Руководство по стальным втулкам: типы, материалы и советы по выбору

A стальная втулка действует как жертвуемая, заменяемая поверхность износа. Его основная задача — защитить дорогие отверстия корпуса и валы от трения, вибрации и коррозии. Неправильный выбор приводит к преждевременному простою, но выбор правильного варианта из закаленной стали может продлить срок службы на от 300% до 500% по сравнению с незакаленной деталью из мягкой стали в многоцикловом шарнирном соединении.

Выбор марки материала и твердости

Металлургия втулки напрямую определяет, где она может выжить. Мягкая сталь (например, 1018) поддается механической обработке, но быстро изнашивается при нагрузках, превышающих 10 000 фунтов на квадратный дюйм . Для вращающихся соединений стандартно используются цементированные или сквозные стали.

• AISI 4140/4142: Предварительно закален до твердости Rockwell C 28-32. Отлично подходит для штифтов с колебательным движением и умеренными ударными нагрузками. Часто встречается в точках сочленения тяжелого оборудования.
• АИСИ 52100: Сквозная закалка до Rockwell C 60-64. Идеально подходит для высокоточных наружных колец игольчатых подшипников. Обеспечивает высочайшую стойкость к бринеллированию при статической нагрузке.
• Закаленный 8620: Имеет твердую поверхность (Rockwell C 58-62) с пластичным сердечником. Он устойчив к растрескиванию в тяжелых условиях эксплуатации, таких как опорные катки и камнедробилки.

Фланцевые и прямые цилиндрические конструкции

Геометрия стальной втулки определяет, как она выдерживает осевые нагрузки. Прямая втулка воспринимает чисто радиальные нагрузки, а фланцевая втулка воспринимает комбинированные нагрузки.

Фланец устраняет необходимость в отдельной упорной шайбе, упрощая сборку. Однако углы с малым радиусом фланца должны быть подрезаны или корпус должен иметь фаску, чтобы избежать возникновения концентраторов напряжений, вызывающих растрескивание под действием поперечной нагрузки.

Стратегия смазывания: самосмазывающиеся композиты против смазочных канавок

Твердые стальные втулки с графитовыми пробками исключают необходимость ручной смазки в труднодоступных местах. Эти втулки с графитовым покрытием, часто изготавливаемые из высокопрочной матрицы с бронзовой основой или из цельной стали, поддерживают коэффициент трения от 0,15 до 0,25 в условиях сухого хода. Для стандартных втулок из закаленной стали наличие внутренних канавок для смазки имеет решающее значение.

Рисунок канавок для эффективной смазки

При использовании смазываемой стальной втулки геометрия канавки определяет время удержания смазки. Следующие шаблоны являются стандартными и должны выбираться в зависимости от типа движения:

• Рисунок-8. Узор: Распределяет смазку равномерно на 360 градусов. Лучше всего подходит для полного вращательного движения, но при слишком глубоком разрезе конструкция втулки ослабляется — максимальная глубина не должна превышать 30% толщины стены.
• Осевые канавки с упором: Идеально подходит для колебательного движения. Убедитесь, что канавки не доходят до кромок втулки, чтобы предотвратить выкачивание смазки из концов шарнира под давлением.

Рекомендации по установке с помехами при установке

Удержание стальной втулки зависит исключительно от запрессовки. Натяг должен быть достаточно высоким, чтобы предотвратить вращение при пиковых крутящих нагрузках. Стандартная рекомендуемая запрессовка стальной втулки в стальной корпус От 0,001 до 0,002 дюйма на дюйм диаметра отверстия. .

Втулка с внешним диаметром 2 дюйма требует натяга от 0,002 до 0,004 дюйма. Во время установки внутренний диаметр втулки пропорционально закроется. После прессования внутренний диаметр необходимо изменить путем полировки или развертывания для достижения окончательного рабочего зазора с валом. Стандартная посадка после установки 0,0015 дюйма на дюйм диаметра вала для смазанных применений. Пропуск этапа определения размера после установки является наиболее распространенной причиной немедленного заклинивания стальных втулок, работающих на высоких оборотах.

Обработка поверхности и коррозионная стойкость

Несмотря на то, что марки 4140 и 52100 обладают высокой прочностью, они склонны к образованию красной ржавчины в морской среде или при промывке. Цинковая обработка Минимальная толщина 0,0002 дюйма может удвоить срок службы во влажных условиях, обеспечивая защитную защиту. Для химически агрессивных сред химическое никелирование сохраняет жесткие допуски на размер внутреннего диаметра втулки, обеспечивая при этом твердую, смазывающую поверхность.