Современные подшипники

В качестве материалов могут применяться:

- керамические компоненты, обеспечивающие минимальные деформации в процессе работы при любых скоростях;

- металлические сплавы;

- неметаллические материалы.

В машиностроении принято подразделять все подшипники на два основных вида:

- качения, в которых сила трения незначительна, поскольку происходит минимальный контакт воспринимающих нагрузку деталей (к ним относятся шариковые и все разновидности роликовых);

- скольжения, с максимальной поверхностью соприкосновения и повышенным трением, способные воспринимать значительные нагрузки.

Для обеспечения наилучших результатов металлические детали подшипников могут проходить дополнительные виды обработки, изменяющие свойства металлов. Чаще всего применяется один или несколько видов термической или химической обработки поверхностей.

Детали, вращающиеся с частотой свыше 10 000 об/мин, требуют применения более сложных устройств, таких как магнитные подвесы, обеспечивающих полное отсутствие вибраций в процессе работы. При этом отсутствуют зоны трения и вращение контролируется электронным устройством, обеспечивающим отсутствие дисбаланса.

Технологии изготовления подшипников скольжения

Подшипники скольжения предназначены для работы с механизмами, испытывающими резкие или ударные нагрузки, равномерно распределяемые по всей площади. Для изготовления трущихся поверхностей служат такие материалы, как:

- баббиты различных марок (сплавы, в основе которых олово или свинец), наносимые на поверхность из стали или чугуна;

- чугуны;

- цветные металлы;

- металлокерамика;

- влагостойкие неметаллы (фторопласт, резина и некоторые пластиды).

Подшипники скольжения с баббитовым покрытием

Для изготовления подшипников с баббитовым покрытием, методом отливки изготавливаются заготовки из стали или чугуна. Полученные детали обрабатываются на токарных станках до заданных размеров, наносятся канавки, служащие для закрепления баббита.

По окончании механической обработки производят обезжиривание поверхностей с помощью едкого натра. Следы окисления (ржавчину) удаляют путем травления соляной кислотой в течение строго определенного технологическим процессом времени.

Подготовленная деталь помещается в формовочное приспособление, нагревается до необходимой температуры и заливается расплавленный баббит. По окончании заливки деталь проверяется на наличие дефектов и проходит механическую обработку на токарном станке (обточка под окончательный размер, нанесение смазывающих канавок, шлифовка).

Чугунные подшипники

Получили распространение в низкоскоростных узлах, не требующих высокой точности и не получающих ударной нагрузки. Производятся методом отливки чугуна в формы с последующей механической обработкой на токарном станке. Единственным преимуществом таких подшипников является низкая стоимость.

Производство подшипников из цветных металлов

Производятся как цельнометаллические подшипники, выполненные путем отливки с последующей механической обработкой, так и на основе чугуна или стали. Для получения подшипников с покрытием из цветных металлов применяются современные технологии, например, напыление методом взрыва. Такая технология способна заменить устаревший способ нанесения антифрикционных составов, предусматривающий гальванизацию (химический процесс, с большим количеством вредных газов).

Стальная полоса помещается во взрывную камеру, где осуществляется напыление антифрикционного слоя при детонации специально подготовленной газовой смеси. При взрыве происходит резкое повышение температуры и напыляемый порошок получает ускорение, достаточное для образования биметаллического покрытия со сталью. Технология детонационного напыления также позволяет соединять металлы с керамикой, фторопластом и другими материалами, несовместимыми в обычных условиях.

Металлокерамические подшипники

Получили распространение для обеспечения надежной эксплуатации оборудования, работающего в условиях недостаточной смазки на небольших скоростях. Для производства применяют метод спекания порошков под высоким давлением. Наиболее часто спекают железо или бронзу с графитом, свинцом, медью, оловом. Соединения кремния (карбид и нитрид кремния) обладающий высокой жесткостью и низкой пластичностью применяется для изготовления устойчивых к повышенным температурным воздействиям деталей.

В зависимости от зернистости порошков меняются свойства получаемых материалов. Чем крупнее спекаемые частицы, тем меньше трение поверхностей подшипника и выше антифрикционные свойства.

Производство подшипников качения

Современные подшипники качения могут изготавливаться в нескольких комплектациях, значительно отличающихся сферами применения:

- керамические;

- гибридные;

- стальные.

В керамических подшипниках все детали изготавливаются методом спекания порошков оксидов кремния или циркония под давлением. Для получения наиболее плотного и равномерного состава, в процессе формовки осуществляется вибрационное воздействие. Полученные детали проходят механическую обработку и собираются в подшипник.

В гибридных подшипниках для изготовления внутренней и наружной обойм применяется сталь, а детали качения (ролики или шарики) выполняются из керамики. Сталь, применяемая для изготовления таких подшипников, обладает высокой жесткостью, а керамические тела качения обеспечивают минимальное трение в процессе эксплуатации.

Технология производства стальных деталей для подшипников состоит из нескольких этапов:

- изготовление основы (методом горячей штамповки сепараторов или отливки обойм);

- предварительной подготовки, обеспечивающей соблюдение размеров;

- термической обработки, при которой сталь получает необходимые качества;

- шлифования и промывки деталей.