Торцевые керамические подшипники скольжения и технологические процессы их изготовления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

научно-исследовательская работа

Торцевые керамические подшипники скольжения и технологические процессы их изготовления

Выполнила

Политова В.в.

Введение

Качество и эффективность современного оборудования во многом определяются его сроком службы и надежности. Увеличение сроков службы ведёт к уменьшению затрат на ремонт, обслуживание, производство нового оборудования. Одним из основных факторов, влияющих на безопасность, долговечность, ремонтопригодность оборудования, является работоспособность подшипников.

В настоящее время возможности используемых в подшипниковой промышленности литых деформируемых сплавов в части повышения триботехнических свойств полностью исчерпаны. В то же время довольно значительная (и по качеству и по объему) номенклатура деталей подшипников требует создания и освоения, хотя бы в опытно-промышленном масштабе, материалов с высокими антифрикционными свойствами, которые бы сохранялись при высоких температурах 1100-1300°К, в условиях граничной смазки или ее отсутствия (например в вакууме), в коррозионных средах (кислотных или щелочных).

Основными требованиями, предъявляемыми ко всем антифрикционным материалам, являются минимальный коэффициент трения и высокая износостойкость. Эти свойства определяют минимальные потери энергии в узлах трения и максимальный срок их службы.

Перечисленные обстоятельства не позволяют создать универсальный материал подшипников для работы в разных условиях применения. Отсюда возникает необходимость разработки различных материалов для конкретных условий, в которых они будут эксплуатироваться .

Одним из таких материалов, удовлетворяющих большинству вышеперечисленных требований, является керамика, которая может найти широкое применение в узлах трения скольжения и качения. Преимущество керамики в этом случае состоит в том, что в силу низкой (по сравнению с металлами) плотности ее применение в подшипниках дает выигрыш в массе до 60% . Применение вместо стальных деталей значительно более легких керамических очень часто решает проблему создания высокооборотных, теплостойких и долговечных подшипников за счёт снижения центробежных сил и износа. Высокая твердость и возможность выдерживать температуры до 1300°К позволяют увеличить срок службы керамических подшипников по сравнению со стальными в 100 раз и работать при этом без смазки. Химическая инертность, радиационная устойчивость, высокие диэлектрические свойства и отсутствие магнетизма у керамических материалов позволяют использовать подшипники из них в аппаратах для перекачки крови, пищевом и химическом производствах, атомных, силовых установках, а также в установках, где требуется наиболее надежная электрическая изоляция. Наибольший эффект использования керамических подшипников дает их применение в точных и навигационных приборах, в оборонной промышленности, например, в гироскопах, а также в высокооборотных машинах-турбинах, компрессорах, обрабатывающих центрах .

Цель работы. Разработать и изготовить из керамических материалов подшипники скольжения. Провести их испытание в условиях агрессивной среды.

Научная новизна. Разработаны методики изготовления и изучения триботехнических характеристик деталей подшипников скольжения, изготовленных из керамических материалов методом холодного двустороннего прессования порошков с последующим спеканием их в вакууме. Отработаны методы и режимы механической обработки спеченных заготовок.

Техническая керамика

подшипник скольжения керамический прессование

К началу 21 века керамические и твердосплавные материалы прочно вошли в жизнь машиностроительной индустрии.

Сложно представить современное производство практически во всех отраслях промышленности без использования изделий из керамики и твердого сплава.

Сфера их использования необычайно широка, однако имеет одну отличительную черту - это наиболее жесткие условия эксплуатации в каждом конкретном производстве, в которых ни один другой материал не может обеспечить необходимых показателей и достаточного ресурса.

К керамическим материалам традиционно относят карбиды, бориды, оксиды и нитриды элементов 2-4 групп 3-6 периода таблицы Менделеева.

Наиболее известные материалы и примеры их применения приведены в таблице.

Материал	Применение
Оксид алюминия (Al2O3)	футеровка различного мелящего и химического оборудования, торцовые уплотнения, изоляторы, фильеры, горелки и т.п.
Карбид кремния (SiC)	торцовые уплотнения, подшипники скольжения, сопла, горелки, коррозионно- и износостойкие элементы оборудования и т.п.
Нитрид кремния (Si3N4)	подшипники качения, элементы клапанов и задвижек, коррозионно- и износостойкие элементы оборудования и т.п.
Диоксид циркония (ZrO2)	футеровка различного мелящего и химического оборудования, коррозионно- и износостойкие элементы оборудования, режущий инструмент, биокерамика, огнеупоры и т.п.
Твердые сплавы (на основе WC, TiC)	обрабатывающий, буровой, дорожный инструмент, высадочные матрицы, элементы пресс-форм и штампов, ножи и футеровка дробильного и мелящего оборудования, фильеры и т.п.

Подробную информацию о каждом из данных материалов Вы можете получить на специализированных страницах нашего сайта.

Внедрение керамических и твердосплавных материалов или изделий из них в производство отнюдь не тривиальный процесс. Простая замена традиционно используемых материалов на керамику без учета особенностей технологии ее производства и уникальных свойств, присущих каждому виду (и даже подвиду) керамики и твердого сплава в подавляющем большинстве случаев не даст ожидаемого результата. Только совместная работа конструкторов-разработчиков агрегатов, работников эксплуатационных служб и специалистов в области технической керамики и твердых сплавов обеспечит наиболее экономичное и эффективное решение острых производственных проблем.

Наши специалисты готовы в тесном сотрудничестве с заказчиками провести весь цикл внедренческих работ от разработки принципиальных технических решений и конструкций до поставки и внедрения изделий из керамики и твердых сплавов в производственные процессы.

Карбид кремния

Карбид кремния (SiC) обладает исключительным набором свойств, таких как:

· Высокая твердость (3-й после алмаза)

· Высокая теплопроводность

· Отличная коррозионная стойкость

· Низкий коэффициент термического расширения

· Низкая плотность

· Полупроводниковые свойства

· Сохранение прочности в широком диапазоне температур

· Низкий коэффициент трения

Все эти сочетания делают материал не заменимым при изготовлении трибологических узлов, коррозионностойких, износостойких и термостойких изделий для самых различных отраслей промышленности.

Основные области применения:

· Кольца торцовых уплотнений

· Подшипники скольжения различных насосов

· Сопла и форсунки

· Горелки

· Нагреватели

· Валы экструдеров (шнеки)

· Элементы клапанов и запорной арматуры

· Сортировочные колеса различной измельчительной техники

· Лопатки и рабочие органы турбин и насосов

· Огнеупорные изделия

· Полупроводники

Различают два основных типа карбида кремния:

· Реакционносвязанный карбид кремния (SCR-Si1, SCR-Si2). В составе материала присутствует свободный кремний. Этот материал более дешев, но не рекомендуется для применений в щелочах

· Спеченный карбид кремния (SCR-S). Чистый карбид кремния. Более дорогой, но универсальный материал. Рекомендуется для всех сред.

Основные свойства материала

Свойства	Торговая марка
	SCR-Si1	SCR-Si2	SCR-S
Состав	SiC+Si	SiC+Si+C	SiC
Плотность, г/см3	3,05-3,07	3,00-3,05	3,10-3,15
Открытая пористость, %	0	0	2
Твердость, ГПа	25-30	25-30	25-30
Прочность при изгибе, МПа	320-350	270-300	380-410
Прочность при сжатии, МПа	3300-3500	2800-3100	3300-3800
Теплопроводность при 20-100°С, Вт/мК	110-120	100-130	100-110
Коэффициент линейного термического расширения при 20-1000°С, 10-6К-1	3,4-4,9	3,5-5,0	3,0-4,6
Максимальная температура эксплуатации:- Окислительная среда- Восстановительная среда	13501350	13501350	15001800

Оксид алюминия

Оксид алюминия (Al₂O₃) обладает исключительным набором свойств, таких как:

· Высокая твердость

· Хорошая теплопроводность

· Отличная коррозионная стойкость

· Низкая плотность

· Сохранение прочности в широком диапазоне температур

· Электроизоляционные свойства

· Не высокая стоимость относительно других керамических материалов

Все эти сочетания делают материал не заменимым при изготовлении коррозионностойких, износостойких, электроизоляционных и термостойких изделий для самых различных отраслей промышленности.

Основные области применения:

· Футеровка мельниц, гидроциклонов, бетономешалок, экструдеров, транспортеров, труб и прочего изнашиваемого оборудования

· Кольца торцовых уплотнений

· Фильеры, проводки, направляющие

· Подшипники скольжения, валы и футеровка проточных частей химических насосов

· Мелящие тела

· Части бумагоделательного оборудования

· Горелки

· Насадки экструдеров (керны)

· Тигли

· Элементы клапанов и запорной арматуры

· Сопла для аппаратов аргонно-дуговой сварки

· Электроизоляторы

Существует несколько модификаций оксида алюминия в зависимости от содержания основной фазы и примесей, которые отличаются прочностью и химической стойкостью

Основные свойства материала:

Свойства	Торговая марка
	ALOX-AP-1	ALOX-AP-2	ALOX-HP-1	ALOX-HP-2
Состав	Al2O395-97%	Al2O394-96%	Al2O398-99,6%	Al2O398-99%
Плотность, г/см3	3,65-3,75	3,6-3,7	3,8-3,9	3,8-3,85
Открытая пористость, %	0	0	0	0
Твердость, ГПа	13-14	12-13	15-17	15-16
Прочность при изгибе, МПа	320-350	300-330	350-400	330-380
Прочность при сжатии, МПа	2000-2300	2000-2200	2000-2400	2000-2400
Теплопроводность при 20-100°С, Вт/мК	22-25	20-25	28-33	27-34
Коэффициент линейного термического расширения при 20-1000°С, 10-6К-1	7,0-8,0	7,0-8,0	7,0-8,0	7,0-8,0
Максимальная температура эксплуатации	1500	1500	1700	1800

Нитрид кремния

Нитрид кремния (Si₃N₄) обладает исключительным набором свойств, таких как:

· Высокая твердость

· Высокая коррозионная стойкость

· Низкая плотность

· Сохранение прочности в широком диапазоне температур

· Возможность прецизионной обработки

Все эти сочетания делают материал незаменимым при изготовлении коррозионностойких, износостойких и термостойких изделий для самых различных отраслей промышленности.

Основные области применения:

· Режущий инструмент

· Подшипники скольжения

· Валы экструдеров (шнеки)

· Шарики для подшипников качения

· Горелки

· Нагреватели

· Сопла

· Лопатки и рабочие органы турбин

· Огнеупорные изделия

Основные свойства материала:

Свойства	Торговая марка
	SN
Состав	Si3N4
Плотность, г/см3	3,2-3,3
Открытая пористость, %	0
Твердость, ГПа	13,5-14,0
Прочность при изгибе, МПа	280-310
Прочность при сжатии, МПа	3700-3900
Теплопроводность при 20-100°С, Вт/мК	20-30
Коэффициент линейного термического расширения при 20-1000°С, 10-6К-1	2,6-3,3
Максимальная температура эксплуатации	1200

Диоксид циркония

Диоксид циркония (ZrO₂) обладает исключительным набором свойств, таких как:

· Высокая твердость

· Отличная коррозионная стойкость

· КЛТР близкий к сталям

· Самая высокая трещинностойкость среди керамических материалов

· Низкая теплопроводность

· Сохранение прочности в широком диапазоне температур

· Возможность использования в качестве твердого электролита

Все эти сочетания делают материал незаменимым при изготовлении коррозионностойких, износостойких и термостойких изделий для самых различных отраслей промышленности.

Основные области применения:

· Футеровка мельниц, гидроциклонов, бетономешалок, транспортеров, экструдеров, труб и прочего изнашиваемого оборудования

· Подшипники скольжения, валы и футеровка проточных частей химических насосов

· Мелящие тела

· Тигли

· Валы экструдеров (шнеки)

· Элементы клапанов и запорной арматуры

· Протезы

· Ролики для проката арматуры

· Детали датчиков кислорода

· Нагреватели

· Огнеупорные изделия

Существует несколько модификаций диоксида циркония в зависимости от содержания основной фазы и примесей.

Основные свойства материала:

Свойства	Торговая марка
	ZROX-Y	ZROX-Mg	ZROX-Ca	ZROX-Al
Состав	ZrO2 + Y2O3	ZrO2 + MgO	ZrO2 + CaO	ZrO2 + Al2O3
Плотность, г/см3	5,8-6,05	5,6-5,7	-	5,4-5,6
Открытая пористость, %	0	0	0	0
Твердость, ГПа	13-14	12-14	12-14	13-14
Прочность при изгибе, МПа	300-1000	500-600	-	1900-2100
Прочность при сжатии, МПа	2000-2200	1800-1900	-	1900-2100
Теплопроводность при 20-100°С, Вт/мК	2,0-2,5	2,0-2,5	-	5-7
Коэффициент линейного термического расширения при 20-1000°С, 10-6К-1	10-11	10-11	-	5-7
Максимальная температура эксплуатации	1000(модификации до 2000)	1000	1000	1000

В технологии деталей РЭС, говоря о "качестве детали", преимущественно имеют в виду качество поверхности детали.

Под качеством поверхности понимают физико-химическое и геометрическое состояние поверхностного слоя изделия (детали).

Качество поверхности определяют любые физико-химические и физико-механические свойства поверхности, а также ее микро - и макрогеометрия, т.е. отклонение истинной формы поверхности от номинальной. Геометрические отклонения в зависимости от размеров разделяют на три группы: макронеровности, волнистость и шероховатость (микронеровности). Макронеровности - это единичные, не повторяющиеся регулярно отклонения от номинальной формы. Например овальность, эллипсность, конусность, бочкообразность, вогнутость. Они характеризуются отношением Т1 / Н1?1000. Причина их возникновения - погрешность обработки заготовок. Волнистость характеризуется совокупностью периодически повторяющихся и близких по размерам чередующихся выступов и впадин. Возникает волнистость вследствие вибрации станка, приспособления, инструмента и заготовки; неравномерности процесса обработки; различного характера пластических деформаций и т.д. Для волнистости характерно отношение Т2 / Н2 ? 30 - 1000.

Шероховатостью называют микронеровности поверхности. Они характеризуются чередованием выступов и впадин с параметрами Т3 / Н3 ? 0 - 30. Шероховатость возникает из-за вибрации заготовки и инструмента, налипания частиц металла на обрабатывающий инструмент, от состояния и формы инструментов и др.

Физико-механические характеристики поверхностного слоя в общем случае отличаются от аналогичных характеристик основного материала. К примеру, в литых заготовках это проявляется в различии кристаллического строения поверхностных и внутренних слоев. В механически обработанных деталях - в различной прочности, твердости и других характеристиках, обусловленных воздействием сил резания на материал поверхностного слоя.

Качество поверхностей деталей имеет важное значение в решении общей проблемы повышения качества и надежности изделий в целом. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации именно поверхностный слой в первую очередь подвергается внешним воздействиям: в нем начинаются механическое и коррозионное разрушения, зарождаются усталостные трещины, происходит износ трущихся поверхностей.

Характеристики поверхности во многом определяют качество и долговечность контактов, электрическую прочность межэлектродных промежутков, надежность герметизации и др.

Следовательно, обеспечение и надежный контроль выполнения технических требований к качеству поверхностей деталей, также как и к их точности, должны являться основными исходными пунктами при разработке любого варианта технологического процесса.

Основными этапами изготовления деталей из керамики являются:

- химический анализ и подготовка исходного керамического сырья;

- тонкий помол и смешивание компонентов;

- формование заготовки изделия;

- механическая обработка необожженных заготовок;

- сушка заготовок;

- обжиг (предварительный и окончательный);

- глазурование;

После обжига в ряде случаев приходится применять механическую обработку. При изготовлении ряда керамических деталей некоторый из этих этапов могут отсутствовать или находиться в другой последовательности.

Химический анализ и подготовка керамического сырья

От качества исходных компонентов существенно зависят свойства керамики и их воспроизводимость. Поэтому необходимо тщательно контролировать и регулировать физико-химические свойства используемых материалов. Однородные по составу сырьевые материалы получить трудно. Поэтому в процессе контроля устанавливается содержание различных примесей, которые не должны превышать установленного предела. После этого следует очистка сырья от различных загрязнение, железистых включений и других примесей. Органические примеси удаляются с помощью предварительного обжига. В качестве основных сырьевых материалов для изготовления дешевых керамических изделий электронной техники, к электрофизическим параметрам которых предъявляются не высокие требования, используются традиционные материалы (глина, каолин и др.). К ним применяют упрощенные способы очистки для удаления загрязнений, попадающих в массу при технологической переработке (промывка раствором соляной кислоты, электромагнитная сепарация, водная промывка, гидравлическая сепарация тяжелыми жидкостями, флотационное обогащение). Основные исходные компоненты, предназначенные для изготовления ответственных изделий ЭТ, представляют собой химические реактивы высокой чистоты (окись циркония, кварцу, окись титана, различные карбиды металлов IV и VI групп и т.д.). Основное требование к ним - стабильность химического состава и стабильность физико-химического состояния. В большинстве случаев поставляемые материалы не соответствуют требованиям керамического производства. Поэтому в технологии керамического производства в этих случаях включают процессы предварительной термообработки исходных материалов (прокаливание до определенных температур, иногда плавление) и эффективны методы точного измельчения. Затем сырье подвергают грубому дроблению вначале на гинековых или валковых дробилках, а затем на бегунах с подвижным поддоном. При этом производится обработка каждого отдельного компонента (каолин, кварц, тальк, окись циркония, глина, мрамор и т.д.).



Рис.1. Бегуны для грубого дробления керамического сырья

Далее следует просеивание материала через сито и очистка фракций от металлических частиц.

Рис.2. Установка для магнитной сепарации сухого керамического порошка: 1 - бункер; 2 - вращающийся цилиндр из железа; 3 - бункер для очищенного порошка; 4 - наконечник для электромагнита; 5 - бункер для ферромагнитных примесей

Тонкий помол и смешивание компонентов

Измельчение и одновременное смешивание материалов, в заданных пропорциях производится на вибрационных мельницах. Длительность цикла составляет 30-90 мин. Помол производится с добавкой воды. В бак загружаются материалы и фарфоровые шары диаметром от 20 до 70 мм.

При вибрации шары перемещаются, перетирая массу, которая при этом перемешивается.

Величина частиц материала после такого помола не превышает 1 мкм.

После помола образовавшаяся жидкая масса - называемая шликер - пропускается через магнитный сепаратор для удаления железистых включений и через сито (900-1600 отв/см2) для удаления прочих механических примесей.

Очищенный шликер подвергается уплотнению с целью удаления излишков воды и пузырьков воздуха. Влажность массы шликера доводиться до 22-25%.

Формование заготовок

Осуществляется одним из следующих способов: сухим прессованием, пластичным прессованием (штамповкой), выдавливанием через мундштук, горячим литьем под давлением.

Сухое прессование применяется для изготовления изделий, относительно большой толщины с незначительными выступами и впадинами (заготовки керамических конденсаторов). Заготовки из влажного шликера высушивают в сушильных шкафах или токами высокой частоты до влажности 4-5%. Затем производится их размельчение и просеивание через сито (64-81 отв/см2). В полученный порошок вводится пластификатор - парафин или водный раствор поливинилового спирта. Массу формуют в металлических пресс-формах на гидравлических или пневматических прессах.

Пластическое прессование (штамповка) применяется, главным образом для изготовления установочных деталей малых размеров, сложной конфигурации и небольшой толщины. Подготовка массы производится также, как и при сухом прессовании. В качестве связки применяется древесная смола или керосин. Влажность порошка доводится до такой степени, при которой давление при штамповке может вызвать некоторую его текучесть. При этом используются высокопроизводительные эксцентриковые прессы. Однако детали после обжига получают большую усадку и пористость.

Выдавливание через мундштук применяется для получения керамических деталей удельной формы - трубок, стержней, колодок. Керамическая масса в этом случае должна содержать от 20 до 25% влаги. Для повышения пластичности в неё добавляют декстрин и тунговое масло. Все это многократно пропускается через мешалку для получения однородной массы. Затем масса загружается в мундштучный пресс.

Рис.3. Выдавливание через мундштук: 1 - поршень; 2 - стенка цилиндра; 3 - керамическая масса; 4 - мундштук; 5 - стержень, выдавливаемый из мундштука.

В пустотелый цилиндр загружается керамическая масса. Под действием приложенной силы поршень выжимает массу через мундштук. При этом получается сплошной стержень. Если же будет установлена рамка с сердечником, то получиться трубка. Горячее литье под давлением позволяет изготавливать детали повышенной точности и сложной формы (например, каркасы катушек). По этому способу суспензия керамического материала со связкой (воск+парафин+олеиновая кислота) разогреваются до 60-100є С и под давлением подается в металлическую форму, из которой после охлаждения извлекается готовая заготовка.

Механическая обработка необожженных заготовок

Керамические изделия после формовки могут не соответствовать чертежам детали по форме и размерам. Для придания соответствующей формы заготовкам используется механическая доработка. Она выполняется на токарных, фрезерных, сверлильных и других станках. При этом применяется режущий инструмент с наконечниками из сверхтвердых сплавов, так как необожженная керамическая масса обладает абразивными свойствами.

Сушка

Сушка заготовок из керамической массы производиться для удаления влаги и понижения содержания пластификатора и связки.

Применяют следующие виду сушки: естественная воздушная сушка, горячая сушка в сушильных шкафах, сушка токами высокой и промышленной частоты.

При воздушной сушке заготовки выдерживаются в сушильных шкафах при t=18-22є С в течении 10-25 суток.

При горячей сушке в сушильном шкафу или камере заготовка постепенно нагревается до 70є С и выдерживается там необходимое время (10-15 часов).

Сушка токами промышленной частоты состоит в пропускании электрического тока по заготовке. В результате выделяющегося тепла производится нагрев и обезвоживание материала.

Сушка токами высокой частоты применяется для заготовок любой формы. Суть процесса состоит в следующем: заготовки размещаются между обкладками контурного конденсатора генератора высокой частоты (5-10 МГц) и нагревают электрическим полем тем сильнее, чем выше влажность его участков.

После сушки заготовки пропитывают горячим парафином (90-110є С) и подвергают дополнительной механической обработке.

Обжиг

Один из самых ответственных этапов изготовления керамических изделий, который определяет в основном качество деталей.

Обжиг производится в два этапа: предварительный и окончательный.

Предварительный обжиг производится при t=800-1000є C в электрических печах непрерывного действия. В процессе предварительного обжига из керамической массы удаляется связка и изделия приобретают необходимую механическую прочность.

Затем осуществляется окончательный обжиг при t=1250-1450є C. Окончательный обжиг обеспечивает спекание керамической массы - часть компонентов расплавляется, пропитывая всю массу изделия, при этом в ее среде происходят реакции растворения и образования новых соединений.

В процессе охлаждения обожженных деталей масса затвердевает. Режим охлаждения должен быть равномерным для устранения возможного растрескивания изделия.

Для каждой керамической массы температурные режимы и выдержка подбираются экспериментально. Правильно обожженные изделия имеют ровный бледно-желтый оттенок. Недожженные изделия имеют белый цвет.

Если к изделию предъявляются повышенные требования в отношении точности, то оно подвергается после обжига окончательной механической обработке - шлифованию, сверлению, резанию. Точность обработки составляет ±0,01 мм.

Глазурование

Глазурование или покрытие керамических деталей глазурями позволяет защитить их поверхность от загрязнения, повысить электрическое поверхностное сопротивление и придать деталям красивый внешний вид. Глазури изготавливаются из материалов, близких по составу к керамическим массам, с добавкой стеклообразующих веществ. Глазури бывают тугоплавкие и легкоплавкие. Тугоплавкие глазури имеют температуру плавления в интервале 1200-1450є С. Они наносятся на керамические изделия непосредственно после формирования изделия и сушки, если в керамической массе отсутствует связка или после предварительного или окончательного обжига, когда удалены все виды органических связок. Легкоплавкие глазури имеют температуру плавления в интервале от 600 до 1000є С и наносятся только после обжига изделия.

Глазури наносятся на изделия погружением или пульверизацией с использованием механической смеси тонкодисперсного порошка и воды.

Температурный коэффициент линейного расширения глазури подбирается близким по величине к коэффициенту линейного расширения керамики, благодаря чему предотвращается появление трещин на глазурованной поверхности.

Нитрид кремния коррозионно стоек в таких активных средах, как морская вода, серная кислота, щелочи; его разрушают только жидкие щелочные металлы и фтористоводородная кислота. Благодаря низкому коэффициенту трения нитрид кремния хорошо сопротивляется изнашиванию и заеданию, особенно при высоких температурах, и может работать при трении без смазочного материала.

Недостатки нитрида кремния, как и других минералокерамических материалов, -- низкая ударная прочность и высокий модуль Юнга; поэтому при использовании керамических подшипников необходимо увеличивать поверхность контакта, принимать посадки с натягом и малые допуски на размеры, обрабатывать поверхность до Rа = 0,160 ... 0,020 мкм.

Общие выводы

1. С целью повышения долговечности подшипниковых узлов оборудования изготовлены модели керамических подшипников.

2. Установлены закономерности формирования мелкозернистой структуры и свойств перечисленных материалов, а также режимы формования, спекания и механической обработки деталей подшипников из этих материалов.

3. Проведены исследования триботехнических характеристик подшипников в условиях абразивной и агрессивной среды. В результате исследования установлено, что основной причиной потери работоспособности керамическими подшипниками является износ поверхностей трения. Признаков коррозии в процессе испытания не обнаружено.

4. На основе полученных результатов предложен механизм изнашивания керамических подшипников. Испытания показали сходство протекания процесса изнашивания деталей подшипников для обоих материалов. Под действием переменных нагрузок в поверхностном слое деталей подшипников при локальном растяжении образовывались микротрещины. Распространение трещин по границам зерен приводит к образованию мелкодисперсных продуктов изнашивания и их хрупкому отрыву. По-видимому, нельзя исключить и внутризеренное разрушение.

5. Расчет напряжений в зонах контакта, проведенный методом конечных элементов, показал, что в керамических подшипниках напряжения в 1,5 и более раз превышают соответствующие напряжения в стальных подшипниках. Проблема локальных максимумов давлений на краях области контакта для керамических подшипников еще более актуальна, чем для стальных.

6. Предложенная в работе методика расчета контактных напряжений с помощью метода конечных элементов для оценки работоспособности керамических подшипников, позволяет создавать модифицированные профили рабочих поверхностей деталей подшипников, оптимизировать их геометрические размеры, а. также осуществлять выбор материалов для изготовления подшипников с учетом условий работы конкретного подшипникового узла.

7. Керамические подшипники не должны полностью копировать конструкцию стальных. Геометрические размеры деталей керамических подшипников должны приниматься на основании результатов расчетов на прочность с учетом свойств материала

Литература

1. Технология производства ЭВМ / А.П. Достанко, М.И. Пикуль, А.А. Хмыль: Учеб. - Мн. Выш. Школа, 2004 - 347с.

2. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для ВУЗов / С.Е. Ушакова, В.С. Сергеев, А.В. Ключников, В.П. Привалов; Под ред. С.Е. Ушаковой. - М.: Радио и связь, 2002. - 256с.

3. Тявловский М.Д., Хмыль А.А., Станишевский В.К. Технология деталей и пе-риферийных устройств ЭВА: Учеб. пособие для ВУЗов. Мн.: Выш. школа, 2001. - 256с.

4. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред.А.М. Дольского. - М.: Машиностроение, 2005. - 448с.

5. Зайцев И.В. Технология электроаппаратостроения: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: Высш. Школа, 2002. - 215с.

6. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.1: Учеб. пособие для вузов / И.В. Ченцов, И.А.

7. Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М.: Металлургия, 1982. 255с.

8. Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов/ Авт.: В.В.Буренин, Д.Т. Гаевик, В.П. Дронов. М.: Машиностроение, 1977. 152 с.

9. Машиностроительная керамика / А.П. Гаршин, В.М. Гропянов, Г.П. Зайцев, С.С. Семенов. СПб: Изд-во СПбГГУ, 1997. - 726с.

10. Keramiklager fur extreme ANfordevungen // Automobiltechn. Z. 1989,91. -N6.-S.334.

Размещено на Allbest