Втулки для опор Сталь 20 в Минске

Втулки для опор из стали 20: конструкционные характеристики и применение

Втулки для опор из стали 20 — это цилиндрические детали, изготавливаемые из качественной углеродистой конструкционной стали марки 20 (ГОСТ 1050). Данный материал относится к группе нелегированных сталей с содержанием углерода около 0,17–0,24%, что обеспечивает оптимальное сочетание прочностных характеристик и технологической пластичности. Втулки данного типа применяются в узлах трения скольжения, где требуется стабильная работа при умеренных нагрузках и температурах до 350 C.

Металлургические особенности стали 20

Сталь 20 — это низкоуглеродистая конструкционная сталь, поставляемая по ГОСТ 1050-2013. Химический состав включает 0,17–0,24% C, 0,17–0,37% Si, 0,35–0,65% Mn, при ограничении содержания серы и фосфора до 0,04% и 0,035% соответственно. Механические свойства после нормализации: предел текучести — не менее 245 МПа, временное сопротивление разрыву — 410–530 МПа, относительное удлинение — не менее 24%. Твёрдость HB 131–163.

Для втулок опорного типа сталь 20 выбирают по нескольким причинам:

• высокая пластичность, позволяющая изготавливать втулки методом холодной высадки или дорнования без образования трещин;
• хорошая свариваемость без ограничений — возможна приварка втулки к корпусу опоры;
• способность к поверхностному упрочнению — цементация или цианирование повышают твёрдость поверхности до HRC 56–62;
• стабильность механических свойств в диапазоне рабочих температур от –40 до +350 C;
• отсутствие склонности к отпускной хрупкости при изготовлении и эксплуатации.

Конструктивные исполнения втулок для опор

Втулки для опор из стали 20 выпускаются в нескольких конструктивных вариантах в зависимости от условий работы узла. Наиболее распространены втулки цилиндрические гладкие (ГОСТ 24279-80), применяемые в качестве подшипников скольжения. Для опор с осевой фиксацией используются втулки с буртом, воспринимающие комбинированные радиально-осевые нагрузки. В опорах качения сталь 20 применяется для дистанционных и распорных втулок, обеспечивающих точное позиционирование подшипников на валу.

Технология изготовления включает токарную обработку из горячекатаного или калиброванного проката, либо холодное деформирование из ленты с последующей механической обработкой. Для повышения износостойкости поверхности втулки могут подвергаться цементации на глубину 0,8–1,2 мм с последующей закалкой и низким отпуском. В неответственных узлах втулки эксплуатируются без термообработки в состоянии поставки металла.

Эксплуатационные параметры и расчётные характеристики

При проектировании опорных узлов со втулками из стали 20 необходимо учитывать допустимые удельные давления и скорость скольжения. Для пары сталь 20 — сталь (без смазки) допускаемое давление составляет 5–10 МПа, при наличии смазки — до 25 МПа. Скорость скольжения ограничена значением 0,5–1,0 м/с для сухого трения и до 5 м/с при жидкостной смазке. Коэффициент трения для пары сталь-сталь со смазкой — 0,05–0,1.

Отрасли применения и типовые узлы

Втулки для опор из стали 20 востребованы в машиностроении, где работают в составе узлов трения с умеренными нагрузками. Основные области применения:

• сельскохозяйственная техника — опоры валов жаток, сеялок, измельчителей, работающие в условиях абразивного загрязнения;
• металлорежущие станки — втулки промежуточных опор коробок скоростей и подач;
• насосное оборудование — опорные втулки валов центробежных насосов для перекачки нейтральных жидкостей;
• конвейерное оборудование — ролики и опорные узлы ленточных и винтовых конвейеров;
• автомобилестроение — распорные и дистанционные втулки в коробках передач и редукторах мостов;
• энергетическое машиностроение — опоры валов вспомогательных механизмов котельных установок.

При выборе втулки из стали 20 для конкретного опорного узла следует учитывать характер нагрузки (статическая, динамическая, ударная), условия смазки и температурный режим. Для узлов, работающих в агрессивных средах или при повышенном абразивном износе, сталь 20 уступает легированным сталям или антифрикционным бронзам, однако по критерию стоимость/ресурс остаётся предпочтительным решением для широкой номенклатуры опорных конструкций.

Вопросы и ответы