Материалы вкладышей дейдвудных подшипников

2.1. Общие положения. Одним из главных факторов, влияющих на срок службы ДУ, является материал вкладышей подшипников, кото­рый определяет род смазки и материал шеек гребных валов.

При использовании неметаллических вкладышей ДП в качестве смазывающей и охлаждающей жидкости применяется вода. Шейки гребных валов выполняются металлическими. Основными недостатка­ми ДУ с неметаллическими вкладышами являются ограниченный срок службы вкладышей подшипников, ограниченные нагрузочные харак­теристики и возможные коррозионные повреждения гребных валов.

При использовании неметаллических вкладышей дейдвудных подшипников (таких, как бакаут, текстолит, древпластик, резина, полиамиды и др.) в качестве смазывающей и охлаждающей жидкости приме­няется забортная соленая или пресная вода. Имеются двухконтурные конструкции ДУ, во втором контуре которых циркулирует пресная во­да.

В дейдвудах, смазываемых и охлаждаемых водой, устанавливают гребные валы с бронзовыми облицовками, наплавляют шейки нержа­веющей сталью, покрывают хромокадмием, устанавливают стальные облицовки со специальным покрытием.

При использовании металлических вкладышей ДП, рабочая по­верхность которых наплавлена баббитом, в качестве смазывающей и охлаждающей жидкости применяется масло.

В дейдвудах, смазываемых и охлаждаемых маслом, устанавливают­ся гребные валы без облицовок и покрытий. Но при этом кроме носо­вых необходимо применение и кормовых уплотнений.

Материал вкладышей ДП определяет собой и конструкцию под­шипника. Вкладыши из бакаута делаются наборными из планок огра­ниченных размеров и снабжаются большим количеством продольных канавок, которые необходимы для подачи к поверхности трения воды, обеспечивающей смазку и отвод образующейся теплоты, а также для удаления абразивных частиц и продуктов износа. На рис.1 изобра­жена схема одной из конструкций бакаутовых подшипников. Вкладыш из текстолита и резинометаллических сегментов также набираются из планок и снабжаются канавками.

Вкладыши из древпластика изготавливаются наборными, но в них растачиваются два боковых кармана, расположенных в ненагруженной зоне (рис. 1, б). Подшипники из резины для небольших гребных валов выполняют монолитными (рис. 1, в).

Внутреннюю поверхность ДП с вкладышами из капролона В диа­метром до 300мм выполняют аналогично бакаутовым и древпластиковьм подшипникам. Капролоновые подшипники с канавками на внут­ренней поверхности (шесть канавок) применяют на судах, эксплуа­тация которых проходит на мелководье, а капролоновые подшипники с боковыми карманами применяют на судах эксплуатирующихся на чистой воде.

Для ДП диаметром более 300 мм с капролоновыми вкладышами предусмотрено выполнение гладкой внутренней поверхности.

Баббитовые вкладыши ДП снабжают двумя боковыми карманами, но радиус расточки карманов меньше, чем у подшипников из ДСП (рис. 1, г).

1

Рис.1. Конструкции вкладышей дейдвудных подшипников:

1 – вкладыш подшипника; 2 – дейдвудная втулка; 3 – дейдвудная труба

2.2. Бакаут. Со дня постройки первого винтового судна долгое время единственным материалом ДП была древесина - бакаут.

Бакаут представляет собой плотную и твердую древесину гваяко­вого (“железного”) дерева, произрастающего в вечнозеленых тропи­ческих лесах Центральной и Южной Америки. Древесина бакаута име­ет зеленовато-коричневый или светло-коричневый цвет, поставляется кряжами длиной более 1 м и диаметром в ядровой части не менее 250мм.

Эти деревья становятся годными для изготовления вкладышей ДП только в возрасте 200-300 лет. Причем если диаметр кряжа составляет 350мм, то диаметр ядровой части древесины равен примерно 300 мм, а длина планки-заготовки, вырезанная в торцевом направлении, - 250-280 мм. Планки-заготовки, вырезанные в осевом направлении, мо­гут иметь большую длину. Вся заболонная область и часть ядровой по­ступают в отходы. Судостроительные и судоремонтные заводы полу­чают бакаут в виде кряжей и планки-заготовки изготавливают сами. При этом до 30% древесины уходит в отходы. Необходимо также отме­тить, что мировые запасы бакаута в настоящее время значительно ис­тощились [2,4,7, 8,9].

Бакаут является природным композиционным материалом, высо­кие антифрикционные свойства которого при трении в воде объясня­ют содержанием в ядровой части гваяковой смолы (до 26%). Плот­ность гваяковой смолы 1200-1250 кг/м³, температура плавления 85 °С. Удаление ее из древесины приводит к возрастанию коэффи­циента трения примерно в 40 раз. Гваяковая смола содержит до 70% гваяковой смоляной кислоты, а также гваякол, гуммин, ванилин, эфирные масла и другие вещества. Помимо этого в древесине гваяко­вого дерева содержится сапонин (органические соединения из группы глюкозидов), который образует в воде коллоидные растворы, снижающие поверхностное натяжение воды и образующие пену подобно мылам. Предполагают, что поведение бакаута при трении в воде обусловлено именно содержанием смолы и сапонина, поскольку на по­верхности образуется водяная эмульсия, которая действует как есте­ственная смазка.

Плотность бакаута при влажности 15% составляет не менее 1200 кг/м³. Влажность материала зависит от условий его хранения. Бакаут, дли­тельное время находившийся в сухом отапливаемом помещении, имеет влажность 4-5%. При хранении в сыром помещении под периодически смачиваемыми опилками его влажность составляет 15-19%. Полное водонасыщение бакаута после пребывания в воде характеризуется влажностью 19-21%.

При высушивании бакаута линейные размеры образцов изменяют­ся. В радиальном направлении размер уменьшается на 0,17% на каж­дый процент уменьшения влажности, в направлении, касательном к го­довым слоям, - примерно на 0,23% на каждый процент уменьшения влажности. В направлении, параллельном волокнам, изменения разме­ров практически не происходит. Во избежение появления трещин заготовки и детали из бакаута поддерживают во влажном состоянии, как во время хранения, так и в процессе механической обработки.

Бакаут отличается высокой прочностью. Предел его прочности при сжатии составляет 70-75 МПа, что значительно выше, чем у дре­весины других пород (36-52 МПа у березы, 45-55 МПа у дуба, до 60 МПа у лиственницы).

Установлено, что с увеличением твердости (НВ 120 МПа), возрас­тает износостойкость бакаута. Можно приближенно считать, что с уве­личением твердости по Янка на 10 МПа износ уменьшается на 10%.

Физико-механические свойства бакаута приведены в табл. 2.

Твердость бакаута, применяемого для вкладышей подшипников, в торцевой плоскости не менее 140 МПа (по Янка). При определении твердости по Янка стальной пуансон с полусферой диаметром 11,28 мм на конце вдавливается в торцевую поверхность на глубину радиуса полусферы (5,64 мм) с равномерной скоростью в течение 2 мин. По достижении указанной глубины вдавливания производится отсчет нагрузки. Эта нагрузка численно равна твердости по Янка (площадь круга диаметром 11,28 мм составляет 1 см²).

Прочность бакаута при сжатии связана с твердостью по Янка Н следующей зависимостью, полученной путем статистической обра­ботки опытных данных: σ_сж ≈ 0,264 Н + 34 МПа.

В пределах одного сечения твердость по мере удаления от серд­цевины кряжа возрастает примерно на 25% среднего значения твер­дости.

Для быстрой приближенной оценки твердости бакаута иногда при­меняют метод Бринелля. Между твердостью по Бринеллю НВ и твер­достью по Янка Н существует следующая статистически установ­ленная приближенная зависимость: Н ≈ 2 НВ-96 МПа.

Бакаут и до настоящего времени является одним из наиболее износостойких и надежных антифрикционных подшипниковых материалов, смазываемых и охлаждаемых забортной водой. Основными недос­татками бакаута являются его острая дефицитность и сравнительно низкая нагрузочная способность. Бакаут хранят в сыром месте, в которое не попадают солнечные лучи, без проветривания, под слоем периодически смачиваемых опилок, при температуре не ниже 0 °С.

Нижняя часть вкладышей подшипников набирается бакаутовыми сегментами с торцевым расположением волокон на поверхности тре­ния. Эти сегменты при распиловке стволов (кряжей) дерева получают короткими. Допускается производить набор верхней части под­шипников более длинными планками с продольным расположением волокон, но при этом износостойкость бакаута понижается в 2-3 раза.

Дейдвудные втулки при наборе вкладышей из бакаута делают длиннее набора на 10-12мм, древпластикового - на 2%, втулки из дру­гих материалов, подверженных разбуханию в воде, также делают длиннее набора.

Толщина стенки вкладыша назначается с учетом предельно допус­тимого зазора (выработки) и технологических соображений.

При выполнении ремонтных работ может быть произведена час­тичная замена набора бакаута в нижней кормовой части подшипника либо произведена полная замена.

Изготовление и ремонт вкладышей ДП из бакаута технологически сложен и дорог. В настоящее время бакаут является еще более дефи­цитным и дорогим материалом, чем ранее. Несмотря на указанное на ряде судов, плавающих в различных морских бассейнах, бакаут все еще успешно применяется. Так, на пассажирских судах типа "Иван Франко" Черноморского пароходства в ДП установлен бакаут, который подле­жит очередной замене в ближайшие годы.

Износ бакаута значительно увеличивается, если в подшипники по­падает песок и ил при маневрах судна (особенно в период следования судна кормой), поэтому при маневренных операциях в порту и на мел­ководье необходима интенсивная прокачка дейдвуда. Следует отме­тить, что и эта мера не всегда приносит успех, так как необходима очистка воды, подаваемой в дейдвуд.

Бакаут дефицитен. В связи со старением флота и ростом мирового тоннажа потребность в качественном бакауте удовлетворяется в на­стоящее время не полностью.

Из-за ограничения допустимой удельной нагрузки на бакаут вели­чиной 0,5 МПа длина ДП бывает значительной. Так, длина кормового (наиболее нагруженного и подверженного износу) подшипника в соот­ветствии с требованиями классификационных обществ устанавливает­ся не менее четырехкратного диаметра гребного вала.

Несмотря на все большее распространение заменителей (тексто­лит, капролон и др.) и баббитовых подшипников с циркуляционной смазкой маслом применение бакаута для набора ДП в пределах допус­тимых для этого материала нагрузок по-прежнему остается целесообразным.

2.3. Текстолиты. В настоящее время на мало- и среднетоннажных судах определенных пароходств в качестве заменителя бакаута исполь­зуется текстолит.

Текстолит — слоистый пластик, получаемый методом горячего прессования уложенных правильными слоями полотнищ хлопчатобу­мажной ткани, предварительно пропитанных термореактивными фенолоформальдегидной и другими смолами [2,4, 7, 8, 9]. Содержание смолы в текстолите колеблется в пределах от 4 до 55% по весу.

Износостойкость текстолита возрастает с увеличением количества смолы, однако при увеличении количества смолы увеличивается износ сопряженной с ним металлической поверхности. В текстолитах, ис­пользуемых для набора вкладышей ДП, содержится около 50% смол. В связи с высоким содержанием смолы этот текстолит разбухает в воде меньше бакаута и значительно меньше древпластика.

Для изготовления антифрикционных деталей узлов трения, таких, например, как вкладыши подшипников, применяют текстолиты, полу­ченные из грубых хлопчатобумажных тканей (миткаль, бязь, нанка, бельтинг и др.).

Это объясняется тем, что толстые ткани лучше пропи­тываются водой и вода при этом лучше подается в зону трения.

Для вкладышей ДП используется текстолит марки ПТК-С (судостроительный), изготавливаемый с применением миткаля. Текстолит ПТК-С наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым условиями эксплуатации дейдвудных подшипников.

Текстолит хорошо работает в парах трения с бронзой, латунью и сталью. Антифрикционные свойства текстолита резко снижаются при рабочих температурах, превышающих 50-60 °С.

Физико-механические свойства текстолита марки ПТК-С приведе­ны в табл.2.

Судостроительные и судоремонтные предприятия получают тек­столит в виде листов. Перед установкой в ДП судов его распиливают на планки.

Текстолит хранится в сухом помещении, при транспортировке он должен быть предохранен от увлажнения. Текстолит набирают в дейдвудные втулки сухим, поэтому при разбухании его в наборе после спуска судна на воду в текстолите возникают напряжения сжатия (при нес­вободном набухании) до 4,0 МПа.

Вкладыши из текстолита ПТК-С набирают по схеме "бочка" с дву­мя металлическими упорными планками, расположенными в боковых ненагруженных частях втулки. Слои ткани во вкладышах располагают по касательной к наружной поверхности облицовки гребного вала.

Допустимые удельные давления на подшипники, набранные тек­столитом марки ПТК-С, как правило, не превышают 0,3 МПа.

В практике эксплуатации ДУ крупнотоннажных, сухогрузных и на­ливных судов с подшипниками, набранными текстолитом марки ПТК-С, имели место повышенный износ, разрушения облицовок, обугливание набора из текстолита, а иногда и разрушение гребных валов [9].

Так, например, ходовые испытания ДП из текстолита ПТК-С на тб/х "Братислава" и "Гдыня", проведенные после выхода из строя на предыдущих ходовых испытаниях таких же подшипников на турбохо­дах "Братислава" и "София", показали, что вероятной причиной разру­шения облицовок гребных валов и обугливания набора из текстолита является их повышенный нагрев из-за перетяжки сальниковой набивки охлаждения. На сухогрузном т/х "Капитан Плаушевский" постройки 1970 г. (d_гр.в = 620 мм) были установлены ДП, набранные текстоли­том ПТК-С. После эксплуатации в течение двух лет и четырех месяцев ДП вышли из строя, так как зазоры увеличивались в кормовом под­шипнике до 10,75мм, а в носовом - до 5,5 мм. Текстолитовый набор имел обгоревшую внутреннюю поверхность, гребной вал к дальней­шей эксплуатации был не пригоден из-за аварийного состояния обли­цовки (продольно-поперечные рваные сквозные трещины, кормовая часть облицовки оторвалась).

Установлено, что обычное охлаждение ДП забортной водой, при­нятое для набора из бакаута, недостаточно для набора из текстолита ПТК-С. Отмечена также недостаточность подвода воды в плоскость между дейдвудными втулками, так как при этом не устанавливается циркуляция (поток) воды по всей длине дейдвудной трубы через оба подшипника. Носовой подшипник при этом перегревается еще больше, чем кормовой. Оказались недостаточными и диаметральные зазоры между облицовкой гребного вала и набором текстолитовых вклады­шей.

Установлено, что особенно опасен нагрев облицовки гребного ва­ла от перетяжки сальников набивки и недостаточного охлаждения тек­столитовых ДП в период приработки. Из-за теплового расширения об­лицовки и ускоренного набухания набора значительно уменьшается или вообще исчезает водяной зазор, что резко ухудшает условия ох­лаждения подшипника. При этом может произойти растрескивание бронзовой облицовки, чему способствуют и остаточные напряжения от горячей насадки облицовки на гребной вал. Зафиксировано, что в от­дельных случаях от растрескавшейся облицовки отваливались куски бронзы.

На транспортных судах зарубежной постройки используются текстолиты типа туфнол, новотекс, лигнит и др.

Эксплуатация ДП, набранных текстолитом типа туфнол, при рабо­те в сопряжении с облицовкой из бронзы Бр ОЦ10-2 на л/к "Москва" и "Ленинград" финской постройки в условиях ледового плавания не по­казала удовлетворительных результатов. При освидетельствовании ДУ л/к "Москва" были обнаружены: отставание облицовок в кормовой части гребных валов по длине до 500 мм, трещины облицовок по длине до 100мм, кольцевые трещины облицовок по стыку на 2/3 длины ок­ружности. Примерно аналогичные дефекты были обнаружены и на бронзовых облицовках л/к "Ленинград".

Еще более неудовлетворительные результаты эксплуатации ДП с вкладышами из текстолита марок ПТК-С, туфнола и графитизированного текстолита при работе в сопряжении с шейками гребных валов, наплавленных нержавеющей сталью 06Х18Н9Т, зафиксированы на нескольких ледоколах - износ вкладышей за 1000 ходовых часов составлял 3-17 мм, а на одном за 580 ч вкладыши в нижней половине почти полностью выработались.

На неудовлетворительную работу подшипников в этом случае так­же оказывает влияние характерная для ледоколов небольшая частота вращения гребного вала (что резко увеличивает трение и приближает его к граничному), частые реверсы и работа на мелководье при усло­вии попадания в зону трения большого количества абразивных частиц.

Для надежной работы ДП с набором из текстолита ПТК-С необхо­дима установка автономного насоса прокачки дейдвуда. Подавать воду нужно только через водораспределительное кольцо из носовой части дейдвуда, применять высококачественную набивку носового сальника, установить приборы сигнализации для контроля потока воды через подшипники.

В отличие от бакаута, который постоянно находится в воде и устанавливается в набухшем состоянии, текстолит устанавливается в сухом состоянии, он разбухает, уже находясь в дейдвуде. При этом разбуха­ние вкладышей набора по толщине составляет 2,5-3%. В связи с этим установочные водяные зазоры между облицовкой гребного вала и на­бором ДП из текстолита должны быть соответственно большими, чем у бакаута, на величину разбухания.

Коэффициент трения по бронзе марки Бр.ОЦ10-2 при охлажде­нии и смазке подшипников морской водой у текстолита марки ПТК-С составляет 0,008, а у бакаута - 0,009, т.е. примерно одинаков, но если по какой-либо причине прекращается подача воды в дейдвуд, то коэф­фициент трения текстолита повышается до значения 0,45, а температу­ра текстолита повышается. Все это приводит к уменьше­нию внутреннего диаметра набора и увеличению наружного диаметра облицовки вала. Водяной зазор уменьшается, текстолит нагревается и обугливается.

Текстолит при работе в ДП может быть нагружен больше, чем бакаут, и, казалось бы, он является более перспективным материалом для более нагруженных ДП крупнотоннажных судов, но из-за необходимости снабжения ДУ этих судов дополнительными техническими средствами и более низкой (по сравнению с бакаутом) надежности работы в этих условиях на крупнотоннажных судах текстолит в настоя­щее время не применяется.

2.4. Резины. Основу резин составляют каучуки (натуральный и синтетический), представляющие собой высокомолекулярные сое­динения с двойными связями в основной цепи. В процессе вулка­низации (например, серой) происходит ее присоединение по месту этих связей и образование трехмерной пространственной структуры, придающей резине твердость, эластичность и прочность [2,4,7, 8,9].

На судостроительные и судоремонтные предприятия поступают резинометаллические планки или монолитные резинометаллические подшипники (небольших диаметров), изготовленные на заводах химической промышленности.

При проточке вкладышей ДП по ремонтным размерам приходится снимать внутреннюю поверхность резины. При этом уменьшается тол­щина слоя резины, граничащего с металлическими армирующими планками, и снимается гладкая поверхность, образованная пресс-фор­мой. Указанные обстоятельства являются весьма отрицательными.

Физико-механические показатели резин, используемых для ДП, должны соответствовать данным, приведенным в табл. 2.

Резина в сухом состоянии обладает по сравнению с другими мате­риалами более высоким коэффициентом трения скольжения в паре с любым материалом. Наличие водяной смазки между резиной и сопри­касающейся с ней металлической поверхностью понижает при относи­тельном их скольжении силы трения в десятки раз.

Механизм высокой антифрикционности резины при смазке такой маловязкой жидкостью, как морская и речная вода, объясняется так: в резиновом вкладыше легко деформирующаяся резина приспосаблива­ется к неровностям поверхности вала без нарушения непрерывности слоя смазки водой, толщина которой благодаря этому может быть меньшей для сохранения жидкостного трения, чем при металлической поверхности вкладыша. Важно при этом, конечно, чтобы поверхности шейки вала и вкладыша подшипника были возможно чище.

Можно указать еще одну особенность работы резины. В подшип­нике с металлическим вкладышем в связи с утечкой смазки через тор­цы давление в слое смазки вдоль оси резко падает от середины к тор­цам. На резиновом вкладыше давление изменяется мало на протяже­нии средней части, падая быстро у торцов. Это явление объясняется тем, что резина своей способностью деформироваться уравнивает дав­ление в слое смазки водой на значительной части длины вкладыша.

Результаты работы и колебания величины износа резиновых подшипников ДУ с облицовками из бронзы и нержавеющей стали на судах различны и зависят от диаметра и частоты вращения гребного вала, качества изготовления резинометаллических вкладышей, материала облицовки гребного вала, качества монтажа, шероховатости металли­ческой поверхности, условий эксплуатации и т.д.

При небольшой частоте вращения гребного вала (менее 10 мин ^-1)износ резины повышается из-за разрыва водяной пленки как смазы­вающего вещества. На основании проведенных исследований рекомендуется работы резиновых ДП с окружной скоростью вращения гребного вала не менее 1 м/с. Желательна работа резинометалли­ческих подшипников при повышенных окружных скоростях (до 20 м/с).

Большое значение для работы резиновых подшипников имеет чистота обработки облицовки гребного вала (параметр шероховатости R_а ≤ 1,25 мкм) и соблюдение требований режимов принудительной прокачки дейдвуда водой (давление примерно 0,35 МПа), а также правил страгивания и проворачивания гребного вала.

Для обеспечения надежной смазки и охлаждения набора рези­новых вкладышей забортную воду прокачивают через дейдвудную трубу насосом. Прокачиваемая вода подводится к ДП со стороны носа через водораспределительное кольцо, предназначенное для равно­мерного поступления воды по всему периметру сечения дейдвудной трубы и для исключения вихреобразования.

Подшипники с резинометаллическими планками изготовляют диаметром от 250 до 820мм.

В настоящее время ДП, набранные резинометаллическими планками, менее распространены, чем текстолитовые и бакаутовые, и применяются в основном на среднетоннажных судах и ледоколах.

На малотоннажных судах морского и речного флота кроме под­шипников с резинометаллическими планками применяются и резинометаллические подшипники с наружной металлической втулкой (латунь или сталь) и монолитными резиновыми вкладышами, снабженные канавками на внутренней поверхности (D_ВН = 30...240 мм). Подшипники, изготовленные с применением стальных втулок, предназначены для эксплуатации в пресной воде. Резиновая часть под­шипника должна изготовляться на основе 75% массовых частей каучука СКИ-3 и 25% массовых частей каучука СКД. Срок службы подшипников 10 лет, а ресурс подшипника в морских условиях 15 тыс. ч.

Износ резины подшипника при гарантийной наработке (в море -15 тыс.ч, в речных бассейнах - 4 тыс. ч, в водоемах, сильно загрязненных абразивными частицами, — 2 тыс. ч) не должен быть больше значений, приведенных в табл. 3.

Таблица 3

Диаметр вала (облицовки) под подшипник, мм	Износ резины, % диаметра вала
От 30 до 10 (включительно)
От 101 до 150 "
От 151 до 240 "	2,5

Удельные нагрузки, допускаемые при эксплуатации резинометаллических подшипников, примерно соответствуют удельным нагрузкам при использовании бакаута.

Согласно источнику [9] обследование нескольких крупнотоннаж­ных транспортных судов с ДП, набранными резинометаллическими планками, показало, что после непродолжительной работы на бронзо­вых облицовках появляются волнообразная выработка и следы накле­па. Рабочая поверхность облицовок от наклепа начинает шелушиться и резина вкладышей интенсивно вырабатывается.

Кроме указанного, гребной винт большой массы вызывает значи­тельную просадку и изгиб вала, главным образом в кормовой части. При этом резина подшипника деформируется, установочный зазор, предусмотренный чертежами, увеличивается в 2-2,5 раза, что не соот­ветствует требованиям технических условий монтажа и требованиям эксплуатации [9].

В настоящее время предельная нагрузка на вкладыши ДП крупнотоннажных транспортных судов не позволяет использовать эти вкладыши на современных крупнотоннажных судах при условии их изготовления из существующих марок резины. При нагревании резины в процессе работы эти характеристики понижаются. В существующих конструкциях ДУ крупнотоннажных транспортных судов с гребными валами большого диаметра от применения резины приходится отказы­ваться несмотря на то, что коэффициент трения мокрой резины весьма низкий.

2.5. Древпластики. Древесно-слоистый пластик получают способом горячего прессования предварительно пропитанных фенолоформальдегидными и другими термореактивными синтетическими смолами листов лущеного древесного шпона толщиной 0,3-0,6 мм [2,4,7,8,9].

Износостойкость и нагрузочная способность древпластиков ниже, чем текстолитов, а разбухаемость значительно выше - более 20%.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства ДСП-А, в ко­тором волокна древесного шпона во всех слоях имеют параллельное направление или каждые четыре слоя с параллельным направлением чередуются с одним слоем, имеющим направление волокон под углом 20-25° к смежным слоям. В ДСП-Б каждые 8-12 слоев шпона с парал­лельным расположением волокон чередуются с одним слоем древесно­го шпона, имеющим перпендикулярное к смежным слоям направление.

Микроструктура ДСП состоит из мягкой основы древесины и вкрапленных в нее твердых структурных составляющих смолы. ДСП по структуре подобен баббиту в том смысле, что твердые включения смолы вкраплены в пластичную основу древесины. Коэффициент тре­ния ДСП при смазке водой и работе с металлической шейкой вала снижается при повышении удельного давления и скорости скольжения. Хотя смазка водой допустима при V > 0,6 м/с и р ≤ 1,0 МПа, следует отметить, что в тех интервалах скоростей и нагрузок, при которых работает древпластиковый набор дейдвуда, более благоприятной является циркуляционная смазка маслом. Так как циркуляционная система смазки вносит усложнения в конструкцию ДУ, задача создания надежного подшипника из ДСП с водяной смазкой сводилась к выполнению подшипника жидкостного трения.

Разработанная конструкция вкладыша отличается техноло­гичностью, не имеет канавок на рабочей поверхности и снабжена двумя боковыми карманами. Угол обхвата шейки вала принят равным 120°.

Существенным недостатком ДСП наряду с его низкой теплопроводностью является разбухание вследствие водопоглащения. Предварительное пропитывание маслом не предохраняет его от пос­ледующего водопоглощения и разбухания. В зажатом по направлению прессования состоянии водопоглощение и разбухание древпластиков незначительны. Водопоглощение при этом сопровождается появлением значительных распирающих сил, воспринимаемых зажимающим устройством. Удельное давление разбухания для разных марок ДСП составляет 13,0-20,0 МПа. Из-за больших распирающих усилий, возникающих в материале дейдвудных втулок с набором из ДСП (планки из ДСП во втулки набираются без предварительного вымачивания), требуются прочные втулки.

Во вкладышах из ДСП волокна древесины направлены перпен­дикулярно оси вала, что обеспечивает их минимальный износ. Износо­стойкость пластика марки ДСП-А выше, чем марки ДСП-Б.

Шероховатость рабочих поверхностей набора подшипников и облицовки вала должна составлять Р_а ≤ 1,25 мкм.

Опубликованы данные об износах ДП с набором из древпластиков, работавших в сопряжении с бронзовыми облицовками на ряде морских и речных судов (d_гр.в = 180...400 мм). Средний суммарный износ вкладышей из ДСП в мм на 1000 ходовых часов находился в пределах от 0,13 до 0,40.

В отдельных случаях повышенный износ набора приводил ДУ в аварийное состояние: обугливание набора ДСП, сквозные трещины бронзовых облицовок гребных валов, сопровождавшиеся глубокими коррозионными разъеданиями гребного вала.

Наблюдались случаи низкой износостойкости вкладышей из ДСП при работе с шейками гребных валов, наплавленных нержавеющей сталью 10Х18Н9Т (т/х "Верхоянск" - 0,63 мм за 1000 ходовых часов, л/к "Красин" - 0,66 мм за 1000 ходовых часов дейдвудной втулки лево­го борта) и др.

По данным опыта эксплуатации, при использовании набора подшипников с вкладышами из ДСП необходимо обеспечивать не­прерывную интенсивную прокачку водой, по оси втулки набора выполнять короче ее длины на 3% (чтобы разбухание происходило вдоль оси вала), в системе прокачки должны устанавливаться фильт­ры, необходимо предусматривать в рабочей зоне подшипников нали­чие холодильников и т.д.

В связи с указанными недостатками вкладыши из ДСП в настоя­щее время используются ограниченно на малотоннажных и более ограниченно на среднетоннажных судах ранней постройки и не используются на крупнотоннажных судах.

Дата добавления: 2014-10-15