Как правильно выбрать втулку подшипника: типы, материалы и применение

Руководитель технического обслуживания автомобильного штамповочного завода каждые шесть недель заменял смазанную консистентной смазкой бронзовую втулку на пресс-рычаге. Втулка не была дефектной; интервал смазки никогда не может быть надежно соблюден в таком тесном и грязном месте. Переход на самосмазывающуюся втулку со стальной опорой с тем же размером отверстия и номинальной нагрузкой устранил повторяющиеся неисправности. Правильный выбор подшипниковой втулки делает именно это: он адаптирует компонент к реальной рабочей среде.

Что такое втулка подшипника?

Втулка подшипника, также называемая подшипником скольжения или подшипником скольжения, представляет собой однокомпонентный цилиндр, запрессованный или вставленный в отверстие. Вал вращается или скользит внутри отверстия втулки, в то время как втулка выполняет три функции: уменьшение трения, поглощение ударов и защита относительно дорогого корпуса от износа. Когда втулка со временем изнашивается, заменяете втулку, а не корпус или вал.

Втулка — это одно и то же, что подшипник? В общем смысле да. Втулка является подшипником, поскольку она направляет и поддерживает движущийся элемент машины, ограничивая при этом трение. Практическое различие заключается в типе контакта. Подшипники качения отделяют вал от корпуса с помощью шариков или роликов. Во втулке используется непрерывная поверхность скольжения. Это единственное отличие определяет каждое последующее инженерное решение.

Для колебательного движения, прерывистого вращения или скоростей вала от низких до умеренных втулка обычно является более дешевым, легким и компактным решением. Он также лучше переносит перекос и краевую нагрузку, чем элементы качения. При диаметрах примерно 50 000 DN (диаметр отверстия в миллиметрах, умноженный на скорость вала в об/мин) практическим выбором становятся подшипники качения.

Семейства материалов и конструкций

Материал и конструкция втулки определяют ее допустимую нагрузку, ограничение скорости, диапазон температур и потребности в смазке. Пять семейств охватывают большинство промышленных и автомобильных задач.

Самосмазывающиеся втулки со стальной опорой

Стальная основа воспринимает структурную нагрузку, промежуточный слой из спеченной бронзы удерживает ПТФЭ и неорганический наполнитель, а вкладыш переносит сухую пленку на вал. Эти втулки работают без внешнего масла или смазки и имеют коэффициент трения примерно от 0,05 до 0,10. Они используются по умолчанию в автомобильных амортизаторах, шарнирах подвески и тягах насосов, где доступ для обслуживания затруднен.

Самосмазывающийся подшипник на стальной основе с вкладышем из ПТФЭ В этой втулке, работающей всухую, стальная основа сочетается со спеченной бронзой и компаундом из ПТФЭ, что обеспечивает работу шарниров и рычажных механизмов, не требующих технического обслуживания, где регулярная смазка нецелесообразна. Посмотреть продукт →

Втулки бронзовые монометаллические.

Втулки из оловянной бронзы и латуни с масляными канавками остаются классическим решением для колеблющихся, тяжело нагруженных валов, где уже существует график технического обслуживания. Они хорошо переносят грязь и удары, но требуют регулярной повторной смазки. При пропуске интервала смазки неисправность наступает быстро.

Оловянно-бронзовая монометаллическая втулка с масляной канавкой Тонкостенная втулка из оловянной бронзы с масляными канавками, в которых смазка сохраняется в течение длительного времени, подходит для средних и высоких нагрузок и качающихся валов в сложных промышленных условиях. Посмотреть продукт →

Медные втулки с графитовыми заглушками

Твердые графитовые пробки запрессованы в матрицу из медного сплава. При вращении вала графит образует сухую пленку на сопрягаемой поверхности, создавая интерфейс с низким коэффициентом трения без жидкой смазки. Это делает графит-медные втулки ценными в высокотемпературных печах, пыльных цементных заводах и пищевых линиях, где загрязнение маслом недопустимо.

Износостойкая графитовая медная втулка Эта бронзовая втулка с твердографитовыми пробками обеспечивает сухую смазку при высоких нагрузках, прерывистом или колебательном движении, что идеально подходит для высокотемпературных, пыльных или чувствительных к загрязнению применений. Посмотреть продукт →

Втулки из инженерного пластика и граничной смазки.

Во втулках с граничной смазкой используется слой пористой спеченной бронзы, пропитанный полимером ПОМ, который действует как встроенный резерв смазки для прерывистого движения при умеренных нагрузках. Втулки из инженерного пластика подходят для легких нагрузок, влажной среды и приборов, где бесшумность и устойчивость к коррозии имеют большее значение, чем грузоподъемность. Для более детального ознакомления с тем, как эти две стратегии смазки ведут себя на практике, см. наше сравнение самосмазывающиеся подшипники и подшипники с граничной смазкой .

Критерии отбора, которые имеют наибольшее значение

Единственным наиболее полезным числом проверки подшипниковой втулки является значение PV: давление в мегапаскалях, умноженное на скорость поверхности в метрах в секунду. PV коррелирует с теплом, выделяемым на контактном интерфейсе. Каждый уважаемый производитель публикует предельную PV-кривую; если рабочий цикл остается ниже примерно 70 процентов от этого предела, втулка обычно работает. Если предел PV превышается в течение длительного периода времени, футеровка разрушается, даже если сама по себе статическая нагрузка выглядит приемлемой.

Коэффициенты трения обычных семейств втулок позволяют быстро сравнить поведение при работе:

Высота стержня пропорциональна типичному коэффициенту трения; ниже означает меньше трения и меньше тепла.

Помимо фотоэлектрических систем, внимания заслуживают четыре рабочих условия: твердость и обработка вала, температура, тип движения и способ монтажа. Закаленный вал с твердостью минимум 45 HRC и чистотой Ra от 0,4 до 0,8 микрометра может снизить износ втулки в два или три раза. Самосмазывающиеся вкладыши на основе ПТФЭ обычно работают при температуре от -40°C до 280°C, в то время как марки с наполнением ПОМ и пластмассы имеют более низкие пределы. Однонаправленное вращение, колебания и линейное скольжение создают разные характеры износа. Прямые втулки выдерживают радиальную нагрузку, втулки с фланцами обеспечивают легкое осевое расположение, а упорные шайбы выдерживают осевую нагрузку.

Для получения пошаговой процедуры, охватывающей нагрузку, скорость и материал, наш Руководство по выбору втулки DX предоставляет практические начальные значения и методы расчета.

Где чаще всего используются втулки подшипника

Самосмазывающиеся втулки и втулки с граничной смазкой встречаются в более повседневных продуктах, чем думает большинство инженеров. Использование полей в различных сегментах отрасли обычно выглядит следующим образом:

Схема последовательна: втулка выбирается там, где доступ для обслуживания ограничен, присутствует загрязнение или дешевый компонент с запрессовкой может заменить более сложный узел тел качения.

Рабочий процесс отбора и возврат инвестиций

Дисциплинированный процесс отбора занимает менее часа и предотвращает годы простоев, которых можно избежать. Эта последовательность работает как для новых конструкций, так и для замен при повторных отказах.

Отдача измерима. Упаковочный завод с шестьюдесятью точками смазки может тратить пятнадцать минут на повторную смазку каждой точки в неделю, или примерно 780 часов труда в год в течение одной смены. Замена этих точек необслуживаемыми втулками исключает эту работу, повышает безопасность за счет устранения неудобных задач доступа и устраняет наиболее распространенную причину неисправности: пропуск интервала смазки.

Вопросы обслуживания и соответствия требованиям

Даже необслуживаемую втулку следует осмотреть. Во время планового простоя измерьте внутренний диаметр в центре нагруженной зоны и сравните его с исходным отверстием. Когда диаметр отверстия выходит за пределы рекомендованного поставщиком предела (обычно от трех до пяти процентов толщины стенки для самосмазывающихся типов со стальной основой), замените втулку. Также осмотрите вал на предмет задиров и обесцвечивания; вороненый вал указывает на устойчивый перегрев интерфейса.

Что касается закупок, запросите сертификаты на материалы, отчеты о проверке размеров партии и декларации о веществах ограниченного использования, таких как RoHS и REACH, для европейских поставок. Производитель, работающий по стандарту ISO 9001, обычно незамедлительно предоставляет эти документы. Эти записи являются практическим подтверждением того, что ввод, который вы указываете сегодня, будет соответствовать вводу, который вы получите через шесть месяцев.