СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШАРОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
METHOD FOR RESTORING BALL JOINTS

Изобретение относится к эксплуатации тракторов, в частности к способам восстановления неразборных шаровых соединений, в основном, в элементах подвески тракторов (рычаги, рулевые тяги, наконечники).
Известны различные способы восстановления шаровых соединений транспортных средств.
Известен способ ремонта рычага управления подвески (см. евразийский патент на изобретение №025060, МПК МПК-В23Р, 19/04, опубл. 30.11.2016 г.), содержащий этапы, на которых предварительно удаляют изношенный кольцевой фланец с рычага управления, извлекают палец и очищают поверхности гнезда рычага, образовывают с помощью сварки кольцевой фланец к очищенной поверхности гнезда, изготавливают и устанавливают новый шаровой палец в гнездо рычага управления, причем новый шаровой палец выполняют из стали, выбирают суппорт, соответствующий типу и конфигурации рычага управления, устанавливают и закрепляют рычаг управления в суппорте, размещают суппорт в седле основания, приводят гибочный ролик в контакт с наружной поверхностью нового кольцевого фланца рычага управления, сгибают кольцевой фланец вовнутрь, посредством прокатывания гибочного ролика вдоль окружности кольцевого фланца, прикладывая при этом на кольцевой фланец направленную вниз силу и герметически изолируют, тем самым, шаровую головку пальца в гнезде рычага управления.
Известна технология восстановления шаровых опор без их разборки на основе SJR-технологии («Автомобильный интернет-журнал», опубл. на интернет-странице: http://autoclub.su/remont-sharovyx-polimerom-po-metodike-sjr-kak-i-zachem/), которая заключается в том, что под предварительно выполненное отверстие в корпусе шарнирного узла, под шаровым пальцем, сверлится отверстие, через которое в данный сборный узел впрыскивается расплавленный полимер. Он застывает мгновенно и становится вкладышем, занимающим все то пространство в шаровой опоре, которое чаще всего изнашивается.
Известен также аналог - литьевой способ восстановления Direct Casting, (производитель компания «Автосфера», Беларусь, опубл. на интернет-странице: http://autosfera.su/technology/kak-rabotaet-tehnologiya/), при котором производятся следующие действия:
1. Шаровую опору механически вскрывают, завальцовку убирают с помощью инструментов.
2. Шарнир разбирают, старый вкладыш и донную крышку утилизируют.
3. Внутреннюю поверхность корпуса очищают от грязи.
4. Шаровой палец приводят в норму либо меняют.
5. Шарнир собирают обратно без вкладыша.
6. Отверстие закрывают специально выточенной донной шайбой, которую приваривают снизу к корпусу.
7. Шарнир устанавливают на специальный станок и заливают полимерный вкладыш.
Недостатком известных способов является невозможность без дополнительной предварительной подготовки восстанавливать шаровые соединения со срезом в нижней части шарового пальца. Такие шаровые соединения со срезом составляют 80-90% от общего количества используемых соединений. При заливке по данной технологии без дополнительной подготовки область среза также заполняется полимером.
При первых движениях пальца вкладыш немного деформируется, чтобы пропустить кромку среза, образуется дополнительный зазор на границе шар-полимер. Это снижает качество и ресурс работы шарового соединения, для исключения этого явления шаровой палец необходимо предварительно дорабатывать до сферического состояния.
2. Из-за разнообразия производителей запчастей и отсутствия единых размеров очень трудно подобрать подходящую втулку (область центровки для установки положения шара в корпусе. Практически ее нужно изготавливать индивидуально под каждый шарнир.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату - прототипом является способ восстановления полимерных вкладышей шаровых соединений (см. патент RU №2659337 С1, МПК МПК-В23Р, 6/00 опубл. 29.06.2018 г.), включающий следующие этапы: вскрывают шаровое соединение; проводят очистку соединения; палец шарового соединения восстанавливают или меняют; затем к корпусу шарового соединения присоединяют донную шайбу, имеющую резьбовое отверстие по центру под центрирующую форсунку, представляющую собой цилиндр с наружной резьбой, с одного торца которого выполнено коническое углубление, в которое устанавливается палец шаром в форсунку, и радиальные проточки для прохождения полимера, причем внутри цилиндра выполнен канал для заливки полимера; с помощью форсунки выставляют необходимое положение пальца в корпусе шарового соединения; производят заливку полимера; закладывают смазку и закрывают оставшееся отверстие донной шайбы заглушкой.
Недостатком известного прототипа является значительная трудоемкость и сложность восстановления шаровых соединений с применением большого количества деталей, механизмов и устройств, необходимость дополнительной заливки полимера в зазор между шаровой опорой и корпусом шарнира.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является разработка способа восстановления шаровых соединений высокого качества.
Техническим результатом заявленного способа является упрощение процесса восстановления шарового соединения, увеличение срока его службы за счет исключения аварий от выпадения шарового пальца из корпуса шарнира и повышения ремонтопригодности при дальнейшей эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что способ восстановления шаровых соединений включает следующие этапы: вскрывают шаровое соединение, проводят очистку соединения от грязи и остатков разрушенного полимера, шаровой палец шарового соединения восстанавливают путем нанесения на шарообразную поверхность слоя антифрикционной нанополимерной композиции толщиной 100-120 мкм, затем устанавливают шаровый палец с нанесенным на шарообразную поверхность слоем антифрикционной нанополимерной композиции в корпус шарнира и/или шаровой палец со срезом шарообразной поверхности в корпус шарнира на пружину, укрепленную заглушкой, точно по центру, затем корпус шарнира постепенно обжимают вокруг шарообразной поверхности, например, опрессовывают зажимными устройствами пресса и/или прокатыванием гибочного ролика по всей поверхности корпуса шарнира, после чего на шаровой палец и корпус шарнира закрепляют грязезащитный колпачок.
При этом отпадает необходимость дополнительно заливать полимер между шарообразной поверхностью и корпусом шарнира, так как слой антифрикционной нанополимерной композиции будет взаимодействовать с металлом корпуса шарнира.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 разрез шарового соединения.
На фиг. 2 разрез шарового соединения со срезом шарообразной поверхности шарового пальца.
Шаровое соединение (фиг. 1) состоит из шарового пальца 1 с шарообразной поверхностью 2 с нанесенным слоем антифрикционной нанополимерной композиции 3, грязезащитного колпачка 4, корпуса шарнира 5.
Шаровое соединение со срезом шарообразной поверхности шарового пальца (фиг. 2) состоит из шарового пальца 1 с шарообразной поверхностью 2 с нанесенным слоем антифрикционной нанополимерной композиции 3 грязезащитного колпачка 4, корпуса шарнира 5. пружины 6, заглушки 7.
Способ восстановления шаровых соединений осуществляется следующим образом.
1. Вскрывают шаровое соединение.
2. Шаровой палец 1 вынимают из корпуса шарнира 4 и очищают от грязи и остатков разрушенного полимера.
3. На шарообразную поверхность 2 шарового пальца 1 наносят слой антифрикционной нанополимерной композиции 3, толщиной 100-120 мкм в зависимости от размеров и конструкции шарового соединения.
Антифрикционная нанополимерная композиция содержит в масс. %: 65-70%-ную суспензию политетрафторэтилена марки Ф-4Д 81-89% масс, в качестве наполнителя - технический углерод марки УМ-66 электропроводный - 0,7-0,2, с размером частиц 20 нм, в качестве наполнителя гидрофобного Аэросил R 8200 - 0,3-0,8 с размером частиц 10 нм, в качестве повысителей адгезии к металлу хромовая кислота - 9-5, фосфорная кислота - 9-5.
Приготовленную антифрикционную нанополимерную композицию 3 на очищенную шарообразную поверхность 2 наносят пульверизацией.
Высушивание нанесенного слоя антифрикционной нанополимерной композиции 3 на шарообразной поверхности 2 производят при повышенной температуре 120-130°С.
Шаровой палец 1 с нанесенным на шарообразную поверхность 2 слоя антифрикционной нанополимерной композиции 3 помещают для сплавления покрытия в термостат в течение 30-40 мин. с необходимой для сплавления температурой 360-380°С.
4. Шаровой палец 1 с нанесенным на шарообразную поверхность 2 слоем антифрикционной нанополимерной композиции 3 устанавливают в корпус шарнира 5 точно по центру, так как равномерно по всей поверхности нанесенный слой антифрикционной нанополимерной композиции не позволяет смещаться в сторону стенки корпуса шарнира 5, а в случае установки шарового палеца 1 со срезанной шарообразной поверхностью 2 устанавливают на пружину 6 укрепленную заглушкой 7.
5. Затем корпус шарнира 5 постепенно обжимают вокруг шарообразной поверхности 2 известными способами, например, опрессовывают зажимными устройствами пресса и/или обкатывают гибочными роликами до полного соприкосновения по всей поверхности слоя антифрикционной нанополимерной композиции 3 со стенкой корпуса шарнира 5.
6. Восстановленное шаровое соединение монтируют на место его эксплуатации.
Заявленный способ восстановления шарового соединения был реализован и опробован на тракторах.
Таким образом, заявленный способ восстановления выявил следующие преимущества:
- увеличивается срок службы шарового соединения в сравнении с известными способами;
- значительно упрощает установку положения, центровку, шарового пальца в корпусе шарнира;
- позволяет контролировать состояние шарового соединения в процессе эксплуатации;
- нет необходимости в центрирующих приспособлениях;
- не требуется замена полимера;
- не нужно дорабатывать поверхность и форму шарового пальца;
- исключаются аварии тракторов из-за выпадения шаровой поверхности из корпуса шарнира.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленного способа восстановления не известна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
В уровне техники не было выявлено существенных признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного способа для восстановления шаровых соединений, может быть использовано в тракторостроении, поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».