СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ ИЗНОСА ПОВЕРХНОСТЕЙ ПАР ТРЕНИЯ
METHOD TO PREVENT WEAR OF FRICTION PAIR SURFACES

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено при установке различных подшипников (скольжения или качения), а также направляющих (например, в станкостроении), что позволяет при его использовании очень быстро и многократно устранять появляющийся износ соответствующей пары трения (втулки, вкладыша, кольца, направляющей и др.), обеспечивая долговечность работы узла трения.
Известны различные конструкции подшипниковых устройств и направляющих качения или скольжения. Например, подшипниковый узел (патент РФ №2067230, опубл. 27.09.1996, кл. F16C 35/00); способ повышения долговечности подшипникового узла при изменении направления вектора нагрузки (патент РФ №2464459, опубл. 20.10.2012, кл. F16C 41/02, F16C 33/58, F16C 35/06); устройство для повышения долговечности подшипникового узла (патент РФ №2386870, опубл. 20.04.2010, кл. F16C 33/58, F16C 35/06); способ восстановления посадочных мест подшипников качения (патент РФ №2296660, опубл. 10.04.2007, МПК B23P 6/00); способ восстановления втулок-вкладышей подшипников скольжения (патент РФ №2025246, опубл. 30.12.1994, кл. В23Р 6/00); способ восстановления буксовых направляющих боковых рам тележки (патент РФ №2294275, опубл. 27.02.2007, МПК B23P 6/00, B61P 5/32) и др.
Известны также многочисленные попытки восстановления поверхностей трения, например новой восстановительной добавкой к пластичной смазке (патент 2432386, бюл. №30, 2011 г.) и ремонтно-восстановительной присадкой к смазочным материалам (патент 2439133, бюл. №01, 2012 г.); восстановление изношенной геометрии поверхности трения металлической детали (патент РФ №2377340, МПК C23C 26/00, B23P 6/00, опубл. 27.12.2009); способ восстановления деталей пар трения интегральных рулевых механизмов с гидроусилителем руля (патент РФ №2476300) и др.
Однако все перечисленные разработки лишь частично решают проблему с помощью сложных конструктивных или технологических решений (способов или устройств). Как правило, приходится осуществлять полную разборку сопряжения, очищать, промывать и сушить поверхности трения, намазывать, напылять или иным способом наносить восстанавливающие элементы или среды, обрабатывать на специализированном оборудовании подготовленные к восстановлению и/или отремонтированные поверхности, что трудоемко и занимает длительное время. Кроме того, далеко не всегда вообще возможен ремонт изношенных пар трения (вкладышей или втулок подшипников скольжения, колец или дорожек подшипников качения, направляющих станков и других подобных пар трения).
Пожалуй наиболее близким к заявленному техническому решению является патент с названием «Способ ремонта подшипника скольжения роторной машины» №2269686 (13) C1, MПК F16C 33/14 (2006.01), опубл. 2006.02.10 (прототип). Суть способа состоит в необходимости выемки состоящего из двух половин подшипника из корпуса роторной машины, удаление изношенного антифрикционного слоя, последующую сборку и установку корпуса подшипника в корпус роторной машины, отличающийся тем, что при удалении антифрикционного слоя корпус подшипника механически обрабатывают по внутреннему диаметру, выдерживая нужный диаметральный размер. В каждую половинку корпуса подшипника вкладывают по ремонтному вкладышу, затем обрабатывают внутреннюю поверхность подшипника в сборе, обеспечивая радиальный зазор с учетом износа мест установки подшипника на валу. Этот способ, как и подобные иные способы устранения износа направляющих, например станков, нетехнологичный и весьма трудоемкий.
Поэтому целью (задачей) предлагаемого технического решения по восстановлению подшипников скольжения и направляющих является максимальное ускорение процесса многократного устранения образовавшегося у них износа на поверхностях трения, что обеспечит далее высокую долговечность и надежность работы этих узлов.
Технический результат и поставленная задача решаются без известных способов полной разборки сопряжения, очистки, обмывки, сушки, напыления, нанесения любого покрытия, обработки восстанавливаемых поверхностей, без введения специальных смазочных и иных композиций в зону трения. Это достигается путем использования одиночной закрепляемой в блоках/катушках ленты/пленки из материала, отвечающего в конкретной паре трения требуемым трибологическим характеристикам, либо из двух лент/пленок, концы которых закреплены в соответствующих блоках/катушках с наличием нового неизношенного материала, а также блока/катушки для поэтапного принятия изношенной части такого материала. В общем случае блоки могут представлять собой, например барабаны или иные устройства для намотки и закрепления износостойких лент/пленок.
Перечень фигур
Фиг.1 - фрагменты заявленного устройства: а - лента/пленка 1 со сквозным пазом 2; б - лента/пленка 3; в - две ленты/пленки 1 и 3, предназначенные для сборки друг с другом, одна из которых, например, 1 - левая, с пазом 2; г - собранные вместе две ленты/пленки 1 и 3; д - вариант общей сборки двух лент/пленок с установкой их, например, на валу 4 (или цапфе).
Фиг.2 - физическая модель и схема с двумя блоками/катушками 5 для монтажа и фиксации ленты/пленки как износостойкого материала между вкладышем 6 подшипника скольжения и движущимся валом 4 (или перемещающейся цапфой).
Опишем статические ситуации предложенного устройства для разных пар трения.
Вариант №1 - охват до 360° износостойкой лентой/пленкой 1 вала 4 (или цапфы), который может вращаться, перемещаться или вращаться и возвратно-поступательно перемещаться во втулке, что соответствует подшипнику скольжения. Для этого используем две ленты/пленки 1 и 3. Первая 1 (Фиг.1,а) со сквозным пазом 2 охватывает вал 4 (или цапфу) по всему диаметру, а вторая сплошная лента/пленка 3 (Фиг.1,б), при этом вставленная в паз 2 первой ленты/пленки, аналогично охватывает весь диаметр вала/цапфы 4, образуя общую износостойкую прослойку между валом/цапфой и втулкой, являющихся в целом подшипником скольжения. Кроме того, все концы первой и второй лепт/пленок неподвижно зафиксированы в своих блоках/катушках 5.
Вариант №2 - охват износостойкой лентой/пленкой 3 вала 4 (или цапфы) на угол, который значительно меньше 360°, как это имеет место для пары трения скольжения, когда используется пара вкладыш-вал/цапфа (6-4). В этом случае износостойкая лента/пленка 3 по типу Фиг.1,б просто размещена между вкладышем 6 и валом/цапфой 4, а ее концы зафиксированы в двух блоках/катушках 5.
Вариант №3 относится к применению износостойкой ленты/пленки 3, например, для направляющих станка, концы которой аналогично закреплены в двух блоках/катушках 5. При плоском расположении направляющих схема получается с таким же расположением износостойкой ленты/пленки 3, но при этом блоки/катушки 5, крепящие ее, как правило, располагаются в той же плоскости, что и направляющие (отдельно на фигуре не показано в силу тривиальности позиции, но в динамике сделано соответствующее описание работы устройства в этом положении).
В статике (до начала эксплуатации) в зависимости от конструкции подвижного сопряжения возможны следующие ситуации.
1. Если имеет место вкладыш 6 подшипника скольжения, опирающийся на вал/цапфу 4, которые могут в работе вращаться, перемещаться или одновременно вращаться и перемещаться, то между корпусом вкладыша и валом в месте их взаимного контакта предварительно до окончательной сборки протягивается лента/пленка 3 из износостойкого материала. Один ее конец вытягивается на нужную длину из первой катушки/блока 5 с новым неизношенным материалом и закрепляется другим концом во втором блоке (или в катушке). После этого первый блок также фиксируется, чтобы не вращался на своей оси, а лента/пленка не могла бы самопроизвольно сматываться или слабнуть. Аналогично выглядит ситуация, когда вкладыш 6 подшипника скольжения конструктивно находится либо снизу вала 4, или сбоку.
2. Если имеет место подшипник скольжения, изготовленный в виде втулки, надеваемой на цапфу или на часть вращающегося вала 4, то статическое исходное состояние сопряжения аналогично предполагает подобное закрепление концов двух лент/пленок 1 и 3, предварительно вложенных в отверстие втулки. При этом концы лент/пленок выведены через сделанные сквозные прорези/пазы втулки наружу, где и крепятся в своих блоках/катушках 5.
3. Статика для линейной плоской поверхности (как, например, направляющей в ряде станочного оборудования) предусматривает здесь расположение ленты/пленки 3 из износостойкого материала на самой направляющей с фиксацией концов материала по описанной выше схеме в блоках/катушках 5.
Работа предложенного устройства для быстрого и многократного восстановления подшипников скольжения и направляющих, получивших в эксплуатации нежелательный по величине износ, осуществляется следующим простым способом.
Для пары трения вкладыш-вал достаточно разъединить поверхности в зоне контакта, ослабить крепление ленты/пленки в блоках/катушках и протянуть ленту/пленку на вторую катушку путем ее вращения и, следовательно, наматывания на нее изношенной части материала. При этом в зону контакта вкладыш-вал попадет неизношенная часть ленты/пленки, сматываемая с первого блока или с первой катушки. Закрепив блоки/катушки 5 в нужном пространственном положении, вновь обеспечиваем контакт всех трех элементов конструкции - вкладыша 6 подшипника скольжения, ленты/пленки 3 и вала 4. Восстановленный узел трения готов к новой длительной работе в считанные секунды.
Для случая, когда подшипник скольжения выполнен в виде сопряжения втулка-вал, необходимо при появлении повышенного износа ослабить крепления лепт/пленок 1 и 3 на блоках (или на катушках) 5. Зачем намотать каждую изношенную часть материала на свой второй блок (или на катушку) до момента, пока вся неизношенная сматываемая с первой катушки (или блока) часть ленты/пленки не заполнит зону трения во втулке. После этого блоки/катушки следует зафиксировать, чтобы не вращались. При этом целиковая лента/пленка 3 (Фиг.1,б) должна быть введена в ленту/пленку 1, имеющую для этого паз 2 (Фиг.1,а), при этом обе должны одновременно плотно охватывать вал (или цапфу) 4. Наконец, приведем случай, когда парой трения является направляющая и деталь, которая по ней перемещается (например, задняя бабка токарного станка). Необходимо освободить крепление первоначально установленной ленты/пленки 3 в блоках/катушках 5, приподнять перемещающуюся по направляющей деталь (т.е. обезгрузить сопряжение), затем протянуть ленту/пленку 3 путем наматывания ее на второй блок/катушку. Когда изношенная часть материала будет полностью намотана и в зоне трения окажется неизношенная часть материала, тогда следует его зафиксировать в этом положении с помощью блоков/катушек 5 и после этого опустить на место заднюю бабку.
Вся эта процедура по восстановлению такой пары трения также будет в пределах минуты-двух.
Общим для приведенных случаев является и то, что пространственное расположение блоков/катушек для крепления ленты/пленки как и межосевые расстояния для них могут быть различными. Например, блоки/катушки могут находиться на одной прямой (для пар трения в виде направляющих), либо занимать иное пространственное фиксированное положение, изменяя угол охвата лентой/пленкой части вала/цапфы.
Полезность предложенного технического решения очевидна: ликвидированы типовые операции по устранению износа пар трения для подшипников скольжения и направляющих. Не требуется очищать, наплавлять узел трения, вносить в него смазочные и иные материалы и др. Достаточно немного обезгрузить сопряжение и протянуть ленту/пленку до вхождения ее неизношенной части в подвижное сопряжение, являющейся готовым трибологическим неизношенным материалом для конкретной пары трения, и зафиксировать эту позицию в блоках/катушках. Операция быстрая, многократно выполнимая и дешевая.
Разработанное и успешно апробированное устройство применимо и для дорожек подшипников качения, а также для иных пар трения (например, с коническим профилем поверхностей и пр.).