СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛОДКИ УПОРНОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ
MANUFACTURING METHOD OF SHOE OF PLAIN THRUST BEARING

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления колодок упорных подшипников скольжения (подпятников).
Известен способ изготовления колодки упорного подшипника скольжения, согласно которому к металлическому основанию прикрепляют антифрикционный элемент, выполненный из пластины фольгированного фторопласта, путем предварительного лужения взаимно соединяемых сторон и пайки, с последующим удалением фольги со стороны поверхности трения. Лужение соединяемых поверхностей производят горячим способом для основания и гальваническим для фольгированного фторопласта (а.с. № 1612138 А1, F16C 33/14, Бюллетень Изобретений № 45, 07.12.90).
Указанный способ требует применения энергоемкого оборудования, является вредным, экологически грязным вследствие применения припоев, содержащих свинец, агрессивных флюсов и химикатов.
При известном способе изготовления колодки, при наложении плоской пластины фторопласта на основание, площадь которого достаточно велика, на отдельных участках между ними неизбежно захватываются воздух и образующиеся окислы припоя, что препятствует на этих участках взаимному соприкосновению и прикреплению по всей площади деталей, соединяемых посредством пайки.
Это явление усугубляется еще и тем, что прижатие пластины жесткой плитой пресса или груза не обеспечивает равномерного распределения давления по всей поверхности соприкосновения из-за отклонений от плоскостности поверхностей прижимной плиты и основания колодки, а также неравномерной толщины пластины фторопласта. Кроме того, пластина, заранее вырезанная по контуру, совпадающему с контуром основания, в процессе наложения и прижатия во время пайки смещается, что также неприемлемо.
При известном способе изготовления для образования антифрикционного элемента используют фольгированный фторопласт, который, благодаря низким диэлектрическим потерям в чистом фторопласте, применяют для изготовления печатных плат в высокочастотной радиоэлектронике.
В то же время чистому фторопласту, который содержится в этом материале, присущи свойства хладотекучести (ползучести) и низкой износостойкости. Поэтому грузонесущая способность колодок, изготовленных известным способом, ограничивается удельными нагрузками, которые может выдерживать такой фторопласт. Кроме того, чистый фторопласт не обладает стойкостью к радиационному излучению.
По предлагаемому способу изготовления колодки прикрепление антифрикционного элемента, выполненного в виде пластины из одностороннего или двухстороннего фольгированного фторопласта, к металлическому основанию колодки производят посредством склеивания. На одну или обе соединяемые поверхности наносят клей, указанные детали прижимают друг к другу, выдерживают под давлением до отверждения клея, затем антифрикционный элемент со стороны поверхности трения обрабатывают для получения фторопластовой поверхности требуемой шероховатости и формы, при этом в случае использовании фторопласта с двухсторонним фольгированием одновременно убирают фольгу.
Здесь следует заметить, что непосредственное приклеивание пластины из фторопласта к основанию колодки невозможно, ибо из-за особых свойств его молекул поверхность пластины лишена способности к адгезии. Именно поэтому антифрикционный элемент предложен в виде пластины из фольгированного фторопласта, фторопласт которого прочно соединен с фольгой во время его изготовления и клей наносится не на фторопласт, а на фольгу.
Для склеивания предлагается двухкомпонентный клей на полиуретановой основе. Клеевые соединения с его использованием стойки к резким перепадам температур (перепад 400°С), криогенным температурам, вибростойки, масло-бензостойки, стойки к радиационному излучению.
2
Прочность клеевого соединения на сдвиг равна 220-260 кГс/см, что в 10 раз превосходит сдвигающее усилие на поверхности трения колодки во время работы.
Преимуществом применения такого клея является способность при отверждении увеличиваться в объеме (незначительное подвспенивание), что обеспечивает высокую зазорозаполняемость. Отсутствие растворителей гарантирует экологическую чистоту при его использовании.
По предлагаемому способу пластину из фольгированного фторопласта вырезают с припуском по отношению к контуру основания колодки, который после склеивания удаляют. Перед нанесением клея пластину слегка изгибают приблизительно по цилиндрической поверхности.
Предлагается также использовать специально разработанные для данного предложения фольгированные материалы: с фторопластом, модифицированным компонентами, повышающими его антифрикционные свойства, и с фторопластом, подвергнутым радиационно-термической обработке, для колодок, работающих в машинах на АЭС.
Предлагаемый способ поясняется следующими чертежами (вариант использования двухстороннего фольгированного фторопласта).
На фиг.1 представлена колодка в начальной стадии процесса прикрепления изогнутой пластины 2 к основанию 1.
На фиг.2 - пластина 2 полностью выпрямлена, прижата к основанию 1 и приклеена.
На фиг.3 колодка представлена в готовом виде - края пластины обрезаны, слой фольги со стороны поверхности трения удален.
Процесс изготовления колодки осуществляют следующим образом.
Предварительно изготавливают жесткое металлическое (например, стальное) основание 1 колодки.
Из листа фольгированного фторопласта вырезают пластину 2 с припуском по отношению к контуру основания на величину, достаточную для компенсации смещения в процессе соединения с основанием. Затем пластину изгибают приблизительно по цилиндрической поверхности таким образом, чтобы прогиб составлял порядка 0,05 ширины пластины. На выпуклую сторону пластины и основание колодки (или на одну из этих деталей) наносят слой клея 3. Затем, не ожидая, пока начнется процесс отверждения клея, пластину 2 выпуклой стороной накладывают на основание 1, на нее накладывают прокладку 4 из эластичного материала, например из пористой резины. Далее плитой 5 через прокладку 4 пластину 2 прижимают к основанию до полного ее выпрямления и соприкосновения со всей поверхностью основания, как это показано на фиг.2.
В этом положении давление, создаваемое плитой 5, удерживают до отверждения клея, после чего свисающие с основания 1 края пластины 2 срезают. Затем антифрикционный элемент со стороны поверхности трения обрабатывают для получения фторопластовой поверхности требуемой шероховатости и формы, при этом в случае использовании фторопласта с двухсторонним фольгированием одновременно убирают внешний слой фольги 6 и, тем самым, открывают фторопластовую поверхность трения колодки 7.
По предлагаемому способу изогнутая пластина 2 в момент наложения на основание 1, как это показано на фиг.1, прожимает слой клея и происходит ее контакт с основанием. Далее, в процессе прижатия плитой 5 и выпрямления пластины 2 площадь контакта расширяется. Это происходит непрерывно до момента полного соприкосновения поверхностей.
Расходящиеся в обе стороны волны излишне нанесенного клея вытесняют воздух, что обеспечивает высокое качество склеивания по всей площади соприкосновения пластины с основанием без каких-либо пропусков (на фиг.2 и 3 оставшийся тонкий слой клея не показан).
Применение эластичной прокладки 4, через которую осуществляется прижатие пластины 2, обеспечивает равномерное давление по поверхности склеивания даже при значительных отклонениях от плоскостности поверхностей основания 1 и плиты 5 и разнотолщинности пластины 2, что также повышает качество клеевого соединения.
Процесс изготовления колодки на этом заканчивается.
При необходимости увеличить давление при склеивании устанавливают дополнительные грузы, в качестве которых используют основания колодок или/и уже готовые колодки.
Порядок сборки деталей при склеивании может быть изменен на обратный. В этом случае пластина 2 укладывается на плиту 5 и прижимается основанием колодки 1. Визуально это соответствует фиг.1 и 2, повернутым на 180°.
Для тяжело нагруженных подшипников для изготовления антифрикционного элемента колодок предлагается использовать специально разработанный для предлагаемого способа новый фольгированный материал, у которого фторопласт модифицирован компонентами, повышающими его твердость и износостойкость и уменьшающими его хладотекучесть, например, стекловолокном, коксом и другими материалами.
Например, введение 15% сечки из стекловолокна диаметром порядка 10 мкм увеличивает износостойкость антифрикционного элемента колодки в 250 раз. Использование такого фторопласта увеличивает грузонесущую способность подшипника.
60
Для подшипников электрических машин, работающих на АЭС, для образования антифрикционного элемента колодки предлагается использовать также специально разработанный фольгированный материал, у которого фторопласт модифицирован путем радиационно-термический обработки гамма-лучами Со при высокой температуре. Радиационная стойкость такого фторопласта увеличивается в 100-300 раз, а износостойкость в 9000 раз.
При использовании данного предложения достигается следующий технический результат.
Процесс изготовления колодок не требует применения специального энергоемкого оборудования и является экологически чистым. Такие колодки проектируются на более высокие удельные нагрузки, что в свою очередь приводит к уменьшению потерь трения в подшипнике, увеличению износостойкости и радиационной стойкости. Такие колодки могут быть использованы в машинах, работающих на АЭС.