CC BY-NC
22
СЕКЦИЯ 9. ПОДВОДНЫЕ ДОБЫЧНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
DOI: 10.24937/2542-2324-2021-1-S-I-335-337 УДК 621.822.1-036
А.И. Динцер, А.В. Стукач
СПбГМТУ, Санкт-Петербург
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ
ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ
ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УГЛОВ ТРЕНИЯ
В статье рассмотрена возможность применения полимерных материалов для подшипников скольжения в виде монолитных пластмассовых вкладышей и тонкослойных полимерных пленок. Таким образом появляется возможность создания металл-полимерных пар трения. Отмечены положительные моменты таких узлов трения.
Ключевые слова: полимерные подшипники скольжения, адгезия полимерных соединений, втулки, полимеры, узлы трения.
Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
SECTION 9. SUBSEA PRODUCTION SYSTEMS
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-335-337 UDC 621.822.1-036
A.I. Dintcer, A.V. Stuckach
St. Petersburg State Marine Technical University, St. Petersburg
APPLICATION OF METAL-POLYMER PLAIN BEARINGS FOR HEAVILY LOADED FRICTION ANGLES
The article considers the possibility of using polymer materials for plain bearings in the form of monolithic plastic inserts and thin-layer polymer films. Thus, it is possible to create metal-polymer friction pairs. Positive aspects of such friction units are noted.
Key words: polymer plain bearings, adhesion of polymer compounds, bushings, polymers, friction units.
Authors declare lack of the possible conflicts of interests.
Полимерные подшипники скольжения являются новейшей разновидностью рассматриваемого класса. Появлению и последующему развитию способствует стремительное развитие машиностроения (повышение механических давлений из-за более трудных конструкций двигателей, увеличение диапазона температур, в связи с чем проводится более тщательный расчет на нагрев). В начале двадцатого века теоретически был произведен расчёт по определению необходимых свойств, удовлетворяющих возрастающим требованиям, к сожалению, на дан-
ный момент, ни в природе, ни искусственно не существует сплава, имеющего необходимые показатели (к ним относится: низкий вес, пониженные антифрикционные свойства, низкая теплопроводность, химическая инертность). Этот факт определил направление изучения применения полиамидов в подшипниках [1].
С двадцать первого века, было проведено множество опытов и разработок различными странами (США, РФ, Япония, Австрия) и независимыми организациями (8КБ - мировая организация по
Для цитирования: Динцер А.И., Стукач А.В. Применение металлополимерных подшипников скольжения для тяжелонагруженных углов трения. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; Специальный выпуск 1: 335-337.
For citations: Dintcer A.I., Stuckach A.V. Application of metal-polymer plain bearings for heavily loaded friction angles. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; Special Edition 1: 335-337 (in Russian).
А.И. Динцер, А.В. Стукач
Применение металлополимерных подшипников скольжения для тяжелонагруженных углов трения
F2,a2
ЙВГ-:
F\,a\
MU-um^V
щр
I
¿>ЗЙ?1
Рис. 1. Схема подшипникового узла с применением наполненного полимера;срединный подшипник: d1 - диаметр вала в зоне трения; d2 - наружный диаметр подшипника; D - наружный диаметр корпуса подшипника; l - длина подшипника; L1 и L2 - длина вала с интенсивным теплообменом в левую и правую сторону от подшипника соответственно
производству и разработке подшипников) [2]. Ближе всего к получению необходимого результата подобралась компания Federal-Mogul. Было разработано уникальное полимерное покрытие IROX и IROX 2, сочетающее металлические, неметаллические включения и твёрдые смазывающие вещества, заключённые в композитную основу, увеличивающее срок службы более чем в 5 раз в различных ситуациях. Этот материал отличается увеличенной демпфирующей способностью к ударным нагрузкам, для получения предъявляемых параметров используется специальный технологический процесс (проводится первоначальная пескоструйная обработка, затем после очистки помещается в вращающиеся «колонны» для последующего нагрева до 60 °C и нанесения покрытия изнутри на нагретую поверхность, это проводится для наиболее равномерного распределения полиамидной пленки).
В
D>
dL
5 о о о о о о
о°о°о°о°о°о°с
T7777i
D0-
Рис. 2. Гладкая втулка, малообслужваемая: 1 - смазочные карманы, 2 - плоскость разъема
Полимерные материалы позволяют решать ряд технических задач, направленных на повышение надежности работы и увеличение срока службы оборудования, обладают повышенными антифрикционными свойствами при работе в узлах трения без подачи смазки [3, 4, 5]. Их широкое использование сдерживается тем, что они имеют низкую теплопроводность и, как следствие этого, невысокую теплостойкость, а при повышенных температурах - низкую износостойкость.
Однако, для узлов трения важен отвод теплоты через (как пример) металлический вал, и через корпус подшипника [7], причем отношение количества теплоты, выделившегося на подшипнике к передаваемой в окружающую среду теплоте будет характеризовать температуру антифрикционного слоя - один из ключевых параметров для рассматриваемой темы.
Схема со втулкой наполненной полимером в подшипниковом узле представлена ниже (рис. 1).
По предложениям Ф.В. Пожарникова, А.В. Уси-кова, А.И. Серебрянского [6] предложено включить металлический наполнитель в структуру полимерного подшипника скольжения. Для этого можно использовать графит, дисульфид молибдена, медь, свинец, титан или бронзу. Однако применять титан, свинец экономически невыгодно, из-за чего вводится металлическая стружка из малоуглеродистой стали в качестве наполнителя. Ранее для этого использовали металлические каркасы, сетки и т.д., которые армировали подшипник и одновременно способствовали отводу теплоты из зоны контакта.
Именно поэтому в современном машиностроении большое распространение получили полиамидные пленки, которые при сцеплении поверхностей с подшипником запускают процесс адгезии - межмолекулярного силового взаимопроникновения, что значительно укрепляет контакт и приводит к исчезновению границы между фазами, появлению спайки.
Примером можно привести полиамидную втулку, малообслуживаемую [2], производимую компанией Schaeffler Я^кМ (рис. 2).
Для такой втулки, как можно видеть из рисунка, адгезия и долговечность намного лучше, так как наличие смазочных карманов удерживает наносимую пленку и не дает перегреваться материалу, потому что имеется дополнительное отверстие (диаметром ёЬ).
Актуальной проблемой остается диагностика материала на выделение энергии при трении и получении более универсального состава полиамидов.
336
Труды Крыловского государственного научного центра. Специальный выпуск 1, 2021
A.I. Dintcer, A.V. Stuckach Application of metal-polymer plain bearings for heavily loaded friction angles
Для достижения поставленных задач не прекращаются исследования и в скором будущем может появиться именно тот полиамид, способный сочетать все вышеперечисленные свойства.
Список использованной литературы
1. Стукач А.В., Соловьев А.А. Прочность и адгезия наполненных порошками и фуллереном С60 полиамидов. СПб.: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений. 2020. С. 218.
2. SKF. Подшипники скольжения [Электронный ресурс] // SKF: [сайт]. URL: https//www.skf.com/ru/ products/plain-bearings.
3. Альшиц И.Я., Анисимов Н.Ф., Благов Б.Н. Проектирование деталей из пластмасс: справочник. М.: Машиностроение, 1969. 243 с.
4. Основы трибологии: (трение, износ, смазка): учебник для техн. вузов / А.В. Чичинадзе [и др.]; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2001. 664 с.
5. Платонов В.Ф. Подшипники из полиамидов. М.: Машгиз, 1967. 111 с.
6. Пошарников Ф.В., Серебрянский А.И., Усиков А.В. Исследование вращательного процесса трения в подшипниках скольжения лесообрабатывающего оборудования // Лесотехнический журнал. 2011. № 2(2). С. 92-95.
7. Пошарников Ф.В., Усиков А.В. Снижение температурной напряженности в подшипниках скольжения с полимерными антифрикционными материалами // Учен. записки ПетрГУ. Сер.: «Естественные и технические науки». 2010. № 8(113). С. 76-78.
Поступила / Received: 15.11.21 Принята в печать / Accepted: 08.12.21 © Динцер А.И., Стукач А.В., 2021
