Способ изготовления подшипника скольжения
METHOD OF SLIDING BEARING MANUFACTURING

Изобретение относится к технологии изготовления слоистых изделий и может быть применимо для изготовления подшипников скольжения.
Известен способ изготовления подшипника скольжения намоткой ткани на оправку, выполненную в виде перфорированной втулки из композиционного антифрикционного материала, с пропиткой рулона ткани композиционным антифрикционным материалом, отличающийся тем, что перфорированную втулку вместе с рулоном ткани помещают в центрифугу, где центробежно осуществляют пропитку рулона ткани через отверстия в перфорированной втулке (патент РФ №2173417 Иванов В.А., Шамаев А.С., Богачев А.П.).
Недостатком этого способа является то, что пропитывание рулона ткани в центрифуге не позволяет обеспечить равномерность пропитки композиционным антифрикционным материалом, в связи с ограничением его доступа через перфорированные отверстия в оправке. Это приводит к расслоению ткани при эксплуатации подшипника и образованию очагов схватывания при повышении температуры на контакте с валом.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления подшипника скольжения, при котором образуют антифрикционную втулку и затем на нее наматывают тканый материал, пропитанный связующим, создающим обойму подшипника скольжения, в котором перед намоткой на наружной цилиндрической поверхности антифрикционной втулки нарезают винтовые канавки, в которые укладывают проволоку с предварительным натяжением и ее концы жестко фиксируют в корпусе антифрикционной втулки с помощью отверстий (Патент РФ №2172678 Иванов В.А., Богачев А.П., Тарасенко А.Т.)
Недостатком известного способа является растяжение проволоки в процессе эксплуатации, что приводит к изменениям условий сопряжения подшипника с валом; кроме того тканый материал обладает недостаточными свойствами для гашения вибраций в подшипнике в связи с необратимыми деформациями, в особенности при ударном нагружении. Это снижает эффективность работы подшипника и его долговечность.
Технической задачей изобретения является повышение долговечности подшипника скольжения за счет обеспечения его высокой демпфирующей способности.
2
Для решения указанной задачи способ изготовления подшипника скольжения, при котором образуют антифрикционную втулку и обойму подшипника, отличающийся тем, что на бронзовую втулку навивают ленту технического картона толщиной от 0,25 до 1,0 мм и плотностью 120-160 г/м, пропитанную эпоксидной смолой, а затем укладывают в один слой армирующую металлическую сетку толщиной 0,1 мм с размерами ячеек 2,0×2,0 мм и высотой 1 мм с последующим заполнением ее ячеек сыпучей массой, состоящей из древесной муки с кварцевым песком фракции 0,1-0,25 мм в пропорции 1/1, после чего послойно навивают ленту шпона толщиной от 1,0 до 1,5 мм, с прикатыванием роликом под давлением 0,5 МПа, и формируют наружный диаметр втулки, которую запрессовывают в обойму подшипника и производят фиксацию втулки относительно обоймы штифтами.
Кроме того, часть втулки, образуемая лентой шпона, представлена не менее чем тремя послойно расположенными в последовательности уменьшения к наружному диаметру значениями модуля упругости породами древесины.
Известно, что волокнистая структура картона и древесины способствует снижению колебаний со стороны вращающегося вала вследствие диссипации энергии, передающейся в объеме композита между волокнами, а также слоями ранней (менее плотной) и поздней древесины. Причем декремент затухания колебаний имеет максимум в слоях, характеризующихся меньшими значениями модуля упругости.
С учетом этого, структура втулки подшипника формируется с позиций минимизации модуля упругости в слоях, образованных шпоном; и наоборот, большие его значения обеспечены слоями, формируемыми из технического картона с пропиткой эпоксидным клеем.
Под воздействием вибрации в структуре древесины распространяются волны деформации. От источника вибрационных возмущений каждый слой (например, древесина ранней и поздней зоны, а также слои, образованные сочетанием разнородных материалов: картона, древесной муки с кварцевым песком и шпона) оказывается нагруженным силовыми импульсами. Вследствие инерционности, наличия сил трения и необратимых деформаций импульсы по мере прохождения через структурные слои во втулке подшипника постепенно ослабевают.
Таким образом, энергия колебательного движения источника вибрации в процессе прохождения волны затрачивается на ускорение среды и восполнение потерь при необратимых деформациях.
Включение в состав структуры втулки подшипника упруго деформирующейся армирующей металлической сетки обеспечивает постоянство посадки подшипника на валу в ходе эксплуатации и обеспечивает лучшие условия взаимодействия с валом. Целесообразность заполнения ячеек металлической сетки древесной мукой с кварцевым песком обусловлено вибродиссипативными свойствами сыпучих сред. Диссипация происходит вследствие трения сухих поверхностей частиц древесины и песка друг о друга, необратимых деформаций недостаточно упругих фаз, наличия различных сил сопротивления перемещению частиц (сил сцепления). Диссипация энергии вибровозмущения обусловлена также асимметрией системы «частицы сыпучего материала - ограничивающие плоскости и поверхности», что обеспечивает преодоление сил трения, возникающих при относительном движении частиц сыпучей массы. Существующие при этом виды сопротивления в древесной муке с кварцевым песком обобщенно сводятся к вязким и сухим сопротивлениям. Вибрация при этом играет роль дополнительного быстрого движения, накладывающегося на основное медленное движение. Взаимосвязь между частицами снижается и сыпучая массы переходит в частично или полно вибровзвешенное состояние. Имеет место изменение коэффициента трения при вибрации, приведшее к введению понятия эффективного коэффициента сухого трения при вибрации.
Как растительный полимер древесина характеризуется упругими, высокоэластичными и вязкотекучими деформациями. Потери кинетической энергии в древесине, реализующей свои вибродемпфирующие свойства, можно условно разделить на два вида - объемные (за счет деформации сжатия-разряжения) и сдвиговые. В отличие от однородного материала, работающего только за счет потерь из-за объемной деформации (потери на сжатие-растяжение), скомбинированный из нескольких разнородных слоев (картона, металлической сетки, шпона) работает еще и за счет сдвиговой деформации между этими слоями. Вследствие этого в многослойном материале, образованном из технического картона и не менее из трех лент шпона, создаются условия для внутреннего отражения вибрационных волн.
Сущность способа поясняется чертежом, где изображен общий вид подшипника скольжения.
Пример конкретного выполнения способа изготовления подшипника скольжения.
2
На бронзовую втулку 1 навивают ленту 2 технического картона толщиной от 0,25 до 1,0 мм и плотностью 120-160 г/м, пропитанную эпоксидной смолой (например ЭД-20), а затем укладывают в один слой армирующую металлическую сетку 3 толщиной 0,1 мм с размерами ячеек 2,0×2,0 мм и высотой 1 мм с последующим заполнением ее ячеек сыпучей массой 4, состоящей из древесной муки с кварцевым песком фракции 0,1-0,25 мм в пропорции 1:1. После чего навивают послойно ленты шпона 5 толщиной от 1,0 до 1,5 мм с прикатыванием роликом (условно не показан) каждого слоя под давлением 0,5 МПа, и формируют наружный диаметр втулки 1, которую запрессовывают в обойму 6 подшипника и производят фиксацию втулки относительно обоймы штифтами 7. Ленты шпона 5 расположены в последовательности уменьшения к наружному диаметру значениями модуля упругости породами древесины, например: ясеня, дуба, пихты; причем ленты шпона при навивке стыкуются по торцам. В течение 24 часов при комнатной температуре осуществляют отверждение эпоксидной смолы.
Часть втулки, образуемая лентой шпона, представлена не менее чем тремя послойно расположенными в последовательности уменьшения к наружному диаметру значениями модуля упругости породами древесины, например: ясеня, дуба, пихты; причем ленты шпона при навивке стыкуются по торцам.
В отличие от аналогов предлагаемый способ позволяет обеспечить виброгасящие свойства опор валов в диапазоне вибрационных возмущений от 2 до 100 Гц, что повышает работоспособность подшипников скольжения.
Сравнительные испытания подшипника, изготовленного по заявляемому способу, и прототипа приведены в таблице.