Микрогеометрия несущих поверхностей подшипников скольжения

Микрогеометрия несущих поверхностей подшипников скольжения

Микрогеометрия несущих поверхностей подшипников скольжения

В тяжелонагруженных опорах валам, независимо от твердости подшипникового материала, целесообразно придавать повышенную твердость посредством закалки с нагревом ТВЧ (HRC 55—58), цементации, сульфоцианирования (HRC 58—60), диффузионного хромирования (HV 800—1000), азотирования (HV 1000—1200). Наряду с повышением износостойкости эти способы увеличивают сопротивление усталости и снижают концентрацию напряжений на участках переходов и расположения смазочных отверстий.

Валы рекомендуется шлифовать так, чтобы окружные скорости шлифовального круга и вала при его эксплуатации совпадали по направлению, а полировать валы целесообразно в обратном направлении.

Для чистовой обработки валов применяют полирование, суперфиниширование, накатывание и алмазное выглаживание. Выглаживание производят на токарных станках закругленным алмазным инструментом (радиус закругления     R = 1,5—3 мм) при s = 0,03—0,05 мм/об, v = 20—50 м/мин и нагрузке на инструмент 200—400 Н.

Почти все подшипниковые материалы (за исключением антифрикционных чугунов) не поддаются шлифованию. Чистовую обработку подшипников производят тонким растачиванием, развертыванием, калибрующим протягиванием, алмазным выглаживанием. Эти способы обеспечивают параметры шероховатости поверхности Ra = 0,08—0,32 мкм.

Тонкослойные гальванические и пластмассовые покрытия механической обработке не подвергают.

При неупорядоченном расположении микронеровностей, получающемся при обычных способах обработки, существует оптимальное значение параметра шероховатости Ra = 0,08—0,63 мкм. Увеличение шероховатости уменьшает несущую способность вследствие возрастания утечки масла через впадины между микронеровностями. Уменьшение шероховатости снижает маслоудерживающую способность поверхности и повышает склонность к схватыванию и заеданию. Главное значение, однако, имеет не высота микронеровностей, а их форма и расположение.

Неблагоприятны профили с острыми гребешками и впадинами (рис. 695, а, обработка резанием), несколько лучше — с притупленными гребешками (вид б) (суперфиниширование, обкатывание), еще лучше — волнистые поверхности с плавными очертаниями (вид в, алмазное выглаживание).

Микрогеометрия несущих поверхностей подшипников скольжения

Оптимальными являются профили с развитой гладкой несущей поверхностью, пересеченной маслоудерживающими микроканавками (вид г) или углублениями (вид д), которые обеспечивают питание маслом в периоды недостаточной подачи (пуск), способствуют распределению масла по поверхности и предотвращают схватывание и заедание. Размеры микроуглублений определяются условием достаточной маслоемкости. Суммарную площадь накопительных карманов делают равной 20—30% общей поверхности, глубину доводят до 5—10 мкм. Таким образом, номинальная шероховатость поверхности, определенная на основе величин Rа, увеличивается по сравнению с обычно рекомендуемыми значениями (формально до Ra = 0,63—2,5 мкм), несмотря на то, что несущая способность поверхности возрастает.

Маслоудерживающий рельеф по виду (г) создают виброобкатыванием предварительно обработанных поверхностей до параметров шероховатости Ra = 0,02—0,08 мкм с помощью закругленного алмазного инструмента (Rz = 1,5—2 мм), которому наряду с движением продольной подачи (s = 0,8—1,2 мм/об) придают продольные колебания с амплитудой 1—1,5 мм. В результате на поверхности образуется сетка винтовых синусоидальных канавок, которые в зависимости от подачи и амплитуды колебаний могут располагаться эквидистантно (вид e), соприкасаться (вид ж) или пересекаться (вид з). Инструмент устанавливают в подпружиненной державке; ширина и глубина канавок регулируется силой затяжки пружины.

Этот способ позволяет создать регламентированный микрорельеф с оптимальными для данных условии работы параметрами.

Замкнутые ячеистые углубления (вид д) обладают тем преимуществом, что не сообщают зоны высокого и низкого давления подшипника и, следовательно, не снижают его гидродинамическую несущую способность. Их получают, придавая инструменту радиальные колебания, в результате чего на поверхности образуются строчечные спиральные канавки (вид и). Другой способ — выдавливание ячеек роликовыми накатниками с закругленными выступами (вид к).

Замкнутые ячейки можно без ущерба для несущей способности подшипника делать глубиной до нескольких десятых миллиметра.

Продольные канавки (вид л), получаемые профильным протягиванием, увеличивают торцовое истечение масла и наряду с маслораспределительными функциями служат для охлаждения подшипника.

Маслоудерживающую способность электролитических покрытий можно увеличить путем пористого осаждения (с периодическим изменением направления тока).

Маслоудерживающий рельеф на валах можно создать дозированной дробеструйной обработкой.