Подшипники из дерева, пропитанные маслом (практическое руководство по эксплуатации)

Введение

Целью этого технического обзора является предоставление некоторой справочной информации как для конструкторов, так и для проектировщиков, желающих использовать деревянные подшипники. Будет обсуждаться тип используемой древесины, ее обработка, смазка и ожидаемые эксплуатационные характеристики.

Некоторые преимущества деревянных подшипников, пропитанных маслом

• Изготовлено из местных материалов.
• Изготовлено местными мастерами, обладающими навыками обработки дерева.
• Легко собирается.
• Не требуют смазки и обслуживания.
• Эксплуатация в грязных условиях.
• Легко проверяется на износ.
• Быстро отремонтируем или заменим.
• Может служить временным средством ремонта более сложного производственного подшипника.
• Требуются малые допуски как для валов, так и для корпусов.

Выбор древесины

Состав древесины очень сложен, но, говоря простыми словами, она состоит из волокнистого материала, связанного клееобразным веществом, воды, смол и масел.

Первоначальный отбор

Д. А. Аткинсон (1972) утверждал, что одной из важнейших характеристик, на которую следует обращать внимание при выборе древесины, является ее твердость.

• Чем тверже поверхность подшипника, тем меньше деформация и меньше коэффициент трения.
• Чем тверже поверхность подшипника, тем ниже скорость износа.
• Чем тверже поверхность подшипника, тем меньше вероятность его преждевременного выхода из строя, оплавления и, в конечном итоге, возгорания.
• Чем тверже поверхность подшипника, тем выше ее прочность.

Стоит также отметить, что, как правило, чем тверже древесина, тем больше ее вес и тем сложнее ее обрабатывать.

Маслянистость древесины является особенно важным фактором, когда подшипники вряд ли будут (или не предназначены) для смазки во время их эксплуатации. Практические индикаторы, которые помогают идентифицировать древесину, которая может иметь хорошие самосмазывающиеся свойства, следующие:

• они легко полируются
• они не реагируют с кислотами
• их трудно пропитывать консервантами
• клей к ним не прилипает

Другие соображения

Высокое содержание влаги приводит к снижению твердости и большему износу. Для большинства применений предпочтительнее низкое содержание влаги, а избыток влаги необходимо удалить, чтобы предотвратить последующую усадку, особенно если подшипник будет использоваться в качестве втулки. Самая твердая древесина находится в главном стволе, сразу под первой ветвью.

Следует учитывать направление волокон и, по возможности, использовать преимущества близкого расположения волокон для обеспечения твердости на поверхности износа.

Кусок древесины, выбранный для опоры, не должен иметь трещин. Некоторые подходящие породы древесины перечислены в Таблице 1.

Таблица 1: Подходящие пиломатериалы

Если древесина не относится к самосмазывающимся сортам (или имеет сомнительные самосмазывающиеся характеристики), ее можно пропитать маслом, чтобы свести к минимуму необходимость последующей смазки. Важно, чтобы древесина была сухой, чтобы способствовать максимальному впитыванию масла.

Строительство

Следующие заметки относятся к опыту, полученному в ходе полевого изготовления и испытания трех типов деревянных подшипников. Все они были пропитанными маслом.

Типы подшипников

Подшипник скольжения

Разъемный подшипник

Цельный подшипник

Основные пометки

HSPearson (1915) предложил, что в качестве общего правила для определения размера древесины, необходимой для подшипника, осевая длина подшипника должна быть как минимум в два раза больше диаметра вала. Например, для оси диаметром 25 мм подшипник должен быть длиной не менее 50 мм. В случае подшипников блока толщина материала подшипника

Сверление радиальных отверстий для смазки рекомендуется Пирсоном только для подшипников типа втулки. Он обнаружил, что если просверлить отверстия для смазки в подшипниках скольжения, то не только подшипники ослабнут, но и отверстия станут ловушками для грязи.

Подшипник должен быть расположен, когда это возможно, в таком месте, где падающая грязь не будет напрямую попадать в подшипник. Например, если ось установлена ​​в подшипниках, установленных под полом тележки, а не на фиксированной оси с подшипниками на ступице колеса, то грязь, падающая с обода колеса, не будет попадать непосредственно на подшипники.

Если предполагается, что подшипник будет воспринимать боковое усилие, необходимо использовать большие плоские шайбы, при этом та, что находится рядом с концом подшипника, должна свободно вращаться на валу. Опорная поверхность вала должна быть идеально круглой, гладкой и отполированной на вид.

Как сделать подшипники

Доступная древесина часто имеет довольно сомнительные самосмазывающиеся свойства и высокое содержание влаги. В этом случае простая процедура изготовления пропитанного маслом подшипника скольжения была разработана Центром промышленного развития Зария в Нигерии. Избыток воды удаляется, и последующая усадка предотвращается.

• Уменьшите сечение бруса до квадратного и просверлите в центре отверстие того же диаметра, что и шейка, на которой будет работать подшипник.
• Поместите блоки в металлический контейнер с коммерческим арахисовым маслом и держите их погруженными, положив сверху кирпич. Поднимайте температуру масла, пока вода в древесине не превратится в пар — это придаст маслу вид бурно кипящего масла. Поддерживайте температуру до тех пор, пока на поверхность масла не будут подниматься только отдельные струйки маленьких пузырьков размером с булавку. Это может занять от 30 минут до 2 часов в зависимости от влажности древесины.
• Уберите источник тепла и оставьте блоки в масле остывать на ночь, если это возможно. На этом этапе древесина впитает масло. Если температура масла станет слишком высокой после того, как пузырьки перестанут появляться, древесина превратится в уголь, а подшипники будут испорчены.

• Повторно растачивайте центральное отверстие, чтобы компенсировать возможную усадку.
• Установите на оправку и обработайте наружный диаметр до требуемого размера, который обеспечит плотную посадку втулки на ступицу.
• Просверлите четыре отверстия на равном расстоянии друг от друга в стенке втулки по ее середине и заполните их смазкой. В общем, чем тверже смазка, тем лучше, поэтому предпочтительнее использовать животный жир, мыло или сало, хотя отличной альтернативой является и консистентная смазка.

Сорок втулочных подшипников, изготовленных и испытанных в Зарии, имели длину 2,5 дюйма, наружный диаметр 1,550 дюйма и отверстие 0,855 дюйма. Они были запрессованы в бесшовную черную чугунную трубу класса C диаметром 1½ дюйма и обточены на цапфе трубы диаметром ½ дюйма. В качестве древесины использовалось красное дерево (наиболее доступное), а испытания на стенде с нагрузкой 100 фунтов и скоростью 100-200 об/мин показали достаточную смазку. Эти условия испытаний были выбраны для имитации рабочих сил на 7-дюймовом колесе плуга, запряженного волами. Испытания, проведенные на втулочных подшипниках без четырех радиальных смазочных отверстий, снова показали достаточную смазку.

Первоначальная подготовка

Распилите древесину в форме продолговатого блока, немного большего, чем наружный диаметр готового подшипника, чтобы учесть усадку и смещение отверстия относительно центра. Просверлите отверстие через центр блока размером с шейку.

Обезвоживание

Вскоре после погружения подшипниковых блоков в горячее арахисовое масло на поверхности появятся многочисленные поверхностные пузырьки диаметром 25 мм, состоящие из множества более мелких пузырьков. По мере снижения влажности блоков поверхностные пузырьки будут уменьшаться в размере.

Когда поверхностные пузырьки образуются из отдельных потоков пузырьков размером с булавку, процесс дегидратации зашел достаточно далеко. Прекратите нагревание и дайте блокам остыть в масле в течение ночи.

Отделка

Повторно просверлите центральное отверстие и поместите севший, пропитанный маслом подшипниковый блок на оправку, затем поверните до нужного размера.

На тяжелом оборудовании, таком как бычьи повозки или там, где невозможно протолкнуть ось через подшипник скольжения, разъемный подшипник обеспечивает более практичное решение. Его легко установить и заменить, и если происходит износ, две половины можно поменять местами. После дальнейшего износа срок службы подшипника можно продлить, удалив небольшое количество материала с сопрягаемых поверхностей. Простая процедура была разработана проектом GRZ/ITDG на региональной исследовательской станции Магойе в Замбии для производства такого подшипника, снова с использованием метода пропитки маслом. Древесина в этом случае была тиковой, а использованное машинное масло оказалось удовлетворительной альтернативой арахисовому маслу. (Coombs & Pearson, 1974)

• Уменьшите сечение бруса до квадратного и разрежьте его вдоль на две половины.
• Две половинки подшипника должны быть крепко сжаты вместе для операции сверления. Самое важное, чтобы отверстие для оси было просверлено точно под прямым углом через блоки. Для наилучших результатов следует использовать электрическую столбчатую дрель, хотя ручная столбчатая дрель будет вполне удовлетворительной. Если ни одна из них недоступна, необходимо сделать кондуктор, чтобы удерживать сверло на одной линии. После сверления две половинки следует связать вместе, чтобы они держались парами.
• Для замачивания в масле нужна старая 20-литровая (5-галлонная) бочка. Наполните ее на три четверти отработанным машинным маслом и доведите до кипения на открытом огне. При обращении с бочкой с горячим маслом требуется большая осторожность. Снимите бочку с огня и осторожно поместите пары подшипников в горячее масло. Положите кирпич сверху на последнюю пару, чтобы они не плавали, и оставьте бочку и ее содержимое медленно остывать на ночь.

Размеры разъемных подшипников составляли 150 мм x 150 мм x 15 мм с диаметром отверстия 38 мм. Они были испытаны на надежность в полевых условиях путем установки их на воловьи повозки, оснащенные железными или пневматическими колесами и перевозившие грузы до 2 тонн. Было обнаружено, что радиальный зазор на наружных диаметрах этих узлов около 1 мм является существенным. При осторожной обкатке на низких скоростях (работа волов), зазор увеличивается до 1,5-2,0 мм, а поверхность подшипника приобретает вид высокополированного стекла. Достигнув этого состояния, он был способен выдерживать поездки или несколько километров на более высоких скоростях (буксировка Landrover).

В качестве альтернативы подшипнику из твердой древесины был испытан пропитанный маслом подшипник из сосны, и он также показал удовлетворительные результаты, но мог иметь более короткий срок службы. Для более низких нагрузок и более низких скоростей, таких как механизм привода семян на небольшой сеялке, использовался меньший цельный пропитанный маслом подшипник блока размером 50 мм x 50 мм x 50 мм с диаметром отверстия 16 мм, и это дало удовлетворительные результаты, хотя испытания не были обширными.

Производительность

Можно сделать следующие общие выводы.

• Период приработки имеет решающее значение. Он характеризуется высокой начальной скоростью износа, при этом происходит шлифовка и полировка поверхности подшипника, после чего износ становится примерно пропорционален времени.
• Чем больше скорость вращения, тем больше износ, особенно в период приработки.
• Чем больше нагрузка на ось, тем выше скорость износа.

Точнее говоря, износ приблизительно пропорционален нагрузке, но быстро увеличивается при небольшом увеличении скорости.

Следует избегать очень высоких нагрузок и низких скоростей, так как это приводит к рывкам шейки в подшипнике, а последующая тряска и вибрация приводят к износу других деталей.

Ссылки и дополнительная литература

• Аткинсон, Д.А. Характеристики подшипников, используемых в медленно работающих машинах , Институт науки и технологий Манчестерского университета (UMIST), апрель 1972 г.
• TR37 Двойная деревянная ось с подшипником скольжения для тележек для ослов (1999) 13 стр.: Недорогое животное

Программа Cart, веб-сайт DTU: http://web.archive.org/web/20070418004347/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/dtu//pubs/tr/animals/tr37.pdf

• TR35 Изготовление плоского сверла для сверления отверстий в дереве (1999) 4 стр.: Недорогая тележка для животных

Программа, сайт DTU: http://web.archive.org/web/20060514093342/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/DTU/pubs/tr/animals/tr35.pdf

• HS Pearson, CE Oram и TH Thomas WP43 Проектирование африканской повозки, запряженной волами, и

Производство , DTU, (1994) 62 стр. Веб-сайт: http://web.archive.org/web/20070418010657/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/dtu//pubs/wp/wp43/wp43.pdf

• Кумбс, Р. М. и Пирсон, Х. С. Деревянная повозка для быков ITDG . Проект ITDG/GRZ, Магойе, Замбия, февраль 1974 г.

Полезный адрес

Отделение технологий развития (DTU) Инженерная школа

Университет Уорика Ковентри CV4 7AL Соединенное Королевство

Тел.: +44 (0)1203 522339

Факс: +44 (0)1203 418922

E-mail: dtu@eng.warwick.ac.uk Сайт: http://web.archive.org/web/20080708052301/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/dtu/ DTU — это исследовательское подразделение в Школе инженерии в Университете Уорика. Целью DTU является исследование и продвижение соответствующих технологий для применения в развивающихся странах.

Данные страницы

Часть	Практические действия Технические краткие описания
Ключевые слова	деревянные подшипники
Авторы	Стивен Медина
Лицензия	CC-BY-SA-3.0
Организации	Практические действия
Перенесено из	https://practicalaction.org/ ( оригинал )
Язык	Английский (en)
Переводы	Русский
Связанный	1 подстраница , 4 страницы ссылка здесь
Влияние	5780 просмотров страниц
Созданный	1 апреля 2009 г. Стивен Медина
Измененный	28 февраля 2024 г. Фелипе Шеноне
Цитировать как	Стивен Медина (2009–2024). «Пропитанные маслом деревянные подшипники (практическое руководство по эксплуатации)» . Appropedia . Получено 20 июля 2024 г. .
API-запросы	базовый , семантический , html , файлы , больше