Влияние технического прогресса затрагивает все сферы жизни человечества. Особенно ощутимо это проявляется в промышленном производстве, где владение передовыми технологиями выводит компании в мировые лидеры и приносит большую экономическую выгоду.
Однако наблюдаются сферы производства, где технологии в некоторых компаниях — в силу консервативности мышления и недостатка инвестиций — остались на уровне XIX века, и ни о каком прогрессе или инновациях никто даже и не думает. Примером может служить технология ремонта подшипников скольжения для любого промышленного роторного оборудования: насосов, электродвигателей, генераторов, турбин, компрессоров, редукторов, поршневых двигателей и пр., методом заливки баббита — сплава, изобретенного 180 (!!!) лет назад американцем Исааком Бэббитом.
Высокая себестоимость работ
Технологическая отсталость данного метода ремонта (учебник по технологии ремонта издан еще в 1939 году — М. Х. Дриц и Д. А. Песков, Заливка подшипников баббитом: Книга утв. ЦУУЗ НКПС в качестве учеб. пособия по тех. минимуму для работников по заливке подшипников баббитом, Москва, Трансжелдориздат., 1939 г.), при видимой дешевизне сырья, приводит к большим неоправданным расходам при производстве и эксплуатации готовых изделий. Основные факторы указаны в таблице 1.
| Причины | Факторы, увеличивающие себестоимость работ |
| Низкое качество сырья | Изготовление сырья из переплавленного лома с выгоревшими легирующими элементами. Высокая стоимость контроля соответствия химического состава сырья ГОСТу. Большие потери материала и отходы производства. |
| Низкое качество готовой
продукции |
Технологические ограничения по контролю качества. Образование раковин, внутренних дефектов и других пороков. Выгорание легирующих элементов. Неудовлетворительная структура баббита вследствие ликвации. |
| Крайняя вредность производства для человека | Работа с токсичными и вредными веществами:
|
| Ручное производство | Отсутствие средств автоматизации. Высокие затраты на вспомогательные работы. Необходимость специально-обученного персонала. Отсутствие кадрового резерва. |
| Особые требования к производству | Необходимость оборудования специальной базы или участка производства со средствами индивидуальной и производственной защиты. Необходимость специальных машин и специальных литьевых форм повышенной прочности и герметичности. |
Низкие эксплуатационные характеристики изделий из баббита
Трудно ожидать, что изобретение баббита в XIX веке, когда был столь ограниченный выбор химических веществ с необходимыми свойствами, позволит создать продукт, одинаково хорошо подходящий для производственных требований к агрегатам XIX и XXI века. Результатом является все большая неудовлетворенность конечных потребителей не только технологией производства подшипников скольжения на основе баббита, но и результатами (готовыми изделиями). Для грамотных инженеров и техников, обращающих внимание на полный жизненный цикл подшипника скольжения, становится очевидным, что несмотря на кажущуюся дешевизну материала и стоимость ремонтных работ, эксплуатация подшипников скольжения из баббита в целом, с учетом низких сроков межремонтной эксплуатации оборудования, простоев, аварий, приводит к неоправданно высоким затратам владельцев оборудования. Ниже приведена таблица негативных факторов, приводящих к низким эксплуатационным свойствам подшипников скольжения из баббита.
| Причины, требования эксплуатации, аварии | Факторы, увеличивающие себестоимость эксплуатации, иллюстрации аварий |
| Низкое сопротивление
усталости |
Ухудшает работоспособность подшипника, особенно эксплуатируемого в условиях частого цикла нагревания и остывания (пуска/остановки или смены режимов работы).
Быстрый износ при кратковременных неблагоприятных условиях. |
| Выкрашивание | |
| Усталость | |
| Смазка | Критическая чувствительность к режимам смазки, качеству масла, работе масляного насоса и др. |
| Значительные потери и нагрузки из-за сухого трения (в период пуска, особенно тяжелых роторов).
Большие осевые зазоры для гарантированного поддержания масляного клина. Большие расходы на смазку для обеспечения теплоотвода и поддержания температурного режима. |
|
| Кавитация | |
| Недостаток или потеря смазки | |
| Повреждения от посторонних веществ или грязи | |
| Температура | Крайне негативные последствия перегрева. Остановки оборудования, простои, задиры поверхности ротора, другие аварии.
|
| Термическое фасетирование | |
| Перегрев | |
| Высокая скорость выхода из строя | Для наступления аварии достаточно кратковременного падения давления масла и возникновения подплавления или разрушения баббита уже через 4-5 оборотов ротора (десятые доли секунды при 3000 об/мин). |
| Потеря зазора при запуске | |
| Перегрузка | |
| Высокие стартовые нагрузки | |
| Низкое сопротивление вибрации | Быстрый износ и выход из строя при расцентровке, разбалансировке роторов, защемления стульев подшипников, неудовлетворительной заливке вкладышей и по другим причинам. |
| Фреттинг-коррозия | |
| Несоосность, перекос, разбалансировка. | |
| Чувствительность к химическому составу среды | Свинцовый баббит разрушается кислотными продуктами окисления масла, образующимися из-за попадания воды или охлаждающей жидкости в смазочное масло, а также разложением определенных масляных присадок. Оловянный баббит разрушается сероводородом в нефти. |
| Коррозия | |
| Разрушение от индукционных токов и электрического разряда | |
| Межзерновое растрескивание |
Современные альтернативы
Успехи химической промышленности во всем мире за последние 30 лет позволили синтезировать новые материалы с заранее заданными свойствами, которые идеально подходят для избранных условий эксплуатации. Речь идет о композитных материалах, широко применяемых везде, от медицины до космонавтики, а в нашем случае – об инженерных антифрикционных полимерах. Низкие коэффициенты трения, высокие сопротивления нагрузкам, усталости и износу, работа при повышенных температурах (до 350 °С по сравнению с 80 °С для баббита), упругая пластичность и твердость, высокая ремонтопригодность, энергосбережение, простота эксплуатации и много других уникальных свойств давно сделали полимеры заменой для устаревших материалов в трущихся узлах.
В Российской Федерации существуют компании, активно применяющие современные технологии в производстве и ремонте подшипников скольжения, например, ООО НПК «Промышленные технологии», г. Тула. Производимые и ремонтируемые предприятием подшипники скольжения не требуют при производстве опасных веществ и условий труда, имеют кардинально лучшие характеристики и качество по сравнению с подшипниками из баббита, не уступают мировым аналогам и имеют гораздо более низкую стоимость. Запатентованная технология производства дает прекрасные эксплуатационные результаты и неизбежно приведет к переходу потребителей на эксплуатацию подшипников нового поколения.
| Баббит | К30ПТ | |
| Коррозия и воздействие агрессивных сред | Подвержен | Нет |
| Усталость | Сильно подвержен | Нет |
| Термическое фасетирование поверхности | Наблюдается | Нет |
| Межзерновое растрескивание | Наблюдается | Нет |
| Кавитационные повреждения | Наблюдается | Нет |
| Повреждения от индукционных токов | Наблюдается | Нет |
| Потеря смазки | Критична | Некритична |
| Задиры шейки ротора | Наблюдаются | Нет |
| Следствия перегрева | Коксование, фасетирование, коррозия, выплавка | Нет. Выдерживает кратковременные перегревы до 300 °С |
| Температура изгиба под нагрузкой 1,8 МПа | 240 °С | 343 °С |
| Рабочая температура, max | 70 °С | 250 °С |
| Удельное рабочее давление, МПа | 10-15 | 20-30 |
| Предел текучести, МПа; | 80-85 | 370 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 110 | 230 |
| Предел прочности при изгибе, МПа: | 140 | 290 |
| Плотность, (кг/смЗ) | 7,35 | 1,44 |
| Коэффициенты теплопроводности, вдоль потока/средний Вт/(м,К) | 67 | 2,2/1,3 |
| Удельное электросопротивление, (Ом,м) | 10-7 | 108 |
| Коэффициенты линейного расширения вдоль Потока/средний (а, 1/°С), 10-6 | 16-31 | 9/35 |
| Коэффициенты трения покоя | 0,6-0,8 | 0,09 |
| Коэффициенты трения скольжения при страгивании | 0,14/0,09 | 0,04/0,02 |
Источник: