Композитные втулки сухого скольжения – это оптимальное решение для опор, работающих с небольшими нагрузками, возможность смазки которых отсутствует или сильно затруднена. Такое решение используется во многих сферах производства и транспорта, но чаще всего эти детали встречаются в автомобилестроении, авиации, в железнодорожном транспорте, системах гидравлики и пневматики, оборудовании, связанном с добычей, а также переработкой нефти и газа.
Как работают композитные втулки
Втулки сухого скольжения производят из пористых материалов. В поры предварительно вносится смазочный материал в количестве, достаточном для всего срока использования детали. Это исключает необходимость смазывания в процессе эксплуатации опоры, что очень важно там, где нет прямого доступа к втулке. Поры для смазки могут иметь разные размеры, глубину и форму – эти факторы зависят как от области применения детали, так и от материала, из которого она изготовлена. Чаще всего встречаются поры таких форм:
Круглые;
Ромбовидные;
Линейные.
Композитные втулки чаще всего рассчитаны на радиальные нагрузки, а также двунаправленные упорные.
По своей конструкции изделие представляет собой втулку, на середине длины которой есть отверстие для крепления. Также по всей длине детали часто выполняют разрез, делающий цилиндр втулки незамкнутым, но есть и неразрезные разновидности. У втулок может быть торец с выступом, иногда значительных размеров, назначение которого – надежная фиксация изделия. Для изготовления внешней части втулки, не участвующей в процессе трения, используют более прочные материалы. Таким образом создается надежный каркас, препятствующий деформации опоры в процессе работы узла.
По технологии изготовления втулки сухого скольжения делятся на несколько групп по виду армирующего наполнения. Наиболее востребованными в современной механике считаются изделия таких типов:
Из наполненных полимеров;
Слоистой структуры;
Из волокнистых материалов;
Скелетные, с наполнением связующим составом;
Насыпные.
Для изготовления втулок применяют инертные полимерные и композитные материалы, среди которых наиболее популярными можно назвать фторопласты, железографит легированный, биметалл разных составов.
Преимущества и недостатки втулок сухого скольжения
Популярность втулок сухого трения обусловлена многочисленными преимуществами этих деталей перед опорами из металлов и сплавов. Среди них нужно особо отметить такие:
Низкий коэффициент трения, как правило составляющий 0,06…0,12;
Высокая надежность при скоростях до 4 м/с и нагрузках, не превышающих 20 кг/см;
Работа в широком температурном диапазоне от -60 до +250° C;
Возможность применения в неблагоприятной среде, например, при высокой влажности или действии морской воды;
Предельно низкие показатели износа, не превышающие 0,5-1 мкм на 1000 оборотов (качаний);
Высокий рабочий ресурс;
Простота конструкции и несложный монтаж.
К минусам таких втулок можно отнести их достаточно высокую стоимость, по сравнению с бронзовыми и латунными, неоднородность композитных материалов, повышающая количество неожиданных поломок детали.
Ведущими брендами, выпускающими опоры с втулками сухого скольжения в мире считаются компании SKF, INA и FAG.