Баббит или подшипниковый металл — это любой из нескольких сплавов, используемых для опорной поверхности подшипника скольжения .
Оригинальный сплав баббит был изобретен в 1839 году Айзеком Баббитом [1] в Тонтоне , штат Массачусетс , США. Он раскрыл один из рецептов своего сплава, но сохранил другие в качестве коммерческой тайны . [2] Другие формулы были разработаны позже. [3] Как и другие термины, эпонимическое происхождение которых давно уже не так важно (например, дизельный двигатель или евстахиева труба ), термин « баббитовый металл » часто пишется строчными буквами. [3] [4] Он предпочтительнее термина « белый металл », поскольку этот термин относится к цинковому литейному металлу, сплавам на основе свинца , сплавам на основе олова и подшипниковому металлу.
Баббит чаще всего используется в качестве тонкого поверхностного слоя в сложной многометаллической сборке, но изначально он использовался в качестве литого на месте объемного материала подшипника. Баббит характеризуется устойчивостью к истиранию . Баббит мягкий и легко повреждается, что предполагает, что он может быть непригоден для поверхности подшипника . Однако его структура состоит из небольших твердых кристаллов , диспергированных в более мягком металле, что делает его, технически, композитом с металлической матрицей . По мере износа подшипника более мягкий металл несколько разрушается, создавая пути для смазки между твердыми выступами, которые обеспечивают фактическую поверхность подшипника. Когда в качестве более мягкого металла используется олово, трение заставляет олово плавиться и функционировать как смазка, защищая подшипник от износа, когда другие смазочные материалы отсутствуют.
В двигателях внутреннего сгорания используется баббит, в основе которого лежит олово, поскольку он выдерживает циклические нагрузки.
В традиционном стиле подшипника из баббитового металла чугунный опорный блок собирается в виде свободной посадки вокруг вала, при этом вал находится в приблизительном конечном положении. Внутренняя поверхность чугунного опорного блока часто сверлится, чтобы сформировать шпонку для определения местоположения металла подшипника, когда он заливается на место. Вал покрывается сажей в качестве разделительного состава , концы подшипника набиваются глиной для формирования формы, а расплавленный металл заливается в полость вокруг вала, первоначально заполняя нижнюю половину опорного блока. Подшипник зачищается, и металл обрезается обратно на верхнюю поверхность опорного блока. Затвердевший металл баббита достаточно мягок , чтобы его можно было разрезать ножом или острым зубилом .
Стальная прокладка вставлена для защиты поверхности нижнего подшипника и для отделения крышки опорного блока от вала. После повторной герметизации концов глиной заливается еще больше металла для заполнения крышки опорного блока через отверстие в верхней части крышки опорного блока, которое в конечном итоге станет смазочным портом.
Затем две половинки подшипника разделяются на прокладке, прокладка снимается, отверстия для масла очищаются от металла, а масляные каналы прорезаются в поверхности нового подшипника. Вал смазывается инженерной синью и вращается в подшипнике. Когда подшипник разбирается, синь заполняет углубления и стирается с выступов, делая их видимыми. Выступы соскабливаются, и процесс повторяется, пока не появится однородный и равномерно распределенный рисунок синего цвета, когда вал будет снят. Затем подшипник очищается и смазывается, и устанавливается прокладками так, чтобы вал надежно удерживался, но не застревал в подшипнике. Затем подшипник «обкатывается» путем работы с обильной смазкой при низкой нагрузке и медленном вращении, завершая процесс обнажения твердой поверхности подшипника. После окончательной регулировки прокладки получается очень надежный и высоконагрузочный подшипник .
До появления недорогих электродвигателей , мощность распределялась по заводам от центрального двигателя через верхние валы , работающие в сотнях баббитовых подшипников. Часто для передачи этой вращающейся мощности к рабочим машинам использовались кожаные, тканевые или резиновые ремни.
Выражение «рабочий подшипник» также произошло от этого типа подшипника, поскольку отсутствие смазки приведет к накоплению тепла из-за трения в подшипнике, что в конечном итоге приведет к расплавлению металла подшипника и выходу его из подшипникового узла.
До середины 1950-х годов литые баббитовые подшипники были распространены в автомобильной промышленности. Баббит заливался в блок или крышки с помощью формы. Использовались баббиты на основе олова, поскольку они могли выдерживать ударные нагрузки, возникающие на шатунах и коленчатом валу . Литые баббитовые подшипники сохраняли тонкость. Шатуны и крышки имели прокладки, которые можно было снять по мере износа баббита. Известно, что Ford использовал два 0,002" на каждой крышке и баббит, который состоял на 86% из олова , 7% меди , 7% сурьмы (см. каталоги KRW для модели T ). Использовались стальные прокладки, так как латунные прокладки, используемые сегодня, имеют тенденцию сжиматься со временем, что приводит к сокращению срока службы подшипников. Литые баббитовые подшипники обычно служат более 50 000 миль, прежде чем их потребуется заменить. Известно также, что литые баббитовые подшипники выходят из строя изящно, что позволяет автомобилю ездить в течение длительного времени. Вышедший из строя подшипник вряд ли повредит коленчатый вал.
Подшипники коленчатого вала и шатуна в современных автомобильных двигателях изготавливаются из сменной стальной оболочки, прикрепленной к крышкам подшипников. Внутренняя поверхность стальной оболочки покрыта бронзовым покрытием , которое в свою очередь покрыто тонким слоем баббитового металла в качестве опорной поверхности.
Процесс нанесения этого слоя металла называется баббитированием.
Во многих приложениях подшипники качения , такие как шариковые или роликовые подшипники , заменили подшипники баббита. Хотя такие подшипники могут обеспечивать более низкий коэффициент трения, чем подшипники скольжения, их ключевым преимуществом является то, что они могут надежно работать без непрерывной подачи смазки под давлением. Шариковые и роликовые подшипники также могут использоваться в конфигурациях, которые должны выдерживать как радиальные , так и осевые нагрузки . Однако подшипники качения не обладают полезными демпфирующими и ударными свойствами, которые обеспечивают подшипники с жидкостной пленкой, такие как баббит.
Проектирование баббитовой футеровки подшипника обычно завершается во время проектирования машины. При выборе подходящего типа баббита для конкретной работы необходимо учитывать ряд факторов, наиболее важными из которых являются следующие:
Нет сомнений в том, что если подшипник будет подвергаться высоким нагрузкам относительно его размера, то желателен сплав с высоким содержанием олова; в то время как для работы на гораздо более низких скоростях и менее нагруженных подшипников можно использовать баббит на основе свинца, что гораздо более экономично.
Хотя точные расчеты невозможны, необходимо также учитывать следующие соображения:
Например, подшипник, постоянно используемый в суровых условиях без регулярного обслуживания, потребует другого баббита и смазки, чем подшипник, который периодически используется в чистой среде с легким режимом работы. Это так называемое искусство на самом деле является конденсацией опыта техника и опыта восстанавливаемого подшипника.
Если подшипник хорошо себя зарекомендовал в эксплуатации на протяжении многих лет, его просто нужно перестроить до его первоначальной спецификации и формулы. В этом случае наибольшие опасения технического специалиста:
Эко-баббит — это сплав 90% Sn, 7% Zn, 3% Cu, который технически не является металлом баббит. См. раздел Припойные сплавы для получения дополнительной информации об Эко-баббите. [7]
