Тарасенко_Материалы для поршневых двигателей (831918), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Эти сплавы превосходят стали по усталостнойпрочности и износостойкости, а также менее чувствительны к концентраторам напряжений, которые в большом количестве присутствуют в таких деталях, как коленчатые валы.71Валы из высокопрочных чугунов марок ВЧ 70 и ВЧ 100 подвергают либо закалке и высокому отпуску для получения сорбита,либо нормализации для получения структуры зернистого перлита.Для упрочнения шеек чугунных коленчатых валов (как и стальных)используют поверхностную индукционную закалку с последующим низким отпуском.
В результате такой термообработки твердость поверхностного слоя повышается до 47. . .52 НRC.5. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ5.1. Условия работы подшипников скольженияи требования к материаламПодшипник скольжения — это опора или направляющая, поповерхности которой скользит цапфа (опорная поверхность вала).Подшипник скольжения может быть деталью или отдельным вкладышем, заливаемым на опорную поверхность.Основное требование к материалам, из которых изготовляютподшипники, — антифрикционность.Антифрикционность — способность материала обеспечиватьнизкий коэффициент трения (низкие потери на трение) между валом и подшипником и, следовательно, малую скорость изнашивания сопряженных деталей, а также скольжение без заедания прилюбых нагрузках и скоростях.Антифрикционность скольжения зависит от комплекса физических, химических и механических свойств материала подшипника.Физические свойства:• низкая температура плавления (для удобной заливки вкладыша на опорную поверхность);• высокая теплопроводность (для снижения возможности повышения температуры на поверхности контакта «подшипник —вал»);• хорошая смачиваемость смазкой и удержание ее на поверхности контакта;• низкий коэффициент термического расширения.Химические свойства:• коррозионная стойкость в среде масел или в другой рабочейсреде;73• способность образовывать на поверхности защитные пленки.Механические свойства:• износостойкость;• пластичность (для лучшей прирабатываемости к поверхностивала);• прирабатываемость — способность при трении легко пластически деформироваться и увеличивать площадь поверхности фактического контакта, что снижает местное давление и температуруна поверхности подшипника;• твердость, достаточная для вкладыша как опоры вала, но невызывающая сильного износа самого вала.Кроме указанных свойств материалы для подшипников скльжения должны иметь специфическую гетерофазную структуру, состоящую из матрицы и равномерно распределенных в ней крупныхвключений.
По этому структурному признаку материалы для подшипников скольжения подразделяют на два типа: 1) материалы смягкой основой и твердыми включениями; 2) материалы с твердойосновой и мягкими включениями (рис. 5.1).Назначение твердой фазы — быть опорой для вала при вращении, обеспечивать износостойкость и восприятие сравнительновысоких удельных давлений.Рис. 5.1.
Схема структур сплавов для подшипников скольжения74Мягкая фаза в нормальных условиях работы изнашивается быстрее, прирабатывается к валу и образует сеть каналов (микрорельеф), удерживающих смазочный материал. В случае форсированных режимов она должна размягчаться и предупреждать повреждение сопряженных поверхностей. Размягчение увеличиваетплощадь поверхности контакта подшипника с сопряженной деталью, способствует снижению удельной нагрузки и предотвращаетсхватывание. При тяжелых режимах трения мягкая фаза служиттвердым смазочным материалом, а также может плавиться и некоторое время выполнять роль жидкой смазки.В качестве материалов для подшипников скольжения применяют сплавы различных групп, неметаллы и КМ, основная характеристика которых — коэффициент трения при работе со смазочнымматериалом — варьируется в пределах 0,004.
. .0,016 (табл. 5.1):• баббиты (сплавы на основе олова, свинца);• сплавы меди (бронзы и латуни);• специальные антифрикционные чугуны;• комбинированные подшипники типа «металл — металл» и«металл — неметалл»;• металлокерамические материалы (бронзографит, железографит);• пластмассы (текстолит, фторопласт-4, древесные пластики идр.).Таблица 5.1Материалы подшипников скольжения и их свойстваКоэффициент трениябез смазкисо смазкойТвердость,НВБаббиты0,07. . .0,120,004. . .0,00630. .
.32Бронзы0,10. . .0,200,004. . .0,00925. . .100МатериалАлюминиевый сплав АО9-20,10. . .0,150,00830Антифрикционныечугуны0,12. . .0,230,008. . .0,016160. . .2200,15. . .0,25–35Текстолитсерые755.2. БаббитыБаббиты — легкоплавкие антифрикционные сплавы на основеолова или свинца. Основными легирующими элементами в баббитах являются сурьма и медь. Баббиты применяют для заливкивкладышей подшипников скольжения в различных машинах.По сравнению с другими антифрикционными материаламибаббиты обладают высокими антифрикционными свойствами, ониотлично прирабатываются и выдерживают высокие скорости и нагрузки. По материалу основы баббиты подразделяют на оловянные(оловянистые), свинцовые и свинцово-кальциевые.Оловянные баббиты являются лучшими подшипниковымисплавами и применяются для заливки наиболее ответственныхподшипников паровых турбин, компрессоров, дизелей и другихтяжело нагруженных установок, работающих со смазкой при высоких скоростях скольжения, а также испытывающих ударныенагрузки.Марки оловянных баббитов немногочисленны.
Они маркируются буквой Б и числом, равным среднему содержанию оловав сплаве: Б88, Б83, Б16. Например, баббит марки Б83 содержит83 % Sn, а также 11 % Sb и 6 % Сu. Мягкой матрицей являетсятвердый раствор меди и сурьмы в олове, а твердыми фазами — двахимических соединения SnSb (крупные ограненные кристаллы нарис. 5.2) и Cu3 Sn (звездчатые кристаллы на рис.
5.2). Таким образом, сурьма упрочняет мягкую основу баббитов, а также создаетРис. 5.2. Микроструктура баббита Б83 (cправа — схематическое изображение микроструктуры)76включения высокой твердости. Добавка меди дополнительно увеличивает твердость оловянных баббитов в результате образованиятвердых включений интерметаллического соединения.С увеличением содержания олова в баббитах улучшаются ихфизические свойства: снижается ТКЛР, увеличивается теплопроводность; это приводит к снижению износа и повышению удельной мощности трения, которая имеет максимальные значения убаббита Б88 (88 % Sn). В связи с этим баббит Б88 применяется дляизготовления подшипников, работающих при больших скоростях ивысоких динамических нагрузках, таких, как подшипники быстроходных и среднеоборотных дизелей. Для подшипников, работающих при больших скоростях и средних нагрузках, например дляподшипников малооборотных дизелей, применяют баббиты Б83.По сравнению с баббитами на основе свинца износ оловянных баббитов в 2 раза меньше.
Недостатком оловянных баббитовявляется их дороговизна, обусловленная высоким содержанием дефицитного олова.Cвинцовые баббиты более дешевые, поскольку они содержатолово только как легирующий элемент (5,5. . .17 %). Их применяютв менее ответственных случаях, так как они уступают оловяннымбаббитам по механическим и антифрикционным свойствам, а также по коррозионной стойкости.
Наиболее простой по химическомусоставу баббит Б16 (16 % Sn, 16 % Sb, 2 % Cu) имеет повышеннуюхрупкость и применяется только для спокойных условий работыбез динамических нагрузок.Свинцово-кальциевые баббиты — наиболее дешевые из всехбаббитов. К ним относятся сплавы на основе свинца с небольшими добавками кальция и натрия — баббиты марок БКА, БК2.
Такиебаббиты имеют высокие антифрикционные свойства, но сопротивление усталости у них ниже, чем у других сплавов. Их применяютв механизмах, работающих со средними нагрузками и среднимискоростями скольжения, например в автотракторных двигателях.Все баббиты имеют существенный недостаток — низкое сопротивление усталости, что ухудшает работоспособность подшипника.
В связи с небольшой прочностью баббиты могут успешно эксплуатироваться только в подшипниках, имеющих прочныйстальной (чугунный) или бронзовый корпус. Обычно тонкостен77ные подшипниковые вкладыши автомобильных двигателей изготовляют штамповкой из биметаллической ленты, полученной налинии непрерывной заливки.5.3. Медные сплавыВ качестве антифрикционных сплавов применяют бронзы (оловянные и безоловянные) и латуни. Бронзы сочетают антифрикционные свойства с высокой теплопроводностью, выносливостью исопротивлением ударным нагрузкам.
К основным маркам антифрикционных бронз относятся оловянистая БрО10Ф1, оловянноцинковая БрО10Ц2, оловянно-свинцово-цинковая БрО5Ц5С5, свинцовистая БрС30.Подшипники изготовляют из бронзы в монометаллическом ибиметаллическом исполнении. Для монометаллических подшипников используют оловянистые бронзы. Для биметаллических подшипников в качестве антифрикционного слоя употребляют бронзы,содержащие повышенное количество свинца без олова, — БрС30.Структура бронзы БС30 отлична от структуры баббитов: матрица(твердый раствор свинца в меди) является твердой, а включения(частицы Pb) — мягкими.
Эта мягкая составляющая при тренииобразует тонкую пленку на поверхности шейки стального вала,защищающую его от повреждения. Бронза БС30 отличается высокой теплопроводностью: в 4 раза более высокой, чем у остальныхбронз.5.4. Антифрикционные чугуныАнтифрикционные чугуны применяют для механизмов, работающих с высокими нагрузками и малыми скоростями скольжения,таких, как стационарные и судовые ДВС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
