СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ
PROCEDURE FOR MANUFACTURE OF FRICTION BEARING

Изобретение относится к технологии производства узлов и деталей машин, а именно к способам изготовления подшипников скольжения, используемых в узлах трения.
Известен способ изготовления подшипника скольжения (патент РФ №2167348, БИ №14, 2001 г.), при котором на внутренней поверхности втулки нарезают канавки и фиксируют к ним антифрикционную пленку запрессовкой ее участков в канавки путем накатки роликом и заполняют оставшийся объем канавок жидкой композицией с последующим ее отверждением.
Недостатком способа является то, что антифрикционную пленку запрессовывают в канавки путем накатки роликом, при этом антифрикционная пленка повреждается еще при запрессовке, а накатка роликом не обеспечивает полного копирования профиля канавки пленкой, что приводит к разрушению узла крепления антифрикционной пленки при работе с динамическими нагрузками и снижает эксплуатационные свойства подшипника.
Известен также, принятый за прототип, способ изготовления подшипников скольжения с бинарной поверхностью (патент RU №2337258, кл. F16С 33/04; F16С 33/24 от 2008.10.07), заключающийся в том, что на рабочей поверхности втулки заданного размера предварительно выполняют сквозные отверстия и устанавливают ее в литьевую пресс-форму, в которую впрыскивают антифрикционный материал, заполняющий сквозные отверстия втулки и образующий в сквозных отверстиях полимерные вставки, затем втулку с полимерными вставками запрессовывают в обойму.
Недостатки известного способа изготовления подшипников скольжения с бинарной поверхностью заключается в том, что антифрикционный материал, полимеризуясь в сквозных отверстиях втулки, образует полимерные вставки, но не обеспечивает прочного сцепления полимерных вставок с поверхностью сквозных отверстий втулок, образующиеся полимерные вставки не ограничены по высоте и, следовательно, не гарантируют определенную посадку вала в отверстии подшипника, и, кроме того, смазка пары трения (вал-подшипник) происходит за счет износа полимерных вставок, что ведет к нарушению первоначальной трибосистемы и снижает эксплуатационные свойства подшипника скольжения.
Техническая задача изобретения заключается в повышении эксплуатационных свойств подшипника скольжения путем создания выступов полимерных вставок одинаковой высоты на трибоповерхности системы и постоянного разделительного масляного слоя.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления подшипников скольжения с бинарной поверхностью, при котором на рабочей поверхности втулки подшипника скольжения выполняют сквозные отверстия, устанавливают ее в литьевую пресс-форму, впрыскивают в литьевую пресс-форму антифрикционный материал, который при полимеризации образует в сквозных отверстиях втулки полимерные вставки, в сквозных отверстиях втулки подшипника скольжения перед установкой ее в литьевую пресс-форму нарезают резьбу, причем рабочую поверхность втулки с полимерными вставками подвергают обработке пластической деформацией от 6 мкм до 25 мкм.
Обработка рабочей поверхности втулки с полимерными вставками пластической деформацией со степенью деформации от 6 мкм до 25 мкм позволяет получить на рабочей поверхности втулки выступы полимерных вставок определенной заданной высоты от 6 мкм до 25 мкм, равномерной по всей рабочей поверхности втулки подшипника скольжения за счет того, что материал втулки деформируется пластически, а материал полимерных вставок деформируется упруго, при этом высоту выступов можно варьировать изменением степени деформации. Прочное закрепление полимерных вставок в сквозных отверстиях втулки с помощью резьбы исключает перемещение полимерных вставок в сквозных отверстиях втулки и изменение высоты их выступов на рабочей поверхности втулки, при этом выступы являются армирующим элементом для разделительного масляного слоя, в результате чего в трибозоне образуется постоянный разделительный масляный слой, исключающий дополнительное введение масла в трибозону и препятствующий образованию фрикционного контакта вала и подшипника скольжения в период пуска и остановки, что повышает эксплуатационные свойства подшипника скольжения.
Изготавливают подшипник скольжения следующим образом.
Втулку спекают из пористого антифрикционного материала (например, металлических порошков Жгр 1,5, Д 2,5, К 0,8 графит 1,5%, медь 2,5%, сера 0,8%, остальное железный порошок, пористость изделия 15-25%) методом порошковой металлургии. На рабочей поверхности втулки с наружной стороны сверлят по определенной топологии сквозные отверстия, в которых нарезают резьбу, после чего помещают втулку в литьевую пресс-форму и впрыскивают антифрикционный полимерный материал, при этом антифрикционный полимерный материал, имеющий усадку при остывании, прочно закрепляется на резьбе в сквозных отверстиях втулки, образуя полимерные вставки. После образования полимерных вставок втулку извлекают из литьевой пресс-формы, пропитывают маслом в течение 1 часа при t=120°C, запрессовывают в обойму и обрабатывают рабочую поверхность втулки пластическим деформированием (например, дорнованием) со степенью деформации от 6 мкм до 25 мкм. После обработки рабочей поверхности пористой втулки пластической деформацией полимерные вставки образуют выступы от 6 мкм до 25 мкм на рабочей поверхности пористой втулки за счет того, что материал пористой втулки деформируется пластически, а полимерные вставки - упруго, при этом образующиеся выступы имеют постоянную высоту по всей трибоповерхности подшипника скольжения и выступают в качестве армирующего элемента в образованном разделительном масляном слое, что гарантирует равномерную посадку вала в отверстии пористой втулки подшипника скольжения при динамических нагрузках.
Испытание образцов подшипника скольжения, изготовленных предлагаемым способом, проводилось на машине трения, при этом испытывались образцы с выступами полимерных вставок на трибоповерхности, которые образовались после обработки пластической деформацией со степенью деформации от 3 мкм до 28 мкм. При этом было установлено, что степень деформации от 6 мкм до 25 мкм является оптимальной для поддержания постоянного разделительного масляного слоя, то есть режима жидкостного трения. Так как при степени деформации меньше 6 мкм происходит разрыв постоянного разделительного масляного слоя, что приводит к разрушению выступов полимерных вставок, а следовательно, изменяет посадку вала в подшипнике скольжения, что снижает эксплуатационные свойства подшипника скольжения. При степени деформации выше 25 мкм режима жидкостного трения в системе вал - подшипник не возникает.
В таблице и на распечатках результатов испытания образцов, записанных на машине трения, приведены данные испытания образца, трибоповерхность которого обработана методом пластической деформации со степенью деформации 6 мкм. Как видно из таблицы и графиков на распечатке, постоянный разделительный масляный слой (толщина пленки) в процессе нагрузок обеспечивает пробег подшипника от 3000 до 6000 м без дополнительного введения смазки в трибозону.
Таблица
NN
Нагрузка N
Скорость, об/м/м/с
Сила трения Ncp
Толщина пленки, µм
Температура, °С
Пробег, м
Примеч.
1
30
562/0,5
2,75
21,6
36,0
3000
Без дополнительного введения смазки
2
40
562/0,5
3,7
19,1
40,7
3000
Без дополнительного введения смазки
3
50
562/0,5
4,69
11,0
47,9
3000
Без дополнительного введения смазки
4
20
796/0,71
2,32
9,3
39,1
3000
Без дополнительного введения смазки
5
30
842/0,75
3,30
13,8
48,8
3000
Без дополнительного введения смазки
6
40
842/0,75
4,80
28,8
56,2
3000
Без дополнительного введения смазки
7
50
842/0,75
5,9
12,5
60,4
6000
Без дополнительного введения смазки
8
30
1000/0,9
4,1
23,1
49,6
6000
Без дополнительного введения смазки
Подобным образом были испытаны образцы, полученные обработкой пластической деформацией со степенью деформации от 7 мкм до 25 мкм. Результаты испытаний аналогичны.