Ремонт и восстановление вкладыша

3. Ремонт и восстановление вкладыша

3.1 Выбор материала для антифрикционного слоя вкладышей подшипников

Выбор материалов для пары трения является одним из наиболее сложных вопросов, как при проектировании двигателя, так и при его ремонте. Материалы должны обеспечить надежность подшипникового узла двигателя на установленный срок эксплуатации. Долговечность работы подшипникового узла обеспечивается, прежде всего, износостойкостью его составляющих деталей, т. к. при износе деталей изменяются их геометрия и зазоры и, как следствие этого, гидродинамические характеристики. Изменение этих характеристик может привести к образованию неблагоприятных режимов трения и повреждению поверхностей трения вкладышей и шеек валов из-за задира или усталостного выкрашивания антифрикционного слоя.

Для обеспечения сопротивляемости пластической деформации и усталостным разрушениям, антифрикционный материал должен обладать высокой прочностью и твердостью. Однако такой материал будет обладать пониженной прирабатываемостью и задиростойкостью и будет быстрее изнашивать сопряженные шейки коленчатых валов, чем мягкие пластичные материалы типа баббитов. В связи с этим задача выбора материалов пары сводится к нахождению оптимального сочетания основных свойств, обеспечивающих надежную работу дизеля. Кроме того, нужно принимать во внимание и экономические показатели.

Перечисленные триботехнические свойства проявляются в комплексе и выбираются в зависимости от условий работы двигателя. Дизелестроитель, в отличие от судоремонтника, имеет возможность максимально учесть все факторы, влияющие на работу подшипника, и в соответствии с ними создать оптимальную конструкцию подшипника.

Однако и у судоремонтника имеется некоторая возможность выбора, а именно, выбор композиции материалов и способа нанесения антифрикционного и приработочного слоев. При принятии решения должны учитывать такие критерии, как условия работы двигателя, цена вкладыша, технологичность обслуживания и надежность.

Рост скоростей скольжения шеек коленчатых валов и удельных нагрузок на вкладыши подшипников ставит проблему повышения их надежности, что, в свою очередь, приводит к необходимости постоянно разрабатывать и применять новые антифрикционные материалы повышенной прочности.

Антифрикционный материал должен обладать следующими основными свойствами: достаточная статическая и усталостная прочность при повышенных температурах; способность образовывать прочный граничный слой смазочного материала и быстро восстанавливать его в местах, где он разрушен; совместимость с материалом шейки вала для определенных марок масла; низкий коэффициент трения при граничной смазке (не более 0,04-0,06); отсутствие заедания в случае перерыва в подаче масла; высокие теплопроводность, теплоемкость, прирабатываемость; высокая износостойкость сопряжения' коррозионная стойкость в сернистых соединениях; недефицитность материала и технологичность.

Подшипниковых материалов, удовлетворяющих всем этим требованиям, фактически нет. Так, прочность оловянных баббитов резко снижается с повышением температуры, что ограничивает их применение при тяжелых условиях работы; прирабатываемость антифрикционных бронз неудовлетворительна. Каждый из подшипниковых материалов обладает определенными ан- тифрикционными свойствами при определенных режимах трения.

Область применения различных антифрикционных материалов для режима жидкостного трения определяется величиной динамических нагрузок и усталостной прочностью металла в подшипнике. Усталостное изнашивание антифрикционного слоя происходит в подшипниках, подвергавшихся длительному нагружению переменными по направлению и величине усилиями. Принципиально для этого достаточно переменности одного из факторов. Наличие жидкостной смазки не служит помехой процессу. Усталостные трещины берут начало на поверхности трения и входят, сужаясь, вглубь слоя. Развиваясь по длине, мелкие трещины образуют сетку на отдельных ограниченных или больших участках поверхности. Раскрытие трещин происходит под действием пульсирующего давления смазочного масла. На более поздней фазе трещина, достигнув основания антифрикционного слоя, изменяет свое направление, распространяясь по стыку между слоем и основанием, в результате отдельные участки поверхностного слоя обособляются от остального слоя, а затем выкрашиваются. Большую роль в отделении частиц играет смазочный материал, который, проникнув в трещину, как бы подрывает металл над ней. Иногда трещина не доходит до стыка и продвигается вблизи поверхностного слоя и параллельно ему. Выкрашивание крупных кусков слоя может сопровождаться поверхностными язвинами. Однако следует иметь в виду, что трещины в антифрикционном слое под. шинников не развиваются так быстро, как в силовых конструкциях. Появление трещин и даже участков выкрашивания позволяет эксплуатировать вкладыши подшипники длительное время без существенного ухудшения их работоспособности.

Большинство конструкций вкладышей подшипников разрабатывали для использования СОД в основном на легком топливе, поэтому вкладыши, поступающие на восстановление, имеют бронзовый средний слой, на который можно наносить алюминиевые сплавы напылением. При работе на тяжелом топливе подшипники подвергаются более интенсивному абразивному изнашиванию.