ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

2ооо11аШб
-
МПК F16C33/16
ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ
Изобретение относится к узлам трения скольжения, работающим при недостатке или отсутствии смазки при повышенных или пониженных температурах, и может быть использовано в различных отраслях: авиационной и автомобильной промышленности, химической промышленности, в медицине, на железнодорожном транспорте, в запорной трубопроводной и сантехнической аппаратуре, судостроении, сельхозтехнике.
Известны подшипники скольжения в виде цилиндрических втулок, выполненных из пластмасс, например полиамида или капрона (Андреев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя М, Машиностроение, т. 2, с. 53, 1982). Известные подшипники обладают сравнительно низкими эксплуатационными характеристиками и могут применяться в узлах трения, работаюш;их при температуре, не превышаюший 120 °С при удельной нагрузке до 150 кгс/см. Необходимо отметить также, что известные подшипники имеют недостаточный срок службы вследствие старения полимера с последуюшим разрушением.
Более высокими эксплуатационными характеристиками обладают подшипники скольжения, силовой корпус которых выполнен из металла и снабжен антифрикционным слоем из фторопласта. Известные подшипники обеспечивают сохранение работоспособности до температуры 280 °С и значительно более высоких удельных нагрузках ( до 3500 кгс/см) там же. Однако в условиях низких температур такие подшипники быстро теряют работоспособность. Механическая обработка такого материала ограничена из-за недопустимости повреждения рабочей поверхности антифрикционного слоя.
Кроме того эти подшипники изготавливаются из полуфабриката - ленты, выпускаемой ограниченных типоразмеров по ширине, что делает невозможным изготовление подшипников шириной, отличной от выпускаемой.
По технической сущности указанный подшипник является наиболее близким к заявляемому.
Задачей изобретения является создание подшипника скольжения с антифрикционным самосмазываюшимся слоем, длительно не требующего обслуживания, обладающего высокой технологичностью и обеспечивающего получение эксплуатационных характеристик в условиях широкого диапазона сред и температур (от -190 до + 250 ) .
Технический результат достигается за счет того, что в подшипнике скольжения, включающем силовой корпус и антифрикционный слой с фторсодержащим наполнителем, корпус выполнен из стеклопластика, а антифрикционный слой образован угольными волокнами в виде каркасной структуры, содержащей связующее и наполнитель. При этом дисперсность частиц наполнителя не превышает 1 мкм, а его объемная плотность монотонно убывает в направлении от рабочей поверхности подшипника, где она составляет 50-ь60 %, к поверхности, контактирующей с силовым корпусом подшипника, где ее величина близка к нулю.
Стеклопластик плотностью 1,8-2,0 г/см изготовлен из стекловолокна плотностью 2,5 г/см , прочностью 15005000 МПа и эпокси-фенольных смол, например марки ИФЭДбКГ.
Антифрикционный слой содержит каркасную структуру, состоящую из плетеных угольных волокон или ткани или прессованных угольных волокон. Возможно использование угольной ткани марки Урал-Т 22.
Каркасная структура антифрикционного, слоя обеспечивает достижение прочности, близкой к прочности стеклопластика, а также заданную, равномерно
распределенную пористость (до 30%) , позволяющую получить необходимые антифрикционные свойства за счет введения наполнителя - фторсодержащего материала, например из ряда соединений, образованных полимеризацией тетрафторэтилена, например фторопласт-4 (ГОСТ 10007) или фторопласт-4Д (ГОСТ 14906), размером 0,3-1 мкм.
Монотонное убывание плотности в направлении от рабочей поверхности подшипника к поверхности, контактирующей с силовым корпусом обеспечивает с одной стороны необходимую адгезию антифрикционного слоя к силовой оболочке, а с другой стороны достаточные антифрикционные свойства рабочего слоя подшипника.
Антифрикционный слой формируется методом намотки из на оправке, предварительно подготовленного полуфабриката, выполненного из углеродной ленты или ткани, пропитанной полимерным, отвержденным на 50-60 масс %, связующим с антифрикционным наполнителем, расположенным на рабочей стороне антифрикционного слоя. Силовой корпус изготавливают наматыванием на антифрикционный слой стеклопластика (методом сухой или мокрой намотки) по стандартной технологии или, для плоских тел, методом прессования. Окончательное отверждение антифрикционного и силового слоев проводят одновременно.
Возможна установка готового антифрикционного слоя (каркасная структура с наполнителем) приклеиванием на стеклопластик, например с использованием клея К-153.
Соотношение толщины антифрикционного слоя к толщине
стеклопластика составляет 1 - .
Выполнение корпуса из материала, содержащего органическую компоненту, позволяет надежно запрессовать его на рабочей детали.
Масса подшипника по сравнению с выполненными из металла снижается в 3-4 раза, а стоимость в 2-2,5 раза.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен цилиндрический подшипник скольжения, обш;ий вид в разрезе:
где: 1 - силовой слой
2 - антифрикционный слой
Работает подшипник известным способом.
Антифрикционный материал, находящийся на рабочей поверхности антифрикционного слоя предотвращает адгезионную связь с металлом контртела, что позволяет применять такие подшипники без смазки, с ограниченной смазкой или подачей ее только в начальный период работы узла трения.
Легкость введения в полимеры твердых и жидких компонентов позволяет улучшить механические свойства подшипников и следовательно уменьшить коэффициент трения.
Абразивные частицы в процессе работы могут упруго внедряться в полимерный материал или поглощаться его поверхностью, не ухудшая коэффициент трения.
Заявляемый подшипник обладает высокой стойкостью к действию многих агрессивных по отношению к металлам жидких и газообразных сред, обладает высокой способностью гасить колебания и выдерживать переменные нагрузки, что обеспечивает малые внутренние напряжения при больших упругих изменениях формы. Отличительной особенностью заявляемого подшипника является также то, что он не дает прерывистого трения скольжения. Обеспечивая постоянство трения покоя и движения.
Конструкция подшипника обеспечивает:
уменьшение габаритов и материалоемкости до 50 %;
снижения массы подшипника по сравнению с массой известных металлических подшипников в 2-4 раза;
предотвращение эффекта схватывания при длительном простое под нагрузкой и на морозе;
обеспечение стойкости к воздействию воды, нефтепродуктов и жидкостей содержащих абразивные материалы;
эксплуатацию подшипников в вакууме;
снижает вибрацию и шум;
обеспечивает уплотнение сопрягаемых поверхностей;
имеет близкие коэффициенты трения покоя и движения;
выдерживает радиальные нагрузки до 1000 кгс/см ;
работоспособность при температуре от -190 до +250 с
Коэффициент трения по стали заявляемого подшипника составляет:
без смазки0,04
со смазкой 0,01
в вакууме0,06
Соотношение коэффициентов трения покоя и трения движения составляет 1 Удельная нагрузкадо 500 кг/см
Скорость скольжениядо 1.0 м/сек
Температура эксплуатации от -190 до +250 °С
Заявляемый антифрикционный самосмазывющийся подшипник может применяться в следующих областях:
авиационной и автомобильной промышленности;
в химической промышленности;
в медицине;
на железнодорожном транспорте;
в запорной и сантехнической аппаратуре;
в качестве вкладышей для шеек валов;