Металлические подшипники
Металлические подшипники или подшипники с металлическими вкладышами различаются по конструкции (расположение вкладышей и их форма), материалу, температурному режиму работы.
а)Конструкции подшипников прокатных станов в основном почти аналогичны. Подшипник обычно состоит из вкладышей и подушек.
В зависимости от направления сил, действующих от шейки валков на подшипники последние бывают открытого и закрытого типа. В первом случае вкладыши устанавливаются только в местах, где давление воспринимается со стороны шейки валка, во втором - вкладыши охватывают шейку полностью.
Расположение вкладышей и подушек в рабочих клетях различных прокатных станов показано на фиг. 220, а, б, в, г, д, е. Боковые вкладыши по сравнению с основными делаются небольшими, так как боковые давления незначительны по сравнению с вертикальными.
Верхние подушки и вкладыши верхних валков и нижние подушка и вкладыши нижних валков делаются более массивными, чем нижние подушки и вкладыши верхнего валка, потому что на первые передаются большие давления. У нижнего валка верхней подушки и вкладыша нет вовсе.
Основные вкладыши подшипника средних валков обыкновенных станов трио делаются одинаковыми, боковые отсутствуют, а на станах трио Лаута, кроме основных, устанавливаются также боковые вкладыши.
На тонколистовых станах горячей (фиг. 220. г) и на станах холодной прокатки (фиг. 220, д) подшипники в большинстве случаев устанавливаются с четырьмя вкладышами для верхнего валка и тремя — для нижнего, хотя подшипник нижнего валка часто состоит лишь из одного, но весьма массивного вкладыша, охватывающего почти половину шейки.
По форме основные вкладыши (фиг. 221, а. б, в, г, д) можно разделить на четырехугольные — прямоугольные и косоугольные (а и б), цилиндрические (в), шестиугольные (г), восьмиугольные (д) и др.
На фиг. 221, а представлен нижний вкладыш простейшего типа, применяемый еще и до сих пор в старых прокатных установках, в то время как в новых установках он видоизменен (фиг. 221, б). Новая конструкция считается значительно улучшенной в отношении экономии металла, затрачиваемого на изготовление вкладыша.
Фиг. 220. Расположение вкладышей в станах: а — обжимном реверсивном; б — трио сортовом; в — толсто- и среднелистовом трио Лаута; г - тонколистовом; д — холодной прокатки; е — горячей прокатки; — верхний валок; - нижний валок; — средний валок; 1 - белый металл; 2 — баббит с бронзой; 3 — бронза.
Фиг. 221. Формы вкладышей: а — четырехугольные с прямыми углами; б — с косыми углами;
в — цилиндрические; г — шестиугольные; д — восьмиугольные
Фиг. 222. Нижний (а) и боковой (б) составные вкладыши пильгерных станов
Еще большая экономия достигается в материале при изготовлении круглых вкладышей (фиг. 221, в), причем для противодействия вращению вкладыша в подушке нижней части вкладыша (см. на фиг. 221, в справа) придают прямоугольную форму, а показанному на фиг. 221, в слева — форму ласточкина хвоста.
По форме близок к круглому вкладыш шестиугольного сечения (фиг. 221, г) и восьмиугольный вкладыш новой конструкции Девиса (фиг. 221, д).
Преимуществом такого вкладыша является наличие зазоров, допускающих расширение шеек и способствующих собиранию смазки в этом месте.
Вкладыши, охватывающие шейку валка полностью или частично, изготовляются составными (фиг. 222, а и б) или сплошными (фиг. 223, а и б).
Размеры вкладышей зависят от диаметра и шейки валка. Они выбираются [64] с таким расчетом, чтобы угол охвата был равен примерно =120—180° (фиг. 224).
Фиг. 223. Нижний (а) и боковой (б) сплошные вкладыши валков пильгерных станов
Фиг. 224. Основные размеры вкладышей подшипников открытого типа
В подшипниках с боковыми вкладышами (фиг. 224) ширина основного вкладыша в зависимости от диаметра берется равной примерно:
бокового С =
поддерживающего (нижнего) — .
Толщина основного вкладыша выбирается в зависимости от конструкции, причем для бронзовых вкладышей она берется равной
=0,08 +4 мм.
Обычно размеры вкладышей выбираются конструктивно в зависимости от типа стана и характера нагрузок, передаваемых на подшипники. Целесообразно, выбрав размеры вкладышей, проверить их на нагревание и удельное давление.
Для составных вкладышей пильгерных станов (см. фиг. 222, а и б) толщины нижнего, верхнего и бокового вкладышей и толщины их буртов принимаются одинаковыми:
= 0,15
где —диаметр шейки, мм.
Ширина нижнего и верхнего вкладышей принимается равной
Ширина бокового вкладыша
Размеры сплошных вкладышей определяются конструктивно в зависимости от размеров шеек валков и способа закрепления вкладышей в подушках.
б) Материалами для металлических вкладышей служат: бронза (оловянистая, марганцевая, алюминиевая, свинцовистая и др.), баббиты (оловянистые, свинцово-сурьмянистые и др.) и чугуны.
Бронзы имеют широкое применение для изготовления вкладышей /подшипников прокатных станов;уют марганец, алюминий и в большом проценте цинк (до 38%) и свинец (до 40%).
Благодаря трудам конференции по антифрикционным сплавам и исследовательским работам, проведенным на ряде заводов [152], удалось вместо оловянистых бронз для подшипникового металла получить бронзы марганцевые, кремнистые, алюминиевые, не только не уступающие по своему качеству оловянистым, но и превосходящие их.
Были проведены сравнительные испытания различных бронз, состав которых приведен в табл. 35.
Таблица 35
Химический состав исследованных бронз (в %) [125]
Данные механических испытаний указанных сплавов на твердость, разрыв, сжатие, трение и износ приведены в табл. 36.
Таблица 36
Результаты механических испытаний бронз [125]
Таким образом, сплавы № 4, 5, 6 вполне удовлетворительно могут заменить оловянйстые бронзы.
В последнее время получены марганцовистые латуни (68—75% , 37% , 2% , 2% и 0,25% ), превосходящие по свойствам оловянистую бронзу как антифрикционный сплав. Они вызывают несколько большее истирание стального вала, чем оловянистая бронза, но в несколько раз меньшее, чем баббиты марки В-2.
В Европе [126] в связи с дефицитностью олова и меди оловянйстые и пушечные бронзы, применявшиеся прежде для изготовления подшипников, стали заменять свинцовистыми бронзами с одновременным изменением конструкции подшипника, приведшим к уменьшению его веса в 2—3 раза. Стальной вкладыш подшипника покрывается тонким слоем свинцовистой бронзы.
Необходимо отметить, что свинцовистые бронзы обладают высоким коэффициентом безопасности при перерывах в подаче смазки, что при других материалах может привести к серьезным авариям.
Благодаря низкому коэффициенту расширения стального вкладыша, покрытого свинцовистой бронзой, зазор в подшипнике мало изменяется. В станах холодной прокатки при большой точности прокатываемого материала эти подшипники являются незаменимыми. Срок службы таких подшипников в 4—5 раз больше срока службы подшипников баббитовых.
Единственным недостатком этих подшипников является трудность и, следовательно, дороговизна их производства.
Химический состав и механические свойства свинцовисто-оловянистых бронз, применяемых в Европе для подшипников прокатных станов, приведен в табл. 37.
Во всех случаях подшипники, приведенные в таблице, изготовляются цельными.
Баббитовые вкладыши (табл. 38 [125]) применяются в прокатных станах, где удельное давление не превышает 200—230 кг/см .
Таблица 37