Подшипник скольжения из дерева

7.3.3 Теоретические предпосылки создания стабильных подшипников скольжения из прессованной древесины

При конструировании подшипников скольжения из ДП и при разработке способов их получения необходимо учитывать следующие ее специфические свойства.

Усушка и разбуханиедревесины в зависимости от гигроскопической влажности неравномерны по отношению к направлению волокон и годовых слоев и составляют 0,1 – 0,3 % вдоль волокон, 3 – 8 и 6 – 12 % соответственно в радиальном (вдоль радиуса) и тангенциальном (перпендикулярно радиусу) направлениях.

Коэффициент линейного расширениявдоль волокон незначительный, а в поперечном радиальном и тангенциальном направлениях в 7 – 10 раз больше и составляет соответственно 27,910 -6 и 33,710 -6 с -1 .

Теплопроводностьвдоль волокон в 3 раза больше, чем поперек.

Проницаемость древесиныжидкостями вдоль волокон в 10 3 – 10 5 раз выше проницаемости в поперечном направлении. Следовательно, при пропитке древесины движение жидкости идет практически с торцов заготовки.

Показатели механических свойствнатуральной и уплотненной древесины также различны по отношению к направлению волокон. Например, предел прочности у древесины натуральной при сжатии вдоль волокон 40 – 52, в радиальном направлении 6 – 7 и тангенциальном направлении 4 – 5 МПа; у прессованной древесины со степенью прессования= 45…60 % соответственно 127 – 176; 49 – 68 и 32 – 41 МПа.

С увеличением степени прессования древесины возрастает ее плотность и механические показатели, а при трении повышается износостойкость. Минимальный износ древесины наблюдается при трении торцовой поверхностью, максимальный – поперек волокон. Износостойкость ДП при трении на торец, вдоль и поперек волокон выражается соотношением соответственно 9 : 3 : 1.

Из вышеизложенного следует, что подшипники скольжения из ДП будут иметь стабильные размеры, высокую износостойкость, наибольшую прочность и теплопроводность при трении и наилучшие условия самосмазывания, когда волокна будут располагаться по радиусу втулки, т.е. работать торцовой поверхностью. Кроме того, они способны воспринимать и наибольшие динамические нагрузки.

Оценивая наиболее положительные свойства прессованной древесины, полученной разными способами, и учитывая результаты научных исследований ВЛТИ, ЛТА, ИММС НАНБ, Латвийской АН и др., а также практического применения ДП многими промышленными предприятиями бывшего СССР, мы выбрали направление получения подшипников с радиальным расположением волокон к контактной зоне, а за основу взяли способ торцового гнутья древесных карточек во втулку. При этом были поставлены следующие задачи:

1. исключить при гнутье возможное растрескивание, разрушение клеточных стенок (древесного волокна);
2. обеспечить при гнутье и одновременное прессование в направлении гнутья для получения заданной степени уплотнения, а следовательно, до минимума свести уплотнение при перепрессовке втулок в корпус подшипника;
3. обеспечить стабильность размеров древесной втулки при эксплуатации во влажных условиях.

7.3.4 Износостойкие самосмазывающиеся подшипники скольжения (псс) нового класса и способ их изготовления

В результате был предложен новый класс самосмазывающихся подшипников скольжения с втулкой торцового гнутья из прессованной древесины и совершенно новый способ их изготовления. Достигается это тем, что древесная заготовка-карточка, не содержащая свободную влагу, а только гигроскопическую в любом количестве, толщиной вдоль волокон до 40 мм, заданной длины и ширины в зависимости от размера готового изделия, без предварительной влаготермообработки перед гнутьем подвергается дополнительному прессованию путем приложения усилия поперек волокон, а затем загибается торцовым гнутьем во втулку при одновременном приложении усилий к наружным торцовым поверхностям поперек волокон (рисунок 7.17), обеспечивающих степень прессования втулки по наружной поверхности до 25 %, а по внутренней – до 52 % [63].

н= 0 % вн40 % н= 14–25 % вн= 50–52 % Рисунок 7.17 – Торцово-прессовое деформирование древесной карточки во вкладыш (втулку)

Затем втулка перепрессовывается непосредственно в корпус подшипника. Перепрессовка может производиться и через конусообразный приемник. Подшипники погружаются в смазку, модифицированную, термостойкую при температуре свыше 70 С для пропитки и одновременной сушки; затем они протачиваются по внутреннему диаметру и боковой поверхности за один прием до требуемого размера. При наличии зазора после их сушки в стыке сторон производится перед проточкой его устранение компенсатором (металлическим или из прессованной древесины). Одновременно разработана совершенно новая конструкция подшипника скольжения самосмазывающегося [63], который состоит (рисунок 7.18, а) из наружного стального

кольца 1 с запрессованной древесной втулкой 2 и радиальным расположением волокон, изготовленной торцовым гнутьем и одновременным прессованием в направлении гнутья и внутреннего стального кольца 3. Металлические кольца с одной стороны имеют буртик так, чтобы в собранном подшипнике буртики находились с противоположных сторон и предотвращали разбухание древесной втулки поперек волокон (вдоль оси вала). Подшипник, изготовленный по данному способу, имеет стабильные размеры при эксплуатации в любых условиях окружающей среды. Рисунок 7.18 – Подшипник скольжения самосмазывающийся: а – общий вид; б – различные типоразмеры ПСС; 1 – наружное кольцо; 2 – вкладыш из прессованной древесины торцового гнутья; 3 – внутреннее кольцо Кольца выполняются из трубы или штампованными из листовой стали. Подшипник имеет простую, надежную и разъемную конструкцию. Технология производства предусматривает выпуск ПСС с внутренним диаметром от 10 до 200 мм и более, наружный диаметр и ширина подшипника могут выполняться по согласованию с потребителем. При износе вкладыша корпуса ПСС могут быть использованы многократно. Отличительной особенностью данных подшипников скольжения является то, что волокна древесной втулки и капилляры, заполненные термостойкой загущенной смазкой, расположены радиально или строго перпендикулярно к поверхности скольжения вала, обеспечивая оптимальные условия работы подшипника в режиме самосмазывания и высокую его износостойкость в течение всего периода эксплуатации. Износ сопряженного вала практически отсутствует. Подшипники работают в абразивно-агрессивных средах, воде, во влажных условиях при температурах до 120 С, скоростях скольжения до 1,25 м/с, нагрузках до 15 МПа. При этом произведение давления на скорость скольжения не должно превышать 2,5 МПам/с. Коэффициент трения составляет 0,05…0,12. При таких скоростях скольжения и нагрузках работают многие узлы трения технологического оборудования промышленных предприятий, сельхозмашин, различных транспортеров и конвейеров, перемещающих песок, доломит, кирпич, уголь и др. Самоустанавливающиеся подшипники скольжения взаимозаменяемы с подшипниками качения. При их демонтаже упрощается конструкция узла трения: отпадает необходимость в установке уплотнений, крышек, винтов и др. деталей (рисунки 7.19–7.23). Рисунок 7.19 – Ленточный конвейер: а – поперечное сечение; б – подшипниковый узел ролика; в – узел шарнирного соединения роликов; 1 – ось; 2 – ролик; 3 – шарнир; 4 – крючки, подвешивающие комплект роликов к станине 5 конвейера а) б) в)

	Диаметр D, мм		89	127	159
	Подшипник		204	206	307
	Длина L, мм	верхнего	320	422	492
		нижнего	1040	1220	1414
	Длина l, мм	верхнего	269	350	425
		нижнего	899	1150	1350
	Масса m, кг	верхнего	4,9	11,6	20,5
		нижнего	11,62	28,2	46,2
	Рисунок 7.20 – Серийно выпускаемые ролики ленточных транспортеров с подшипниками качения и их параметры: 1 – труба; 2 – корпус подшипника; 3 – вал; 4 – крышка; 5 – шарикоподшипник; 6 – распорная втулка; 7 – уплотнение; 8 – шпилька; 9 – винт

Рисунок 2.21 – Узел трения звездочки цепного транспортера с ПСС, взаимозаменяющим два подшипника качения а) б) в) г) Рисунок 7.22 – Различные конструкции узлов трения роликоопор с самосмазывающимися подшипниками скольжения: 1 – корпус ролика; 2 – корпус ПСС; 3 – вкладыш; 4 – внутренне кольцо ПСС; 5 – наружное кольцо ПСС; 6, 7 – уплотнения; 8 – ось Рисунок 7.23 – Ролик напольного транспортера с двойным ПСС

Источник