Как подшипники, покрытые бронзой, работают в условиях высоких нагрузок и низкого уровня смазки

Рассмотрим направляющую втулку штамповочной матрицы, автоматическая смазочная линия которой выходит из строя в середине смены. Литая бронзовая втулка на том же шпинделе забивается за считанные минуты и ломается еще до истечения часа. Подшипник с бронзовой обмоткой и закладными графитовыми пробками продолжает работать до конца смены, а при разборке его радиальный износ зачастую не превышает 0,05 мм.

Именно поэтому инженеры компании Zhejiang Shuangnuo Bearing Technology Co., Ltd. (Shuangnuo) выбирают подшипники с бронзовой оболочкой для точек скольжения, которые выдерживают большие нагрузки и не могут гарантировать подачу масла. Конструкция представляет собой втулку со стальной опорой, слоем спеченной бронзы и твердыми смазочными пробками в отверстии. Не заменяет смазку; это делает потерю смазки предотвратимой.

Определение: подшипник с бронзовой оболочкой выдерживает высокое поверхностное давление через свою стальную основу, а встроенные твердые смазочные материалы поддерживают сухую передающую пленку с низким коэффициентом трения на валу.

Чем отличаются подшипники с бронзовой оболочкой

Подшипники с бронзовой оболочкой обеспечивают высокие нагрузки и низкий уровень смазки благодаря трехслойной структуре, а не из какого-либо одного материала.

Стальная основа является несущей нагрузкой. В серии FB090 полоса из низкоуглеродистой стали формируется во втулке и устанавливается с натягом. Поскольку сталь тонкая, но жесткая, подшипник передает контактное давление непосредственно на корпус. Таким образом, обернутая втулка выдерживает статические нагрузки до 250 МПа, занимая часть радиального пространства, необходимого втулке из цельной литой бронзы.

Средний слой представляет собой спеченную бронзовую матрицу толщиной обычно 0,2–0,5 мм, связанную со сталью. Он компенсирует незначительное смещение, забивает мусор и отводит тепло от трения от поверхности.

Третий компонент представляет собой набор пробок из графита или графитового соединения, запрессованных в отверстия через слой бронзы. По мере движения вала материал пробки срезается и полируется на валу, образуя передаточную пленку, которая выдерживает нагрузку при отсутствии масла.

FB090 Подшипник с бронзовой оболочкой и карманами для алмазной смазки Эта втулка с оберткой из бронзы CuSn8 обеспечивает высокую грузоподъемность и самосмазывающиеся характеристики для тяжелого машиностроения, заменяя традиционные втулки из литой бронзы, экономя при этом пространство и затраты. Посмотреть продукт →

Высокие нагрузки: стальная задняя часть выдерживает нагрузку

При высоких статических и динамических нагрузках стальная основа обеспечивает стабильность размеров; бронза управляет только поверхностью.

Подшипники класса FB090 демонстрируют типовую максимальную статическую нагрузку 250 МПа и максимальную динамическую нагрузку 140 МПа при условии жесткого цилиндрического корпуса и посадки с натягом. Та же втулка в гибком корпусе теряет большую часть этой емкости, поэтому жесткость корпуса является частью подшипниковой системы.

Характер износа следующий. При колебательных испытаниях при контактном давлении 25 МПа и скорости скольжения 0,08 м/с втулки типа FB090, работающие всухую на валу из закаленной стали, обычно демонстрируют радиальный износ 0,02–0,04 мм за 100 часов, что соответствует уровню смазанной литой бронзовой втулки и намного лучше, чем несмазанной.

Отверстие диаметром 40 мм, для которого требуется гнездо корпуса диаметром 52 мм из литой бронзы, подходит для гнезда диаметром 44 мм в виде завернутой втулки, что освобождает радиальное пространство и сокращает затраты на материал втулки примерно на 60%.

FB092 Подшипник с бронзовой оболочкой и смазочными отверстиями для использования на низких скоростях Эта самосмазывающаяся втулка, предназначенная для применений со средней нагрузкой и низкой скоростью, сохраняет масло в просверленных отверстиях, сокращает необходимость технического обслуживания и может заменить обычные цельномедные втулки с меньшими затратами. Посмотреть продукт →

Работа при низком уровне смазки: механизм трансферной пленки

При отсутствии смазки или масла подшипники с бронзовой оболочкой продолжают работать, поскольку заглушки постоянно обновляют твердую пленку на поверхности скольжения.

Материал графитовой пробки мягче бронзы, поэтому контактное давление размазывает его по валу. Через несколько минут появляется тонкая темная пленка, и между этой пленкой и бронзой происходит скольжение, а не металл по металлу. Сухое трение падает с диапазона 0,15–0,30 для сухой литой бронзы до типичных 0,06–0,12.

Пленка восстанавливается после каждого останова и перезапуска, поэтому конструкция подходит для колебательного, возвратно-поступательного и старт-стопного режимов. Свечи на основе графита расширяют диапазон эксплуатации от -40 до 200 °C, что превышает возможности большинства смазок.

Состояние вала контролирует адгезию пленки. Для нагрузок выше 50 МПа используйте вал, закаленный до твердости 45 HRC, с чистотой Ra 0,4–1,6 микрометра. Наш анализ износостойкости FB090 подробно описаны виды отказов.

Если режим работы — непрерывное вращение со скоростью выше 0,5 м/с, добавьте масло. При колебаниях, возвратно-поступательном движении или длительных периодах простоя под нагрузкой справится только с переносной пленкой.

Подшипники с бронзовой оберткой по сравнению с литой бронзой, биметаллическими подшипниками и подшипниками с футеровкой из ПТФЭ

Подшипники с бронзовой оболочкой находятся между крайностями спектра подшипников скольжения: они прочнее, чем типы с футеровкой из ПТФЭ, при ударах и загрязнениях, более устойчивы к воздействию масла, чем литая бронза, и более компактны, чем оба.

Правило выбора: выбирайте бронзовую оболочку, если подшипник должен выдерживать периодическую работу всухую, удары и попадание мусора; выбирайте биметаллический, когда масло поступает с перебоями; выбирайте покрытие из ПТФЭ только для чистого, легконагруженного скольжения; выбирайте литую бронзу только тогда, когда толстые стены обязательны.

FB094 Подшипник в обертке из бессвинцовой бронзы с уплотнительным кольцом Усовершенствованная версия FB092 с уплотнительным кольцом, предотвращающим утечку смазки и попадание грязи, обеспечивающая бессвинцовую, выдерживающую большие нагрузки, самосмазывающуюся производительность для сложных промышленных условий. Посмотреть продукт →

Где подшипники с бронзовой оболочкой зарабатывают себе на жизнь

Подшипники с бронзовой оболочкой появляются там, где тяжелые вибрационные нагрузки встречаются с прерывистой смазкой: шарнирные пальцы, направляющие стойки, цапфы цилиндров и т.п.

• Строительная и землеройная техника: шарнирные пальцы стрелы и ковша на экскаваторах и погрузчиках, подверженные воздействию пыли и длительным интервалам технического обслуживания.
• Сельскохозяйственная техника: шарниры сцепки, тяги сеялки и механизмы пресс-подборщика, которые смазываются сезонно.
• Гидравлические системы: цапфы цилиндров и втулки насоса с граничной смазкой.
• Инструменты и штампы: направляющие стойки, выталкивающие втулки и изнашиваемые пластины в штамповочных и литьевых формах.
• Погрузочно-разгрузочные работы: конвейерные ролики, паллетайзеры и крановые шкивы.
• Судоходство и шельф: люковые механизмы и оснастка, где промывочная вода удаляет жир.

Shuangnuo производит серию FB090, используя собственные методы литья из бронзы, спектроскопию на стадии плавления при каждой плавке и механическую обработку на парке из более чем 80 станков с ЧПУ. Производство материалов под заказ в первый раз сокращает время выполнения заказов на изделия метрических и нестандартных размеров.

Возможность отслеживания, имеющая значение для закупок: собственный контроль плавления и отчеты о механических испытаниях третьих сторон имеют значение, когда подшипник выдерживает давление 250 МПа в точке контакта.

Подшипники, покрытые бронзой, не заменяют смазку; они делают потерю смазки предотвратимой. Конструкторы получают меньший корпус, более простую схему смазки и машину, которая выдерживает пропущенный интервал обслуживания вместо того, чтобы разрывать вал. Чтобы оценить FB090 для конкретного режима работы, используйте предел PV в качестве первого параметра, затем проверьте жесткость корпуса и обработку вала.

Часто задаваемые вопросы