Меню

Подшипник из силицированного графита

Подшипник из силицированного графита

Использование силицированного графита в высокотемпературных подшипниках скольжения

Силицированные графиты находят все большее применение в различных отраслях промышленности. В машиностроении их используют в качестве элементов торцовых уплотнений и подшипников скольжения насосов, перекачивающих агрессивные среды, погружных и скважинных насосов, в высокоскоростных уплотнениях центрифуг и сепараторов и т. д. [1, 2]. Силицированный графит износостоек в средах, содержащих абразивные частицы, химически стоек в большинстве агрессивных жидкостей. Силицированные графиты выпускают по техническим условиям ТУ 48-20-89—76, ТУ 48-20-81—76 и др.
В настоящей работе исследовали возможность применения силицированного графита в высокотемпературных подшипниках скольжения циркуляционных насосов, предназначенных для перекачки дистиллированной воды. Известно, что дистиллированная вода при температуре 200 . 300 °С является весьма агрессивной средой. Поэтому в первую очередь провели тепло-статические испытания — исследовали статическое воздействие воды высоких параметров на ряд углеродных материалов, в том числе на силицированные графиты различных марок.
В герметичных автоклавах образцы материалов выдерживали в дистиллированной воде при ступенчатом повышении температуры 150, 200, 250, 300 °С по 250 ч на каждой ступени; давление поддерживали в пределах 14 . 16 МПа. После каждой ступени часть образцов извлекали из автоклавов. Воздействие дистиллированной воды различной температуры на материалы оценивали по внешнему виду, изменению массы, прочности при сжатии и твердости.
Было установлено, что для дальнейших исследований и использования могут быть приняты материалы, имеющие потерю массы не более 1 %, изменение твердости ±5 % и изменение прочности от +10 % до —5 % к исходным значениям. Эти критерии получены на основании испытаний материалов К-4 и 7В-2А [3], зарекомендовавших себя с положительной стороны в длительной эксплуатации при температуре до 100 и 200 °С соответственно и признанных эталонными.
На рис. 1 представлены результаты тепло-статических испытаний известных [1, 2, 4] и эталонных материалов. Испытания показали, что все материалы в той или иной мере подвергаются агрессивному воздействию дистиллята при высокой температуре. Значительную потерю массы имеют материалы, содержащие в составе пульвербакелит (К-4), нитрид бора (НИГРАНы, ХИМАНИТы), свинец (АПГС), фурфуриловый спирт (НИГРАН-В). Подвержен выщелачиванию в среде дистиллированной воды кремний, неизбежно входящий в состав всех силицированных графитов.
Характерной особенностью большинства углеродных материалов является значительный разброс величин физико-механических показателей даже в пределах одной заготовки. Этим обстоятельством и недостаточным числом образцов при некоторых испытаниях материалов объясняются значительные и незакономерные колебания средних значений пределов прочности при сжатии на этапах испытаний.
Испытания показали, что силицированный графит марки СГ-П 0,5 наиболее стоек к воздействию дистиллированной воды при температуре до 300 °С.
На рис. 2 приводятся результаты лабораторных испытаний на нестандартной машине трения в среде дистиллированной воды при температуре 25 . 30, 100, 150 и 200 °С пар образцов материалов на трение и изнашивание. Пары образцов материалов имели вид плоских дисков, в одном из которых были радиальные канавки, что имитировало условия работы осевого плоскопараллельного подшипника скольжения. Из диаграммы следует, что наиболее износостойки при температуре до 200 °С пары 7В-2А — 25Х17Н2Б-Ш и СГ-П — СГ-П. Поскольку графитофторопластовый материал марки 7В-2А при температуре выше 200 °С значительно теряет свои физико-механические свойства, пара СГ-П — СГ-П получает несомненные преимущества для использования при более высоких температурах, держал 83 нагрева — расхолаживания, имел среднюю суммарную скорость изнашивания, не превышающую 10-10

3 мкм/ч. Радиальный подшипник с роторной втулкой в стержневом варианте прошел испытания длительностью 10 000 ч при температуре до 200 °С, выдержал 102 нагрева — расхолаживания, 107 пусковых режимов при средней суммарной скорости изнашивания (3 . 5) 10

Читайте также:  Electrolux ew1063s замена подшипника

3 мкм/ч.
Длительные ресурсные испытания осевого подшипника из СГ-П (модификация СГ-П 0,5) подтвердили высокую работоспособность материала. При температуре 290. 300 °С подшипник отработал 12 800 ч, имея среднюю скорость изнашивания при номинальных удельных нагрузках: Р=20 Н/см2 — ИХ
X 10“^ мкм/ч; Р— 30 Н/см2 — 10-10—3 мкм/ч; Р= =40 Н/см2 — 78* 10“3 мкм/ч.
В другом опыте осевой подшипник с парой СГ-П 0,5 — СГ-П 0,5 был испытан при нагрузке
70. 80 Н/см2 в течение 14 300 ч (из них при температуре около 200 °С — 12 260 ч) и выдержал 590 пусковых режимов. Средний износ подушки составил 0,105 мм, пяты — 0,018 мм; средняя суммарная скорость изнашивания за 14 300 ч составила 9* 10“3 мкм/ч; скорость скольжения в обоих опытах — 16 м/с.
Использование силицированного графита в осевых подшипниках не вызывает затруднений в конструктивном отношении. В радиальных подшипниках из-за значительной разницы в коэффициентах термического расширения графита и стали возникают трудности. Для решения этой проблемы применяют конусный вариант исполнения узла радиального подшипника (рис. 3).
Недостатком конусного варианта для СГ-П является недостаточно надежная затяжка конуса, так как СГ-П обладает малой прочностью на растяжение. Этого недостатка лишен стержневой вариант (рис. 4) [5]. Радиальный подшипник в конусном варианте исполнения был испытай при температуре около 300 °С и скорости скольжения 17,3 м/с в течение 7800 ч.
Выводы
Силицированный графит марки СГ-П 0,5 обладает высокой стойкостью к агрессивному воздействию дистиллированной воды с температурой до 300 °С по сравнению с другими известными материалами на основе углерода.
Силицированный графит марки СГ-П 0,5 при трении имеет высокую износостойкость в дистиллированной воде при температуре до 300 °С, что дает основание использовать его в высокотемпературных подшипниках скольжения на водяной смазке.
Предпочтительным конструктивным исполнением радиального подшипника является стержневой вариант.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Графитовый подшипник

Графитовые подшипники изготавливаются в виде втулок, которые сажают на горячей посадке в металлическую обойму. Механическая запрессовка графитовых втулок нежелательна, так как при этом графит срезается. [1]

Графитовые подшипники обладают свойством самосмазываемости. [2]

Графитовые подшипники целесообразно применять при сухом или полусухом трении, при повышенной температуре ( теплостойкость графита — до 600 С) в химически активных средах. [3]

Графитовые подшипники находят применение в насосах для химических активных сред, газодувках, в опорах высокоскоростных шлифовальных шпинделей, в различных узлах текстильных и пищевых машин. [4]

Графитовые подшипники успешно эксплуатируются в калильных и сушильных печах; их можно устанавливать непосредственно в зоне нагрева. [6]

Графитовые подшипники работают в газовых и жидких коррозионных средах при различных скоростях скольжения. Они имеют ряд преимуществ перед металлическими: не нужны дополнительные уплотнения, изолирующие среду от масляной смазки и подшипников; отпадает необходимость выноса подшипников из зоны высоких температур, узлы трения можно располагать непосредственно в рабочей среде. В паре углеграфитовый материал — метал всегда изнашивается углеграфитовый материал. [7]

Графитовые подшипники работают в газовых и жидких коррозионных средах при различных скоростях скольжения. [8]

Недостатки графитовых подшипников : хрупкость, невысокая износостойкость, малые допускаемые удельные давления. [9]

Для графитовых подшипников шероховатость поверхности вала по параметру Ra ( ГОСТ 2789 — 73) должна быть в пределах 0 16 — 0 4 мкм, что соответствует классам шероховатости поверхности 8в — 9а б в. Снижение шероховатости вала улучшает приработку и уменьшает изнашивание в начальный период работы. Графитовые втулки из-за хрупкости материала устанавливают в металлические обоймы. Из углеграфитовых материалов не рекомендуется изготавливать фланцевые втулки, а при изготовлении бурта длина и толщина его не должны превышать половины толщины стенки подшипника. [11]

Читайте также:  Подшипник кпп рено мастер

Для смазки графитовых подшипников пригодны любые жидкости: кислые, щелочные, органические. Нежелательно только применение масел и консистентных смазок, так как графит ( особенно при высоких температурах) образует с ними вязкую схватывающуюся пасту. [12]

После пропитки графитового подшипника обойму устанавливают в радиусные выемки вилки выключения сцепления и закрепляют держателями, которые монтируют при помощи молотка. Следует помнить, что после замены графитового подшипника нужно, установив вилку и механизм сцепления, отрегулировать свободный ход наружного конца вилки. [13]

Для смены изношенного графитового подшипника необходимо выпрессовать подшипник из опорного кольца, постукивая молотком по деревянной оправке, упирающейся в торец подшипника, или используя для этой цели ручной пресс. Новый подшипник запрессовывают в опорное кольцо, предварительно нагретое в электрической печи ( или тигле) приблизительно до температуры 300 С. Запрессовку производят прессом или легкими ударами молотка по деревянной оправке. После запрессовки подшипник должен упираться в дно гнезда опорного кольца. Меньшее время не обеспечивает полную пропитку подшипника парафином, что снижает его работоспособность. [14]

Кроме того, графитовые подшипники используются в жидкостных расходомерах и в специальных насосах, применяемых в основном в химической и текстильной промышленности. [15]

Источник

Графитовые подшипники: преимущества и недостатки

Подшипники скольжения, изготовленные на основе графита, очень популярны в механике. Недорогие, термостойкие, неприхотливые в обслуживании опоры относятся к самосмазывающемуся типу, что значительно упрощает их эксплуатацию. Используются графитовые подшипники в насосах, работающих при повышенных температурах или в агрессивных средах, в газодувках, в высокоскоростных шпиндельных узлах станков, в текстильном, полиграфическом и пищевом оборудовании. Особо стоит отметить, что это единственные опоры скольжения, которые применяются в зонах нагрева сушильных и калильных печей.

Преимущества графитовых подшипников

До того, как в опорах валов начали успешно использовать графит, многие узлы вращения технологического оборудования были на порядок менее надежны и долговечны. Если сравнивать самосмазывающиеся графитовые подшипники с опорами, имеющими втулки из металлов и полимеров, то нужно отметить целый ряд важных преимуществ:

Отсутствие уплотнений, призванных удерживать смазку внутри узла;

Нет необходимости выноса опоры за пределы зоны нагрева;

В паре металл – графит, износу подвержен только недорогой графит;

Возможность использования деталей при любых скоростях;

Высокая эффективность в жидких и газообразных агрессивных средах.

Применение углеграфитных опорных узлов значительно упростило конструкцию многих видов оборудования в металлургической и химической отраслях. Там где ранее нужно было искать конструктивное решение для выноса опор из рабочей зоны с высокими температурами или коррозийной средой , сейчас можно без сомнений устанавливать подобный подшипник.

Некоторые такие узлы скольжения используются со смазками. С ними применяют жидкие смазочные материалы кислые, щелочные и даже органические, но только не маслянистые жидкости и не консистентные смазки. Несовместимость графита с маслами связана с тем, что этот материал образует с ними вязкую, легко схватывающуюся пасту, которая особенно опасна для опоры при повышении температуры.

Недостатки графитовых подшипников

К серьезным минусам таких опор скольжения следует отнести хрупкость графитовых втулок. Из-за этой особенности при изготовлении подшипников графитовые элементы вставляют в металлическую обойму, используя не запрессовку, а температурную посадку. Свойства материала не позволяют изготавливать из него втулки сложной конфигурации и делать пазы, отверстия и проточки. Также стоит отметить низкую износостойкость таких узлов и невысокую стойкость к нагрузкам.

Читайте также:  Замена задних подшипников рено мастер

Требовательны графитовые подшипники и к поверхности вала. Ее шероховатость не должна превышать 0,16 — 0,4 мкм. Чем ниже значение этого параметра, тем лучше проходит приработка опоры и тем меньше износ графитового вкладыша в начале работы подшипника. На начальном этапе использования новой детали рекомендуется организация отвода продуктов износа из зоны трения. Чаще всего это реализуется подачей сжатого воздуха, что требует установки дополнительного оснащения.

Похожие статьи:

Можно ли восстановить заржавевший подшипник?

Если подшипник подобран правильно и за ним обеспечен необходимый уход, то ржавчина ему не грозит.

Подшипники NSK: 50 лет инноваций для высокоскоростных поездов Японии

Магистрали поездов Синкансэн с 1960-х годов являются надежными транспортными артериями Японских.

Источник

Графитовый подшипник скольжения

Графитовый подшипник скольжения ‒ конструктивный элемент технологического промышленного оборудования, выполняющий функцию опоры для вала. Обеспечивает возможность вращения с минимальным сопротивлением. Воспринимает и передает усилие от подвижного узла на другие элементы конструкции. Из названия следует, что деталь изготавливается из конструкционного графита. Основные технические характеристики такого узла определяются свойствами материала изготовления и его конструкцией.

Материал изготовления

Для изготовления графитовых подшипников разработан специальный конструкционный материал ‒ силицированный графит марки СГ-П плотностью 2,4-2,6 г/куб. см. Для его получения используют высокоочищенный мелкопористый графит и химически чистый кремний. Изготовленную прессованием заготовку обрабатывают расплавленным кремнием при температуре 2000°С. При этом поры графита заполняются расплавом Si и плотность материала значительно увеличивается.

В процессе обработки некоторая часть углерода взаимодействует с пропиточным материалом, образуя химическое соединение карбид кремния. В итоге получают сложную трехкомпонентную структуру, состоящую из жесткого каркаса из карбида кремния, а также химически чистых углерода и кремния. После пропитки графитовую заготовку подвергают механической обработке с целью получения заданных геометрических размеров и требуемой степени гладкости рабочей поверхности.

Свойства графитового подшипника

Высокая механическая прочность конструкции графитового подшипника, а также твердость его рабочей поверхности определяются мелкодисперсным строением и высокой степенью заполненности пор углеродного материала кремнием.

Подшипник, изготовленный из графита марки СГ-П, характеризуется следующими основными техническими свойствами:

  • химическая устойчивость к агрессивным средам, низкая окисляемость,
  • высокие параметры эрозионной износостойкости,
  • повышенные антифрикционные характеристики,
  • отсутствие эффекта усталости материала.

К важным эксплуатационным параметрам подшипников из графита относят также высокую жаростойкость, устойчивость к воздействию циклических температурных нагрузок (теплосмен), включая тепловой удар, низкое значение коэффициента температурного расширения. Кроме того, материал подшипника обладает повышенной вязкостью, благодаря чему его конструкция выдерживает ударные нагрузки в заданном диапазоне значений.

Особенности применения

Уникальные физико-химические характеристики, которыми обладает графитовый подшипник скольжения, предопределили область его применения. Он может эксплуатироваться в условиях экстремальных значений температур, при которых большинство известных смазочных материалов утрачивает полезные свойства. При этом можно отметить следующие важные эксплуатационные аспекты:

  1. После начала работы происходит быстрая приработка трущейся пары вал-подшипник.
  2. На поверхности вала образуется тонкая смазочная графитовая пленка, коэффициент сухого трения принимает минимальное значение.
  3. Механическому износу (истиранию) подвержен, в основном, подшипник, а не более дорогостоящий вал.

Для увеличения продолжительности работы графитового подшипника скольжения его посадочный размер должен соответствовать диаметру вала, в том числе с учетом температурного режима эксплуатации. Люфт способствует появлению вибраций, биений и приводит к ускоренному износу подшипника. После выработки эксплуатационного ресурса изношенные детали меняют на новые.

Источник

Adblock
detector