ШАРОВАЯ ОПОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения и касается шаровых опор передней подвески транспортных средств.
Анализ достигнутого в настоящее время уровня разработок позволяет заявить, что все, в основном, шаровые опоры передней подвески транспортных средств характеризуются наличием металлического корпуса с присоединительным фланцем. Корпус снабжен посадочным местом, выполненным в форме полусферы, и шаровым пальцем, головка которого через съемный полимерный вкладыш установлена в посадочное место корпуса, и пылезащитным чехлом, выполненным из резины. Так, известна шаровая опора, выпускаемая в 000 «Автокомплект» и состоящая из корпуса, шарового пальца, выполненного методом холодной объемной штамповки из стали 38ХГНМ. На палец верхней опоры надет полиамидный колпачок с антифрикционными добавками. Палец размещен между половинками корпуса. Зазоры выполнены разогретой до 180° термореактивной смолой [1].
Известен также шаровый шарнир, взятый в качестве прототипа, содержащий корпус, палец с головкой, расположенной в сферической полости корпуса шарнира, вкладыш из антифрикционного материала со сферической поверхностью, расположенный перед головкой вкладыш, расположенный между головкой и корпусом, и пружину, расположенную между головкой и одним из вкладышей, где, с целью сохранения кинематики подвески при износе вкладышей, на головке пальца выполнен цилиндрический выступ, на который надет вкладыш, упирающийся в крышку корпуса, другой вкладыш выполнен со сферической поверхностью, прилегающей к сферической поверхности, выполненной в корпусе, и надет на палец с противоположной стороны от головки [2].
Однако, как первое, так и второе технические решения имеют невысокие показатели износостойкости и высокий коэффициент трения.
Задачей создания предлагаемого технического решения является повышение износостойкости, снижение коэффициента трения с одновременным упрощением технологического процесса изготовления шаровой опоры.
Поставленная задача решается тем, что шаровая опора транспортного средства, по первому варианту, содержащая корпус, палец с шаровой головкой, расположенный в полусферической полости корпуса, и чехол, отличается тем, что вкладыш, расположенный между головкой шарового
пальца и полусферической полостью корпуса, выполнен из двух частей, каждая из которых выполнена двухслойной, опорный слой и сверху рабочий слой, причем первая часть расположена в полусферической полости корпуса, а вторая - на поверхности шара шарового пальца. Опорный слой выполнен из материала с высокой несущей способностью, в нашем случае сополимер триоксана с диоксоланом, а рабочий слой напылен из материала с высокой смазывающей способностью, в нашем случае применен графитофторопласт. Оба слоя в обеих частях нанесены методом напыления. Внесенные конструктивные изменения значительно упрощают технологический процесс изготовления шаровых опор, исключая целый ряд технологических операций, устраняют проворот вкладышей при запрессовке, повышается износостойкость и снижается коэффициент трения.
3
3
По второму варианту вкладыш также выполнен из двух частей, каждая из которых состоит из одного напыленного слоя, расположенных: первая - в полусферической полости корпуса, вторая - на поверхности шара шарового пальца. Полимерный слой, в нашем случае, выполнен из политетрафторэтилена толщиной в 2-2,5 мм. Плотность данного полимера находится в пределах 16·10-22·10. После отверждения на данный слой наносят вещество, обладающее низким коэффициентом трения, равным 0,1, в нашем случае, это графитовая смазка.
По третьему варианту, вкладыш шаровой опоры также выполнен из двух частей, каждая из которых состоит из одного напыленного слоя, первая - в полусферической полости корпуса, вторая - на поверхности шара шарового пальца. Полимерный слой выполнен из антифрикционного материала, в нашем случае, из фторированного гексагонального нитрида бора, поверхность которого имеет шероховатость ниже в 2-2,5 раза, а износостойкость в 2 раза выше, чем у базового металла. После нанесения покрытия на металлические поверхности корпуса и головки шара поверхность полимера полируют и наносят смазывающее вещество между обеими частями, в нашем случае, графитовую смазку.
Объединение трех технических решений в одну заявку связано с тем, что три технических решения решают одну и ту же задачу - повышают износостойкость и снижают коэффициент трения в шаровых опорах транспортных средств с одновременным упрощением технологического процесса их изготовления и устранением ряда недостатков, таких как проворот вкладыша, неплотное его прилегание к сфере корпуса и т.д., что соответствует такому критерию полезной модели, как «новизна».
Признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипа, не выявлены в других технических изделиях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «изобретательский уровень».
Изготовленные шаровые опоры транспортных средств в г. Воронеже предприятием 000 «Автокомплект» подтверждают их промышленную применимость и поясняются с помощью чертежей.
На фиг.1 - изображен внешний контур шаровой опоры;
на фиг.2 - изображен вертикальный разрез шаровой опоры по варианту №1;
на фиг.3 - изображен вертикальный разрез корпуса по варианту №1;
на фиг.4 - изображен вертикальный разрез шарового пальца по варианту №1;
на фиг.5 - изображен вертикальный разрез шарового пальца по вариантам №2 и 3;
на фиг.6 - изображен вертикальный разрез корпуса по вариантам №2 и 3.
Корпус 1 (фиг.1, 2) шаровой опоры транспортного средства по всем вариантам выполнен цельнокованым, его внутренняя поверхность (посадочное местно для шара пальца) имеет полусферическую форму, в которой расположена головка шарового пальца 2 (фиг.2), а вкладыш, расположенный между ними, выполнен из полимерных материалов и состоит из двух частей, каждая из которых выполнена двухслойной, причем первая часть расположена в полусферической полости корпуса 1, а вторая - размещена на поверхности шара шарового пальца 2. Первый слой 3 обеих частей вкладыша (фиг.2, 3) является опорным слоем и выполнен методом напыления толщиной 1,5-2,0 мм из материала с высокой несущей способностью. На первый (опорный слой) обеих частей вкладыша нанесен второй, рабочий, слой толщиной 1,5-2,0 мм методом напыления из материала с высокой смазывающей способностью. Первый слой 3 вкладыша, в нашем случае, изготовлен из сополимера триоксана с диоксоланом, а второй, рабочий, слой - из графитофторопласта или селикона. Между рабочим слоем обеих частей вкладыша расположена контактная смазка 5 (фиг.2), выполненная из графита. В данном случае предлагаемая конструкция имеет коэффициент трения между обеими частями вкладыша 0,1, что обеспечивает легкость вращения рулевого колеса и хода шарового пальца. Шаровый палец 2 (фиг.2, 4, 5) выполнен из стали 12ХГНМ методом холодной высадки, а резьба на нем выполнена методом накатки.
По второму и третьему вариантам корпус 1 (фиг.6) и шаровые пальцы 2 (фиг.5) имеют аналогичные конструкции и материала с первым вариантом, однако обе части вкладыша выполнены однослойными и нанесены методом напыления толщиной 2,0-2,5 мм материала, в нашем случае, применен политетрафторэтилен, очень высокой плотности, сверху которого нанесено вещество, обладающее низким коэффициентом трения, в нашем случае, графитовая смазка.
По третьему варианту, вкладыш выполнен также из двух однослойных частей 3 (фиг.5, 6) методом напыления полимера гексагонального нитрида бора, поверхность которого имеет шероховатость ниже в 2,0-2,5 раза, чем у базового металла. После нанесения полимера его поверхность полируют и наносят перед запрессовкой пальца в корпус графитовую смазку.
Работа предлагаемого технического решения осуществляется при движении транспортного средства, в его передней подвеске. При работе
элементы шаровой опоры подвергаются большим знакопеременным нагрузкам. Внесенные конструктивные изменения, в частности вкладыш, позволяют продлить срок службы предлагаемой конструкции. Положительный эффект выражается в повышении износостойкости изделия, снижении коэффициента трения с одновременным упрощением технологического процесса изготовления.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Журнал «За рулем», №2, 2002 г. Статья «Точка опоры».
2. Патент РФ №724367, МПК F 16 C 11/06 (прототип).