Руководство по выбору общих подшипников

Выбор подшипниковых материалов напрямую влияет на надежность и срок службы механических систем, что требует соответствия условиям эксплуатации (нагрузка, скорость, окружающая среда).Основные подшипниковые материалы подразделяются на три типаНиже приведен технический анализ их характеристик и сценариев применения.

I. Металлические материалы: основной выбор для высокопрочных грузоподъемных конструкций

1. Сплавы подшипников (сплавы Баббитта/белые металлы)

• Состав и структура: Сплавы мягкой матрицы с олова или олова в качестве основы, содержащие твердые зерна антимоно-олова (Sb-Sn) и медного олова (Cu-Sn).
• Ключевые преимущества:
  • Мягкая матрица обеспечивает высокую пластичность и сглаживаемость, в то время как твердые зерна повышают износостойкость;
  • исключительная встраиваемость (позволяет частицам примесей встраиваться, предотвращая царапины в журнале) и антиклеющие свойства износа;
  • Хорошая теплопроводность (снижает накопление тепла при трении) и адсорбция масла (улучшает смазку).
• Ограничения:
  ▪ Низкая прочность, требующая использования в качестве тонкого покрытия (0,5-5 мм) на бронзовых, стальных или чугунных подшипниках;
  ▪ Высокая стоимость, подходящая для применения при больших нагрузках и средней скорости с строгими требованиями к смазке (например, паровые турбины, основные валы двигателей внутреннего сгорания).

2. Сплавы меди

• Типичные виды:
  ▶Золотая бронза: Отличные свойства противотрежения, используемые в условиях средней скорости тяжелой нагрузки (например, подшипники корабельных винтовых валов), но с низкой совместимостью с сплавами подшипников;
  ▶Свинцовая бронза: Высокая устойчивость к судорогам, подходящая для высокоскоростных тяжелых грузов (например, подшипников двигателей самолетов);
  ▶Алюминий бронза: Высокая прочность и твердость, слабое противосопротивление судорогам, используется в тяжелых грузах с низкой скоростью (например, подшипники горных машин).
• Общие преимущества: Более высокая твердость и грузоподъемность, чем у сплавов подшипников, что обеспечивает лучшую экономическую эффективность.

3. Сплавы на основе алюминия

• Технические характеристики:
  • Низкая плотность (около 1/3 медных сплавов), высокая коррозионная стойкость и высокая стойкость к усталости;
  • Могут быть изготовлены как монометалловые компоненты или биметалловые конструкции (облицовка на основе алюминия + стальная опора), заменяя некоторые сплавы подшипников и бронзы.
• Заявления: Подшипники автомобильных двигателей, подшипники компрессоров при средней нагрузке и высоких скоростях.

4. литое железо (серое литое железо/стойкое к износу литое железо)

• Механизм усиления: Графитовые хлопья (ламелярные или узловые) образуют твердый смазочный слой, адсорбирующий смазочные материалы для улучшения граничной смазки.
• Ограничения:
  ▪ Хрупкие и не поддающиеся изменению, подходящие только для применения при легкой нагрузке на низких скоростях (например, сельскохозяйственные машины, подшипники ручных инструментов);
  ▪ Требует смазки, не подходит для воздействия на окружающую среду.

II. Неметаллические материалы: решения для специальных условий

1. Полимерные материалы (пластмассы)

• Общие типы:
  ▶ Фенольная смола: высокотемпературная (150°С), высокая прочность, используется в подшипниках коробки передач;
  ▶ Найлон (PA): хорошая самосмазка, устойчивость к ударам, подходит для пыльной среды;
  ▶ Политетрафторэтилен (ПТФЕ): чрезвычайно низкий коэффициент трения (0,04), коррозионная стойкость, работа без смазки.
• Ограничения применения:
  ▪ Плохая теплопроводность (1/200 сталей), требующая контроля рабочей скорости (≤0,5 м/с) и давления (≤3 МПа);
  ▪ Высокий линейный коэффициент расширения (в 10 раз больше, чем у стали), требующий отставания от металлических подшипников в 2−3 раза больше;
  ▪ Низкая прочность и склонность к ползучему движению, не подходят для высокоточных подшипников.

2Углерод-графитные материалы

• Преимущества производительности:
  • Самосмазка зависит от адсорбированного водяного пара и импрегнированных смазочных материалов (например, металлов, PTFE, дисульфида молибдена);
  • Высокотемпературная стойкость (свыше 600°C), коррозионная стойкость, подходящая для вакуума или сильно коррозионной среды (например, химические подшипники насосов).
• Материальное имущество: Более высокое содержание графита приводит к более низкой твердости и меньшему коэффициенту трения (до 0,08).

3Резина и дерево

• Каучук: высокая эластичность, адсорбция примесей, используется в среде, смазанной водой или загрязненной водой (например, подшипники оборудования для очистки сточных вод);
• Дерево: Пористые конструкции для пропитки маслом, подходящие для пыльной среды (например, текстильные машины, подшипники сельскохозяйственных машин), требующие обработки поверхности для повышения износостойкости.

III. Пористые металлические материалы: оптимальные для самосмазочных сценариев

1Материальный принцип

• Производственный процесс: Металлические порошки (главным образом железо/бронза) прессуются и синтерируются в пористую структуру (порозность 10%~35%), насыщаются маслом перед использованием для формирования пропитанных маслом подшипников.
• Механизм смазки:
  ▶ Во время работы: вращение журнала и повышение температуры высвобождают масло из поров на поверхность трения;
  ▶ Во время отключения: капиллярное действие втягивает масло обратно в подшипник, что позволяет периодически самосмазывать.

2Типичные материалы и применение

• Прозрачное железо: Более высокая прочность, используемая в условиях средней нагрузки при низких скоростях, таких как фрезерные подкладки, подшипники ватных валов двигателей внутреннего сгорания;
• Прозрачная бронза: Хорошая износостойкость, подходит для электрических вентиляторов, текстильных машин и автомобильных генераторных подшипников (нагрузка ≤10 МПа, скорость ≤2 м/с).
• Рекомендации по применению: Регулярное пополнение масла для оптимальной производительности, непригодно для ударных нагрузок или высоких скоростей (> 3 м/с).

Ссылка на решение о отборе

Заключение