Деревянный подшипник скольжения своими руками

Техника — молодёжи 1988-09, страница 16

Наборный древесно-полимерный подшипник скольжения

дерева в такой установке делается вдвое плотнее, втрое прочнее, вчетверо тверже!

Есть и другой интересный вариант машины для пропитки и прессования древесины (см. рис.). Для снижения сил трения здесь по периметру входного отверстия канала установлены вращающиеся ролики, ось которых перпендикулярна действию сил трения.

Конечно, трудно представить, что «деревяшка» может заменить подшипник со стальными закаленными шариками, катящимися по точно отшлифованной беговой дорожке. Но это действительно так. Возьмем, например, конвейеры, транспортирующие руду, формовочную землю, отходы литейного производства — словом, весьма абразивные сыпучие материалы. Они смешиваются с производственной пылью, смазочным маслом, парами технологических жидкостей и образуют «пасту», опасней которой для подшипников качения, этих аристократов машиностроения, и быть ничего не может. Такая абразивная паста проникает даже через уплотнения подшипниковых узлов и словно наждаком истирает беговые канавки подшипников, а то и вовсе, став твердой и монолитной, заклинивает шарики. Не менее двух-трех раз в год приходится останавливать ленточные транспортеры и заменять ролики. А вот деревянные подшипники, как показали испытания, выдерживают здесь без замены год — полтора. Да и сам ролик, оснащенный ими, обходится на 3—4 рубля дешевле, поскольку металла в нем на несколько килограммов меньше. А роликов-то, по подсчетам машиностроителей, нужно в год 5 млн. штук — только для замены!

Еще большую выгоду дают крупногабаритные деревянные подшипники — те, в которых, например, вращаются шнеки диаметром с вагонное колесо, транспортирующие цемент на бетонных заводах. Нагрузки на подшипники столь велики, а цемент так абразивен, что металлические подшипники скольжения приходится заменять через каждые два-

три месяца, останавливая производство. А деревянные подшипники и здесь стоят более года!

Вдвое дольше металлических служат деревянные подшипники в аппаратах для изготовления искусственного волокна, хотя и «купаются» в горячих щелочах и кислотах. Модифицированная древесина с этими врагами металлов просто не реагирует.

Технология и оборудование, разработанные в Институте механики металло-полимерных систем, позволяют получать уплотненную модифицированную древесину не только для подшипникоа Втулки вспомогательных механизмов прокатных станов, фланцы, крышки, рычаги, шкивы металлорежущих станков, детали шахтных вагонеток и подъемно-транспортных машин, детали и узлы электропогрузчиков, силосоуборочных комбайнов, шпа-лоподбивочных машин и вагонов метро — вот далеко не полный список машиностроительных деталей из дерева.

В строительстве дерево тоже, казалось бы, сдавало свои позиции. Кирпич, железобетон, алюминий — что им противопоставить? Но в последнее время появились изобретения, разработки, позволяющие иначе, куда более оптимистично оценивать перспективы дерева и в этой области.

Вдумаемся, почти половину всей заготовленной древесины мы тратим на ремонт, реставрацию и замену растрескавшихся от солнца, разбухших от воды, разъеденных насекомыми и просто сгнивших деревянных конструкций и сооружений. Четверть всей заготовленной за год древесины идет на детали окон и дверей, плинтусов, трибун стадионов, садовых скамеек, дачных домиков. Мы их красим, нередко покрываем лаками, но проходит время и выбрасываем на свалку наш лес, наш труд. Иное дело древесина, обработанная по способу, предложенному московскими изобретателями. В дно ванны с расплавленным оловом вмонтирован вертикальный патрубок, через который подают сжатый воздух. Верхний срез патрубка находится чуть ниже уровня расплава, поэтому на поверхности возникает волна, которая и омывает обрабатываемые деревянные детали. Горячая волна делает поверхность древесины абсолютно гладкой, выявляет текстуру. Температура расплавленного металла почти 232°С, а древесина не обугливается, поскольку процесс идет без доступа воздуха, зато приобретает декоративные, антисептические и другие полезные свойства. Быстро проходит через волну заготовка — получается золотистой, со средней скоростью — коричневой, медленно — черной, как мореный дуб. Обычные строительные детали — плинтусы, оконные рамы, подоконники — приобретают в этой купели сумму новых ценных качеств.

В Белорусском технологическом институте разработали технологию, по которой можно всего за минуту сделать из свежеспиленного дуба — мореный! На дно стальной формы кладут лист

светлого дубового шпона, промазывают его смолой, насыпают слой березовых опилок, накрывают все это вторым листом шпона и, наконец, отполированным листом из нержавеющей стали. Форму ставят под пресс и нагревают до 200’С. При давлении в 200—250 атм березовые опилки «пускают сок». Часть сока проникает через зазоры между стенками и крышкой формы, застывая, герметизирует ее и превращает в своеобразный химический реактор, где идет гидролиз опилок, образуются сахара, выделяются уксусная, щавелевая и другие кислоты, фурфурол. В присутствии кислот образуется связующая смола, скрепляющая опилки в монолитную, прочную и твердую плиту, облицованную дубовым шпоном. Одновременно с этим процессом идет диффузия продуктов гидролиза и в дубовые облицовки, и они темнеют. Примерно через минуту из формы вытаскивают мореный дуб, не менее красивый и прочный, чем пролежавший в воде, как это положено, больше века.

А вот гигантский гиперболоид градирни — деревянного сооружения для охлаждения отработанной воды на тепловых электростанциях. Трех лет не проработал этот деревянный небоскреб, но уже потерял треть своей массы. Горячая вода вымыла из древесины смолистые и минеральные вещества. Еще год-два, и придется остановить градирню на ремонт, потратить сотни кубометров первосортного леса. Или — сорокамет-

Конструкция установки для уплотнения и модификации древесины в ультразвуковом поле: 1 — кожух, 2 — заготовка в зоне контурного уплотнения, 3 — магни-тострикционные пластины, 4 — резиновые прокладки, 5 — волновод, 6 — зона пропитки.

Источник

Деревянный подшипник

Всем давно известно что у меня есть китайский скутер, на котором я нарезаю по блядям (зачёркнуто) важным производственным задачам. И вот как-то месяца два назад там что-то засвистело. То, что переднее колесо у него болталось, как ему угодно было, я счёл за фичу китайского автопрома, и шибко по этому поводу не парился. Так и отъездил на нём три сезона. А два месяца назад таки засвистело. Меня даже одна баба как-то спросила: «А что у тебя там свистит-то, ёпта, когда ты рассекаешь?». Я на это солидно ответил, что хороший свист сам наружу вылезет. А если там что-то потихоньку и посвистывает — так это на скорость не влияет, и значит ниибёт.

И вот таки вылезло. В общем, колесо свистеть перестало, но стало болтаться совсем уж неприлично. Я его ось выдернул, вытащил и заметил, что одного из двух подшипников не стало. Остались от него только ободки. Делать нечего, поехал к торгашам. Как смог, объяснил им, какой подшипник мне надо. Они как смогли понять, так и продали. Короче, завтра опять к ним поеду, возвращать эти подшипники и брать те, которые надо.

А чтоб не идти пешком, я вместо этого подшипника сделал свой, деревянный. Взял рукоять от швабры, подходящую по внешнему диаметру, высверлил в куске от неё отверстие под ось и забил это вместо подшипника в колесо, предварительно обильно смазав солидолом, чтобы нечаянно не добыть огонь от трения при езде на большой скорости. В принципе, так можно ездить годами. И я так бы и делал — вставлял бы деревянно-солидольные подшипники. Ведь люди когда-то ездили на телегах, а какие там были подшипники? А точно такие же.

Но подшипники стоят недорого, около 100 руб. Поэтому я таки куплю себе железные, чтобы не отставать от прогресса. Главное — чтобы были в наличии.

Источник

Детали трения из уплотненной древесины

Подшипники с деревянными втулками и вкладышами были в ходу на протяжении многих столетий. Еще в эпоху Возрождения Леонардо да Винчи разработал конструкции подобных подшипников, которые и в наше время используются в механизмах водяных мельниц, подъемных ворот, опорах шлифовальных кругов и прочих.

В настоящее время в России деревянные подшипники разного назначения (для прокатных станов, опор корабельных гребных винтов, например, для современной подводной лодки проекта 636 «Варшавянка», гидравлических турбин и т. д.) изготавливают из древесины бакаута. У этой тропической породы плотность 1,1-1,4 г/см 3 , чем и объясняются ее уникальные эксплуатационные свойства, так как плотность древесины определяет ее прочность. Однако стоимость 1 м 3 древесины бакаута от $30 до 80 тыс. Поэтому рационально при изготовлении деталей узлов трения использовать уплотненную древесину тополя, осины, ольхи, показатели прочности которой после облагораживания методом прессования возрастают в 8-10 раз по сравнению с естественной.

Изготовление деталей узлов скользящего трения, или, другими словам, втулок и вкладышей подшипников скольжения, является одним из направлений использования древесины, модифицированной уплотнением.

Практика применения изделий из уплотненной древесины показывает, что использование 1 т этого материала в узлах трения может заменить 6-7 т бронзы, 15-20 т чугуна и 6-8 т стали. Вкладыши подшипников скольжения из модифицированной древесины надежно работают в абразивной среде, в водной и агрессивных средах. Стоимость уплотненной древесины как материала для изготовления втулок узлов трения ниже стоимости чугуна в 3 раза, стали — в 5 раз, бронзы — в 20 раз, текстолита — в 2,5 раза. Немаловажным положительным фактором использования уплотненной древесины является снижение веса узлов трения.

Создание производственных участков по изготовлению заготовок и деталей из уплотненной древесины не требует значительных инвестиций. Площадь подобного участка 30-50 м 2 . Несложная оснастка к серийному прессовому оборудованию может быть изготовлена силами работников местных механических мастерских. Обслуживают участок два-три рабочих средней квалификации.

В качестве сырья для изготовления заготовок из уплотненной древесины используются отходы древесины, которые неизбежно накапливаются в результате производственных процессов не только на деревообрабатывающих, но и на металлообрабатывающих предприятиях. При организации довольно крупных производств в качестве сырья можно использовать древесину молодых тонкомеров мягких лиственных пород диаметром, близким к диаметру черновых заготовок (в основном в виде жердей). Древесина возраста 8-15 лет эластичнее и податливее при сжатии поперек волокон, чем более возрастная древесина. Процесс уплотнения подобной древесины протекает с меньшей вероятностью микроразрушений по сравнению с обработкой более старой древесины.

Применение уплотненной древесины в узлах трения обусловлено следующими ее свойствами (на примере использования древесины березы со степенью уплотнения 0,50-0,55): плотность 1,1-1,2 см 3 /г; предел прочности при сжатии вдоль волокон 110-120 МПа; то же при сжатии поперек волокон 700-750 МПа; твердость торцовой поверхности по Бринеллю 18-25 НВ; твердость боковой поверхности (поперек волокон) по Бринеллю 9-12 НВ; предел тепловой стойкости 130 о С; долговечность пары «сталь — уплотненная древесина» в 4-10 раз выше долговечности бронзы; способность гасить статическое электричество, вибрационную и ударную нагрузку; бесшумность работы; способность поглощать и удерживать смазку. Последняя обеспечивает коэффициент трения пропитанной маслом уплотненной древесины в паре со сталью в пределах 0,06-0,008. Поглощенное древесиной масло затрудняет проникновение в нее влаги, что значительно повышает гидрофобность уплотненной древесины, в результате чего повышается и надежность работы деталей при переменной влажности окружающей среды.

В Российской Федерации и за рубежом разработаны разные способы прессования и пропитки сырой и сухой древесины, а также формообразования заготовок деталей узлов трения (в основном втулок) путем прессования и гнутья.

На рис. 1 представлены некоторые типы втулок подшипников скольжения, изготовленные из уплотненной древесины.

Втулки, изображенные на рис. 1а, получают контурным прессованием. Они хорошо воспринимают ударные и динамические нагрузки, но у них низкая износостойкость. Втулки (рис. 1б и 1в) получают торцевым или продольным гнутьем полуколец с последующим их склеиванием. Они обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, но гнутье полуколец — сложная и малопроизводительная операция. Наилучшие эксплуатационные характеристики у секторных втулок (рис. 1г). Подобная конструкция втулки гарантирует радиальное (по отношению к поверхности вала) расположение волокон древесины, что создает наиболее благоприятные условия для восприятия деталью нагрузок и обеспечивает ее высокую износостойкость. Однако изготовление секторов, склеивание их в кольцо — чрезвычайно трудоемкая и малопроизводительная операция.

Последовательность изготовления втулки, изображенной на рис. 1г, представлена на рис. 2 и 3.

На первом этапе изготавливают секторы в устройстве, представленном на рис. 2. На опорную площадку между губками пресс-формы устанавливают матрицу с разделительной планкой и пуансоном. Пресс-форму помещают на стол гидравлического пресса, приподнимают пуансон и укладывают на опорные плоскости матрицы заготовки из натуральной древесины в виде брусков. Затем пуансон опускают до соприкосновения с заготовками (на рис. 2 это начало прессования).

Затем выполняют уплотнение древесины (на рис. 2 это конец прессования), в результате чего ее плотность повышается в два-три раза по сравнению с исходной. Полученные секторы выдерживают под давлением и передают для сборки заготовки втулки.

Второй этап сборки втулки включает следующие операции (рис. 3): нанесение клея на стыковые поверхности секторов; сборку секторов в заготовку втулки — секторы помещают в хомут, стягиваемый болтом и гайкой; перепрессовку заготовки втулки из хомута в цилиндрическую пресс-форму с сердечником, где осуществляется его прессование пуансоном в осевом направлении до необходимого размера; выпрессовку из пресс-формы заготовки втулки в подставку на втором прессе.

Предлагается менее трудоемкий и более производительный способ производства секторных втулок (рис. 4). Из натуральной древесины вытачивают цилиндрическую заготовку (рис. 4а), в которой прорезают (например, на фрезерном станке с делительной головкой) радиально расположенные пазы, число и ширина которых определяются назначением втулки.

В пазы устанавливают вкладыши из прессованной древесины, противоположные пласти которых смазаны клеем, причем b D_вп, где D_вн.изд. — внутренний диаметр готовой втулки. Готовое изделие укладывают в ванну с обезвоженным минеральным маслом комнатной температуры и выдерживают в течение 5-12 суток (в зависимости от объема древесины втулки).

Пропитка готового изделия, выполненного по предлагаемой технологии, возможна и как завершающая операция, при которой пропитываются вкладыши (в меньшей степени) и секторы (рис. 4г), расположенные между вкладышами. Эти секторы являются основными масляными резервуарами, обеспечивающими смазку трущихся поверхностей узла трения в период эксплуатации.

Готовую деревянную втулку запрессовывают в стальное кольцо. Полученные секторные подшипники при увлажнении не меняют своих размеров. Силы, развивающиеся при разбухании древесины в направлении поперек волокон, поглощаются обоймой и создают прочную напряженную систему «сталь — древесина».

Реализация предлагаемой технологии изготовления втулок с вкладышами в виде прессованных параллелепипедов значительно дешевле и проще, чем известная технология сборки втулок из прессованных секторов.

Предлагаемая технология не требует изготовления отдельных пресс-форм (рис. 2 и 3) для каждого типоразмера втулок, позволяет максимально повысить плотность прессованной древесины вкладышей, снижает внутренние напряжения клееной конструкции, улучшает условия смазки, что в целом повышает эксплуатационные характеристики узлов трения.

В заключение следует добавить, что применение способа установки закладных вкладышей в тело заготовки с прорезанными пазами позволяет изготавливать также и фасонные втулки, например, конические (рис. 5а), а также детали трения для ползунов и направляющих (рис. 5б).

Представляется перспективным использование в виде вкладышей пластин из уплотненного шпона. Способ использования закладных вкладышей при изготовлении деревянных узлов трения защищен авторским свидетельством на изобретение.

Алексей БИРМАН, д-р техн. наук,
проф. Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета

Источник