (со смазочным материалом) и 0,12 — 0,23 (без смазочного материала). Металл — полимерный м атер пал (обычно в паре со сталью или чугуном) применяют для зубчатых и червячных передач, подшипников и направляющих скольжения, винтовых передач. Пластмассы могут обеспечивать достаточно низкие коэффициенты трения и без смазочного материала от 0,15 — 0,25 (капрон, текстолит) до 0,05— 0,06 (фторопласт-4). Кроме того, полимерные материалы применяют в парах трения при средних и малых (см. т.
2, гл. 4) нагрузках. Подшипники скольжения применяют в шпиндельных узлах, а также для менее ответственных передач (опоры валов, рычагов или поводков мальтийских крестов и т. п.). В условиях жидкостного трения антифрикционные свойства материалов пары не имеют существенного значения. Однако при аварийных ситуациях, когда нарушается режим жидкостного трения, имеют большое значение антифрикционные свойства материалов. Менее ответственные опоры скольжения обычно работают в режиме граничного трения.
Критериями для оценки подшипникового материала служат коэффициент трения и допустимые нагрузочно-скоростные характеристики: давление р, действующее на опору, скорость скольжения о, параметр ро, определяющий удельную мощность трения. Допустимое значение параметра ро тем больше, чем выше способность материала к теплоотводу. Ответственные шпиндельные подшипники с и до 10 м/с и ро( (1,2 МПа м/с изготовляют из оловянных брона Бр010Ф1 и БрО10Ф0,5, а с меньшими значениями ро из бронз Бр04Ц4С17 и Бр06Ц6СЗ.
Подшипники, имеющие рп=(0,75...1) МПа.м/с и о(5 м/с, целе- 281 сообразно изготовлять из алюминиевожелезной бронзы БрАЖ9-4. Ввиду повышенной твердости бронзы необходима термическая обработка шеек вала до НЕС,>45. В отдельных случаях подшипники, работающие без ударных нагрузок, рекомендуется изготовлять из Бр05Ц5С5 и сплава на основе цинка ЦАМ 10-5. Шпиндельные подшипники скольжения в тяжелых станках, где требуется хорошая прирабатываемость, обеспечивающая передачу нагрузки на возможно ббльшую поверхность, изготовляют из свинцовистых бронз типа БрСЗО и баббитов Б83, Б16 и БН. Применение оловянных бронз в данном случае нецелесообразно вследствие их высокой стоимости, большей твердости и худшей прирабатываемости.
В системах питания допускается выполнять втулки подшипников из стали 40Х с последующей нормализацией и улучшением. Малоответственные подшипники скольжения можно изготовлять из антифрикционных чугунов АЧС-1, АЧС-3 (серые чугуны, легированные небольшими добавками И1, Мп и другими элементами) при о<2 мс ' и Р<2 МПа, твердость шейки вала должна быть 40 — 45 НКС,. Для шпиндельных подшипников антифрикционные чугуны не пригодны.
Высокоскоростные малогабаритные шпиндельные подшипники (см. т. 2, гл. 5) можно изготовлять из керамических материалов, полученных путем прессования и спекания металлических порошков с графитом. Они обеспечивают достаточно низкий коэффициент трения и без смазочного материала: железографит — 0,08 — 0,12, бронзографит — 0,03 — О,1. Для экономии цветных сплавов применяют биметаллические подшипники, у которых основа выполнена из стали или чугуна [6], а поверхность трения покрывают антифрикционным материалом, например Бр06Ц6СЗ. Толщина слоя 0,5 — 1,5 мм. Для нешпиндельных подшипников скольжения в опорах различных механизмов применяют также полимеры, например фторопласт-4.
Достоинства фторопласта — низкий коэффициент трения, высокая коррозионная стойкость. Коэффициент трения по стали (без смазочного материала) 0,04 — 0,06. Однако под нагрузкой фторопласт-4 «течет». В связи с этим он может применяться лишь при ограниченных нагрузках н скоростях.
Высокие антифрикционные свойства фторопласта целесообразно реализовать, используя его в комбинации с другими материалами в виде тонких пленок, вставок или наполнителя. Применяют также полиамиды (капрон, нейлон, тефлон), ацетальные сополимеры (СФД), а в ряде случаев и текстолит, подшипники из которых выдерживают достаточно большие нагрузки — до ро= =2,5 МПа м/с. Основным препятствием для внедрения полимеров является плохой отвод теплоты с поверхности трения и, как следствие, тепловое деформирование подшипника, а также ~увеличение размеров под действием масла. Направляющие скольжения широко применяют для перемещения суппортов, ползунов, столов и других узлов, а также в кулисных, кулачковых и других механизмах.
Основные требования к ним — высокие точность и износостойкость. Направляющие скольжения станков работают обычно в условиях малых и средних скоростей скольжения до 1 — 1,5 м/с при рабочих ходах и до 12 — 15 м/с при вспомогательных ходах (см.
т. 2, гл. 4). Наиболее характерными парами трения для направляющих являются чугун — чугун, сталь — сталь (закаленная), закаленная сталь— 282 антифрикционный чугун, металл — полимерный материал, пары трения с покрытиями, нанесенными на основную поверхность. При сочетании однородных материалов необходимо обеспечить различную твердость сопрягаемых поверхностей для того, чтобы избежать опасности схватывания. При выборе материала для направляющих следует учитывать, что во многих случаях они составляют единое целое со станиной, суппортом или столом, которые отлиты из серых чугунов — модифицированных, реже легированных.
В зависимости от марки чугуна направляющие, как правило, подвергают термической обработке, например закалке ТВЧ, или поверхностному упрочнению другими методами. Для повышения износостойкости направляющих можно применять также электроискровое легирование (путем переноса материала электрода, преимущественно анода, на обрабатываемую поверхность), хромнрование поверхности (толщина слоя 25 — 50 мкм, твердость 68— 72 Н1(С,). По зарубежным данным, при напылении на поверхность слоя молибдена или некоторых сплавов, содержащих хром, ее износостойкость повышается в 4 — 5 раз.
В последнее время применение находят направляющие со специальным покрытием в виде пасты. Так, в Германии применяют антифрнкционное покрытие фирмы 01ашап1 ввиде пасты [11], представляющей собой двухкомпонеитную пластмассу на базе эпоксидных смол с добавлением специального высококачественного антифрикционного наполнителя и отвердителя; допустимое давление обычно составляет 8 МПа, статическая прочность на сжатие 80 МПа, допустимая температура при эксплуатации 70 †2' С. В станкостроении стран СНГ для направляющих тяжелых и высокоточных станков н станков с ЧПУ применяют антифрикционные композиционные материалы на основе эпоксидных смол — эпоксидные компаунды (ЭНИМС) [7, 8] и на основе ацетальиых смол (модифицированный сополимер формальдегида СФД-ВМ-БС вЂ” в виде пластин, ТУ 6-0-1176 — 79) .
Наполненные фторопласты рекомендуются также для комбинированных направляющих скольжения-качения. Разработана технология точного формования направляющих из пастообразного (УП-5-251, ТУ 6-05-241-410 — 86) и литьевого (УП-5-250, ТУ 6-05-241-410 — 86) антифрикционных эпоксидных компаундов.
Эпоксндные компаунды применяют вместо бронзы и цинковых сплавов для изготовления накладных направляющих, они повышают их работоспособность и значительно снижают стоимость. Стальные закаленные направляющие выполняют обычно в виде планок, которые прикрепляют к чугунным или сварным стальным станинам. При малых и средних скоростях скольжения (о<1...1,5 м/с) и небольших давлениях (р(1 МПа) используют углеродистые стали (стали 45, 45Л), которые при твердости 49 — 53 НКС, обеспечивают достаточно высокую износостойкость и отсутствие молекулярного схватывания (в зависимости от сопряженной пары). Изготовление детали из стали У8 в зависимости от предварительной термической обработки и сечения дает возможность получить твердость поверхности 58 — 62 НКС„т. е.
высокую износостойкость. Высокой износостойкостью характеризуется и легированная сталь 40Х (54— 56 НКС,). Короткие накладные направляющие изготовляют также из сталей 8ХФ и ХВГ. После соответствующей термической обработки они 283 приобретают высокие износостойкость и контактную прочность. Твердость их соответственно 59 — 61 НЕС, и 61 — 63 НКС,. Из стали ХВГ изготовляют детали, на которые не действуют ударные нагрузки.
Планки из сталей 20, 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ после цементации и последующей закалки с низким отпуском приобретают твердость 57 — 66 НКС,. Для накладных направляющих применяются также азотируемые стали. Стали ЗОХЗМФ и ЗОХЗМЗФ характеризуются (после обработки) высокой усталостной и контактной прочностью, их твердость 700 †7 НЧ '(59 — 62 НКС,), толщина слоя йе менее 0,35 — 0,40 мм. Сталь 38Х2МЮА обладает высокой износостойкостью, ее твердость 820 — 950 НУ (65— 68 НЕС,). Применение сталей 40ХМФА и 40ХФА для планок направляющих обеспечивает их высокие износостойкость '(52 — 55 НКС.), усталостную прочность, вязкость сердцевины при минимальной деформации детали.
В тяжелых станках для изготовления шпиндельных подшипников и зубчатых колес иногда применяют бронзы Бр010Ф1 и БрАМц9-2, которые характеризуются антизадирными свойствами. В ряде случаев круговые направляющие столов, например карусельных станков, изготовляют из сплава на основе цинка ЦАМ10-5 и баббита Б16 в сочетании с чугунными или стальными направляющими станины.
Накладные пластмассовые (текстолит, кордоволокнит, винипласт) планки на суппорте применяют реже металлических вследствие сравнительно низкой износостойкости и малой жесткости. Для изготовления направляющих используют также полиамиды— капрон, нейлон, фторопласт Ф4К-20 (ТУ 6-05-1412 — 76) в паре с чугуном нли сталью (при повышенных требованиях к износостойкости). Фторопласт Ф4К-20 обеспечивает коэффициент трения покоя ре — — 0,05 и коэффициент кинематического трения в=0,04 [8), В высокоточных и тяжелых станках находит применение полимер Ф4К15М5 (наполненный фторопласт, ТУ 6-05-1412 — 76), выпускаемый в виде ленты толщиной 1,5 — 2 мм, наклеиваемой на направляющие, что обеспечивает при работе в паре с чугуном (закаленными чугуном и сталью) низкий коэффициент трения, демпфирование колебаний, достаточные износостойкость и жесткость (91.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
