Для обеспечения точности перемещения подвижных элементов различных по назначению механизмов невозможно обойтись без специально предназначенных для таких целей направляющих деталей. Их принцип действия основан на создании реакции в нужную сторону, но как хорошо известно из школьного курса физики она находится в прямой пропорциональной зависимости с силой трения, которая в данном случае оказывает не положительное, а отрицательное влияние на работу всей системы, так как притормаживает возвратно-поступательное или вращательное движение, тем самым снижая КПД, а самое главное приводит к износу контактирующих между собою частей деталей.
Чем интенсивнее протекает процесс, тем быстрее происходит истирание, поэтому инженерам приходится принимать меры по снижению негативного влияния на целостность основных элементов фрикционных узлов. Для этого прежде всего стремятся уменьшить коэффициент трения, который в основном зависит от вязкости материала и шероховатости поверхности, поэтому подбирается соответствующее исходное сырье и тщательно выравнивается рельеф за счет шлифования и полирования.
Такие задачи оказалось целесообразным решать не самим разработчикам машин, а поручать их заводам-изготовителям четко регламентированных по геометрической форме, размерам и прочим техническим параметрам изделий в строгом соответствии с изложенными в документации общих для всех государственных стандартов требованиями. Такой подход получил всеобщее признание еще в прошлом веке, когда различные производители стремились унифицировать собственную продукцию с выпускаемой конкурентами и смежными предприятиями, в результате чего, в частности, появились современные подшипники качения и скольжения.
Основу последних составляют специально рассчитанные для условий эксплуатации, простые по конструкции и недорогие элементы, например бронзовая втулка, зачастую изготавливаемые прямиком на металлургическом комбинате на специально предназначенном для этого оборудовании, что заметно сокращает энергозатраты на весь технологический цикл от исходного сырья до готовой продукции и тем самым благотворно сказывается на себестоимости последней.
Какие достоинства имеет бронзовая втулка
Стандартизированная бронзовая втулка гарантированно подойдет для различных, порою весьма далеких друг от друга по функциональному назначению механизмов, так как именно они разрабатываются под уже имеющиеся в справочниках детали, а не наоборот. Кроме такого важного для унификации и взаимозаменяемости достоинства имеются и другие:
- Бронза представляет из себя сплав на основе меди, поэтому наследует от нее многие полезные качества. Для подшипниковых узлов это прежде всего высокая теплопроводность, помогающая быстро отводить из рабочей зоны избыточное количество тепла с целью избежать изменения размеров из-за температурного расширения, а также не допустить меняющего механические свойства термического воздействия.
- Она тверже и менее подвержена износу, что хорошо было известно еще во времена древних цивилизаций, когда для изготовления орудий труда чистый металл практически не использовался.
- Для извлечения и установки в отверстие или специальное посадочное гнездо корпуса механизма не требуется особых усилий и сложных приспособлений, поэтому на времени сборки и демонтажа оборудования при плановом обслуживании и ремонте присутствие такого элемента практически не сказывается.
Аналоги из других сплавов не отличаются по функциональному назначению, однако в силу некоторых специфических отличий оказываются более пригодными для решения отдельных задач.
Латунная втулка
Очень похожая как внешне, так и по большинству свойств, латунная втулка обладает несколько большей вязкостью, что позволяет получить более ровную поверхность, однако несколько снижает величину допустимого давления.
Чугунная втулка
При необходимости увеличения опорных усилий применяется чугунная втулка, так как входящий в состав исходного сырья для производства карбид железа оказывается гораздо тверже любых медных сплавов. При этом, конечно же, существенно возрастает нагрузка на подвижную деталь и изнашивается она быстрее, однако основная задача по защите дорогостоящего корпуса и обеспечению точности траектории движения решается вполне успешно. К тому же чугун гораздо дешевле любого из цветных металлов, поэтому его использование при разумном подходе способно не увеличить, а наоборот уменьшить суммарные финансовые расходы на создание и обслуживание в течение длительного эксплуатационного периода какого-либо сложного механизма, увеличить его надежность и долговечность.