РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА НАПРАВЛЕННОГО ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ
2.1. Требования к технологии изготовления подшипников скольжения
Рассматривая требования к технологии изготовления ПС, необходимо определить математическую модель его послойной структуры, которая представлена на рис. 2.1 в виде графа.
Рис. 2.1. Граф послойной структуры подшипника скольжения на этапе изготовления
На рисунке приняты следующие обозначения: По - поверхность основы; Пп - поверхность ПС с заданными технологическими свойствами; ТП - технологический процесс получения слоя подшипника; m - количество слоёв подшипника; n - количество технологических процессов, позволяющих получить m-ный слой подшипника; i - количество вариантов поверхностей, которые можно получить на m-ном слое подшипника.
Данный граф построен с учетом последовательности формирования слоев ПС. На поверхность основания По n-ым технологическим процессом наносится 1 слой с учетом требований к качеству поверхности и доступных средств технологического оснащения, способных их реализовать. Как результат получаем поверхность Пi1. С учетом технологических параметров поверхности Пi1 n-ым технологическим процессом наносится m-ный слой. Получаем поверхность Пim с заданными технологическими свойствами. В результате применения последнего технологического процесса получают поверхность подшипника Пп с заданными эксплуатационными свойствами.
Представленный граф послойной структуры ПС при изготовлении формально описывает весь процесс формирования поверхностных слоёв подшипника с заданными технологическими свойствами.
Требования к качеству поверхностных слоев элементов подшипников скольжения можно логически разделить на четыре группы:
* предъявляемые к приработочному покрытию подшипников;
* предъявляемые к антифрикционному слою подшипников;
* к качеству переходных слоев;
* к качеству основы.
Если назначением приработочного покрытия является обеспечение сохранности технологических свойств антифрикционного слоя в период выхода на рабочий режим ПС, то основными требования к качеству таких покрытий являются: сплошность нанесения, равномерность распределения и толщина слоя.
В соответствии с математической моделью послойной структуры подшипника (рис. 2.1) требования к качеству приработочного покрытия можно представить в виде
,
где - функция качества приработочного покрытия подшипника;
? - параметр сплошности покрытия;
? - параметр равномерности распределения слоя.
К антифрикционному слою предъявляется множество требований, основными из которых являются:
* взаимная совместимость материала подшипника и контртела;
* возможность получения высокой точности и чистоты обработки;
* стабильность и малая величина коэффициента трения;
* высокие противозадирные свойства;
* высокие теплоустойчивость, коррозионная и эрозионная стойкость, несхватываемость, стойкость к воздействию вибраций;
* технологичность, доступность и низкая цена, высокая размерная и структурная стабильность;
* соответствие коэффициентов линейного расширения подшипниковой пары, прирабатываемость, огнебезопасность, отсутствие электростатического притяжения на поверхностях трения.
Основными формализованными параметрами качества антифрикционного слоя являются:
* удельное давление, P, кН/см2 ;
* окружная скорость, V, м/с;
* напряженность работы (комплексный показатель), P*V, (кН*м)/(см2*с);
* рабочая температура, C?.
Данные параметры регламентируются стандартами на материал, применяемый для заливки подшипников. Например, для антифрикционного покрытия из баббита Б83 - это ГОСТ 1320-74.
В свою очередь, если окружная скорость зависит от условий эксплуатации подшипника, то удельное давление и рабочая температура, кроме того, являются функциями от геометрических параметров поверхности контакта ПС, т.е. зависят от погрешности формы и взаимного расположения элементов подшипника. В общем виде функция качества антифрикционного покрытия подшипника
где ? - параметр, зависящий от эксплуатационных свойств материала;
p - параметр, зависящий от удельного давления на поверхность слоя;
v - параметр, зависящий от окружной скорости;
с - параметр, зависящий от температуры.
Так как наличие переходных слоев необходимо для повышения сцепляемости антифрикционного слоя и основы, то для таких слоев основными являются их физико-механические свойства и требования к качеству:
* шероховатость поверхности, Ra, мкм;
* толщина слоя, h, мкм;
* сплошность покрытия.
Данные характеристики переходных слоев являются функциями от технологических параметров метода нанесения. Например, при ЭЭЛ в качестве такого параметра выступает энергия разряда (Wр, Дж).
По аналогии с вышеизложенным функция качества переходного слоя подшипника
, где ,
где ? - параметр, зависящий от шероховатости поверхности;
? - параметр, зависящий от толщины слоя;
? - параметр сплошности покрытия.
К основе ПС предъявляются требования по шероховатости, геометрическим характеристикам (погрешность формы и расположения поверхности контакта), а также к физико-химическим свойствам материала.
Функция качества основы подшипника
,
где ? - параметр, зависящий от шероховатости поверхности;
? - параметр, зависящий от геометрических характеристик;
? - параметр, зависящий от физико-химических свойств материала.
Таким образом, требованием к качеству поверхностного слоя ПС есть совокупность требований к качеству его элементов:
При этом доминирующими требованиями к поверхности основы подшипника являются требования к геометрическим параметрам, определяющим погрешность формы и расположения элементов подшипника в изделии, а доминирующими требованиями к качеству антифрикционных покрытий являются предельная напряженность работы и температура.
Выбор технологии изготовления ПС производится по комплексному показателю - технологической себестоимости. Основным критерием выбора технологии являет