Полимерных соединений

В различных отраслях отечественного и зарубежного машиностроения широко используют подшипники скольжения из полимерных материалов. Благодаря особым антифрикционным свойствам полимеров подшипники из этих материалов обладают высокой работоспособностью в узлах, эксплуатирующихся с ограниченной смазкой или при ее отсутствии, например в узлах пищевых и текстильных машин, автомобилей и локомотивов, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Благодаря применению полимерных подшипников повышается надежность и долговечность узлов, упрощается их конструкция за счет снижения требований к обеспечению этих узлов смазкой, удешевляются эксплуатация и ремонт машин и механизмов.

Осуществленная в данном справочнике привязка содержащихся рекомендаций к конкретным типам машин позволила обосновать методику проведения работы, приблизить ее к конкретным задачам, облегчить использование полимерных подшипников в узлах металлорежущего оборудования. В то же время типичность конструктивного исполнения рассматриваемых подшипниковых узлов, условий и режимов их эксплуатации является достаточной предпосылкой расширения результатов этой работы на другие виды машин и механизмов. Опыт применения разработанной методики расчета к узлам трения транспортных, строительно-дорожных, сельскохозяйственных машин показал, что использование этой методики не встречает затруднений.

\ Основным конструктивным параметром полимерных подшипников скольжения, определяющим их работоспособность, является диаметральный зазор в сопряжении с валом. Однако в формулах для расчета сборочного зазора не учтены многие факторы, способные значительно изменить его при эксплуатации, что в одних случаях может привести к неоправданному снижению точности сопряжения, в других случаях — к заклиниванию вала в подшипнике.

Расчетная схема теплопередачи через многослойную цилиндрическую стенку [14, 42, 45, 49, 52] пригодна при малых радиальных размерах корпуса полимерных подшипников. Однако в реальных машинах радиальные размеры корпуса обычно значительно превышают его ширину (зубчатые колеса, стенки корпусных деталей и т. п.). Поэтому найденное по этой методике расчетное значение нагрузочной способности подшипника может оказаться значительно больше действительного. Предлагаемые в части I справочника универсальные расчетные схемы способствуют осуществлению более точных расчетов.

Выход из строя полимерных подшипников обычно связан с повышением температуры на поверхностях трения, вследствие чего термореактивные материалы обугливаются, а термопластичные — оплавляются и текут. Однако такие явления не сопровождаются повреждением контактирующей стальной поверхности вала [43], что значительно упрощает ремонт подшипниковых узлов. Эта особенность поведения полимерных материалов выгодно отличает их от металлических сплавов, которые в случае задира полностью выводят из строя подшипниковый узел. В работе [20] приведены данные сравнительных испытаний капрона, текстолита и металлических сплавов при их работе по закаленной стали 45 с ограниченной (капельной) смазкой, что не обеспечивало полного разделения трущихся поверхностей. В этом случае коэффициент трения в значительной степени зависит от свойств исследуемых материалов. Результаты испытаний (рис. 2) показывают, что при работе капроновых подшипников не следует опасаться увеличения потерь на трение. Повышенные значения коэффициента трения текстолита объясняются тем, что испытывали неприработанные образцы. После приработки коэффициент трения текстолита заметно снижается.

КРИТЕРИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ ПОДШИПНИКОВ

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОДШИПНИКОВ

Анализ существующих конструкций полимерных подшипников *1 скольжения показал, что наибольшее распространение получил подшипник, в котором изготовленная методом литья под давле-Исполнение2 нием цилиндрическая втулка запрес-сована с определенным натягом в ме-таллическую деталь или промежуточ-ную обойму. Такая конструкция про-верена в производственных условиях; она удобна при монтаже, эксплуатации и ремонте.

Таким образом, в этом разделе приведена серия графиков (рис. 34—46), которая позволяет без вычислений определить параметр теплоотвода узла при использовании в нем полимерных подшипников скольжения. По формуле (2) можно рассчитать допустимое значение [pav] эксплуатации ТПС в этом узле.

Сторонними источниками этих групп, влияние которых следует учитывать при тепловом расчете полимерных подшипников, в первую очередь являются другие подшипниковые узлы. Если рассчитываемый подшипник и сторонний источник находятся на одном валу, то имеется такое сечение вала, в котором температура нагрева от работы рассчитываемого подшипника равна температуре нагрева от работы стороннего источника. Это сечение играет роль адиабатической стенки, дальше которой тепло от рассчитываемого подшипника не распространяется. На рис. 47, а расстояние от подшипника до этого сечения обозначено через а, а его температура — через Фа. Таким образом, влияние стороннего источника, относящегося ко 2-й группе по своему расположению относительно рассчитываемого подшипника, можно свести к ограничению теплоотводящей длины вала, что повлечет за собой снижение параметра теплоотвода через вал [по формуле (4а) и рис. 46].

Как ранее упоминалось, чрезмерное увеличение угла контакта 2ф0 (рис. 50) может привести к захвату вала, оплавлению и выходу из строя подшипника. Кроме того, при этом ухудшаются условия смазки рабочих поверхностей. Ряд исследователей [5, 12, 45] считает, что для полимерных подшипников угол контакта не должен превышать 90°. Пользуясь зависимостями, приведенными в работах [25, 29], можно вывести следующую формулу:

Из полимерных соединений, применяемых для получения термореактивных конструкционных материалов, обкладок, композиций и лаков, наибольшее применение нашли материалы на основе феноло-формальдегидных смол, кремнийорганических соединений и эпоксидных смол; из термопластичных соединений — виниловые смолы, полиэтилены, полиизобутилены, фторопласты, синтетические каучуки и др.

Синтетическими полимерами называют неметаллические материалы (пластические массы, резины, химические волокна, пленки, лаки и др.). основой производства которых является синтез высокомолекулярных органических продуктов на базе полимерных соединений.

83. Лосев И. П., Федотова О. Я. Практикум по химии высоко-полимерных соединений. М,, Гоехимиэдат, ,186i2.

Проблема повышения термостойкости полимерных соединений вызвала интенсивные исследования способности других атомов образовывать между собою цепи, которые можно было бы наращивать до необходимой длины. Первыми появились полимерные материалы на базе кремнийорганических соединений, открытые советскими химиками К. А. Андриановым и М. М. Котоном (1935—1939 гг.). В настоящее время полиорганосилоксаны получили уже широкое применение — лаки, смазочные материалы, высокотемпературная изоляция электродвигателей, каучуки и защитные слои на металлах.

Объектами исследования были клеи на основе прост-, ранственносшитых полимерных соединений. Применялись полиэфирная смола ПН-1, эпоксидно-полисульфидная композиция КЛН-1 и фенолоформальдегидный клей ВС-10Т. В качестве субстрата в опытах (за исключением специальных) использовался дюралюмин Д16Т. Склеиваемые поверхности вначале подвергались шлифовке и затем обрабатывались шкуркой до 8а класса чистоты (/icp = 2,6^8,l мкм). В процессе испытаний число факторов, оказывающих влияние на исследуемые величины, по возможности сводилось до минимума. Исследование термического сопротивления клеевых соединений проводилось на установке, работающей при нестационарном тепловом режиме (см. § 4-1). Экспериментальные изменения термического сопротивления и внутренних напряжений в процессе формирования клеевых прослоек толщиной 0,1 мм, выполненных на основе различных по химическому составу композиций при различном температурном режиме склеивания, приведены на рис. 2-12. Сравнение кривых показывает, что термическое сопротивление в процессе формирования различных клеевых прослоек изменяется симбатно нарастанию в них внутренних напряжений. Кроме того, характер роста и конечные значения термического сопротивления и внутренних напряжений зависят от температурного режима формирования клеевых прослоек. Так, для прослоек из смолы ПН-1, отвержденных при 353 К, экстремум значений R и а наступает через 6—8 ч, а при 313 К — через 100—НО ч. При этом с увеличением температуры отверждения абсолютные величины R и а резко нарастают. Такой характер формирования величин R и а наблюдается во всем диапазоне температурного режима склеивания.

ления проволочных материалов и последующей микроплазменной обработки этих покрытий. По рекомендациям швейцарской фирмы «Metko» пористые газотермические покрытия пропитывают органическими смолами. Белорусский государственный университет транспорта (г. Гомель) рекомендует более эффективный способ плазменного осаждения химически стойких полимеров на неорганический подслой. Покрытия полифункционального назначения при этом получаются практически без пор (антикоррозионные, антифрикционные, антиадгезионные, электроизоляционные и др.). В качестве неорганических подслоев применяют износостойкие сплавы ПГ-СР, Ni-Al, коррозионно-стойкий ПР-Х18Н9Т, жаростойкие оксиды алюминия, циркония, карбиды, бориды и др. В качестве полимерных соединений используют термопластичный полиуретан, политетрафторэтилен и его модификации Ф-4Д, Ф-4М, Ф-40 и др.

Растворимость виниловых сополимеров отличается от растворимости большинства полимерных соединений. При растворении полимерных соединений вязкость их растворов по мере повышения концентрации постепенно повышается до образования чрезвычайно вязкой массы. При повышении концентрации растворов виниловых сополимеров их вязкость повышается от низкой до тиксо-тропного состояния, и в конечном результате образуется гель. Концентрации, при которых раствор имеет эти три степени вязкости, зависят от типа истинного растворителя, от соотношения ко-личеств растворителя и разбавителей в растворяю-щей смеси и в меньшей степени от температуры. Если отношение количеств истинного растворителя и * разбавителя невелико, то смола совершенно -не рас- творяется. Количество разбавителя, которое можно ввести в растворяющую смесь, естественно зави- ^ сит от относительной растворяющей способности растворителя и разбавителя. В графах Б и В (табл. 118) показана максимальная концентрация смолы VYHH перед наступлением тиксотропии или желатинизации -в растворяющей смеси, состоящей из растворителей и разбавителей в соотношении 50 : 50. Эти данные получены на основании диаграмм, приведенных на рис. 27 — 31.

В процессе испарения растворителя и формирования защитной пленки, помимо рассмотренных выше явлений растека-емости, смачивания, вытеснения воды, происходят и другие, не менее важные, процессы и явления (см. рис. 5, й, б, в). Так, возможен переход от сложных коллоидных дисперсий высокомолекулярных полимерных загустителей к пленке по схеме: дис^ Персия (золь)'—>-астабилизация—>1Промежуточный гель—>"СИ-нерезис (сжатие) промежуточного геля—>-студень—!-*!аутогези-онные процессы с ликвидацией физических границ между полимерными частицами в результате сегментальной диффузии макромолекул—>-пленка [84—89]'. Образование пленок по данному механизму происходит при использовании в качестве основных загустителей ПИНС полимерных соединений. При использовании мыльных, силикагелевых загустителей, битумов, твердых углеводородов и смешанных загустителей картина получается более сложной, так как процесс образования пленки сопровождается перестройкой мицелл, глобул, волокон масло-растворимых ПАВ с образованием смешанной структуры.

Пластмассы относятся к классу полимерных соединений. Сырьем для получения исходных органических веществ, составляющих пластмассы, являются нефть, прирЪдные газы, каменный уголь и древесина.

Разработаны полиолефиновые композиции, содержащие в качестве ингредиентов гидроокиси ряда металлов, а также оксид хрома, вводимый в состав покрытия в виде хромата и бихромата аммония. Применение этих компонентов в технологических полиэтиленовых композициях, наносимых газотермическим способом, в силу специфики процессов, происходящих в структуре полимерной матрицы, позволяет на несколько порядков увеличить адгезионную прочность металл-полимерных соединений и в несколько раз их стойкость в агрессивных средах.