Патент на изобретение №2302564
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам скольжения различного назначения. Опора скольжения может быть выполнена в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины. Рабочая поверхность трения скольжения выполнена из полимерного антифрикционного композиционного материала. Материал содержит термореактивное связующее, волокнистый наполнитель и порошковый наполнитель, при этом в объеме опоры скольжения 30-45 мас.% волокнистого наполнителя полимерного антифрикционного композиционного материала размещено хаотично, а 55-70 мас.% волокнистого наполнителя размещено перпендикулярно или под углом 60-89° к рабочей поверхности трения скольжения. Технический результат заключается в повышении срока службы за счет снижения интенсивности линейного изнашивания как материала опоры, так и материала контртела, выполненного из металла, например стали, чугуна, бронзы и т.д., повышении микротвердости, а также снижении в паре трения по металлу динамического коэффициента трения при сохранении ударной вязкости и устойчивости к расслоению. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам скольжения различного назначения, выполненным в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочей поверхностью скольжения. Известна опора скольжения, выполненная в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочей поверхностью скольжения (см. например, патент РФ №2130136, МПК F16С 33/12, 1999 г.). Однако известная опора скольжения при своем использовании имеет следующие недостатки: – недостаточный срок службы из-за высокого суммарного износа в паре трения, – повышенную интенсивность линейного изнашивания материала опоры скольжения (5×10-5 мкм/км), – повышенную интенсивность линейного изнашивания материала контртела (9×10-4 мкм/км), – недостаточную микротвердость (Н – имеет в паре трения по металлу высокий динамический коэффициент трения (0,28-0,32). Задача изобретения – создание опоры скольжения, техническим результатом от использования которой является возможность повышения срока ее службы за счет снижения интенсивности линейного изнашивания как материала опоры, так и материала контртела, выполненного из металла, например стали, чугуна, бронзы и т.д., повышение микротвердости, а также снижение в паре трения по металлу динамического коэффициента трения при сохранении ударной вязкости и устойчивости к расслоению. Технический результат достигается в предложенной опоре скольжения использованием в объеме антифрикционного композиционного материала сочетанием хаотичного и перпендикулярного или под углом к поверхности трения скольжения размещения волокнистого наполнителя и, кроме того, например сочетанием компонентов использованного для изготовления опоры скольжения антифрикционного композиционного материала и количественным соотношением входящих в него компонентов. Предложенная опора скольжения выполнена в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочей поверхностью трения скольжения из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего термореактивное связующее, волокнистый наполнитель и порошковый наполнитель, при этом в объеме опоры скольжения 30-45 мас.% волокнистого наполнителя полимерного антифрикционного композиционного материала размещено хаотично, а 55-70 мас.% волокнистого наполнителя размещено перпендикулярно или под углом 60-89° к рабочей поверхности трения скольжения. При этом опора скольжения выполнена из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, в качестве порошкового наполнителя – графит, оксид кремния, оксид алюминия, волластонит (силикат кальция), дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама или сульфид сурьмы, в качестве термореактивного связующего – фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, материал дополнительно содержит в качестве адгезива – поливинилацетат и/или поливинилбутираль и дополнительно содержит в качестве антиадгезива – стеарат цинка и/или стеарат кальция при следующем количественном содержании компонентов, мас. части:
При этом при использовании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента используют гексаметилентетрамин в количестве 7-20 массовых частей от содержания смолы. При этом в волокнистом наполнителе ее материала содержание полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 30 до 70 мас.%, при этом полиоксадиазольное волокно и хлопчатобумажное волокно используют в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, а также ткани или рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 3 до 40 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2. При этом в материале опоры скольжения содержание поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 массовых %. При этом материал опоры скольжения содержит оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм. При этом материал опоры скольжения содержит оксид алюминия в форме глинозема с размерами частиц от 100 до 20000 нм. При этом материал опоры скольжения содержит графит, волластонит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама или сульфид сурьмы с размерами частиц от 100 до 60000 нм. При этом в материале опоры скольжения содержание новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол выбрано от 30 до 70 массовых %. При этом в материале опоры скольжения содержание стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция выбрано от 30 до 70 массовых %. Следует отметить, что неожиданно обнаруженная нами закономерность влияния на повышение износостойкости пары трения, особенно на повышение износостойкости металлического контртела, фактора размещения волокнистого наполнителя полимерного антифрикционного материала в виде сочетания хаотичного и перпендикулярного или под углом 60-89° к рабочей поверхности трения скольжения на примере выполнения опоры скольжения из полимерного антифрикционного материала с использованием в качестве волокнистого наполнителя смеси полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокон нашла свое экспериментальное подтверждение и на опорах скольжения, выполненных из антифрикционных композиционных материалах, в которых использованы в качестве волокнистого наполнителя углеродные, полипарафенилентерефталамидные, полиамидобензимидазольные и другие волокна. Среди существенных признаков, характеризующих предложенную опору скольжения, выполненную из полимерного антифрикционного композиционного материала в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочей поверхностью скольжения, отличительными являются: – размещение в объеме опоры скольжения 30-45 мас.% волокнистого наполнителя полимерного антифрикционного композиционного материала хаотично, а 55-70 мас.% волокнистого наполнителя размещено перпендикулярно или под углом 60-89° к рабочей поверхности трения скольжения, – выполнение опоры скольжения из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, в качестве порошкового наполнителя – графит, оксид кремния, оксид алюминия, волластонит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама или сульфид сурьмы, в качестве термореактивного связующего – фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, материал дополнительно содержит в качестве адгезива – поливинилацетат и/или поливинилбутираль и дополнительно содержит в качестве антиадгезива – стеарат цинка и/или стеарат кальция при следующем количественном содержании компонентов, мас. часть:
– при использовании в материале опоры скольжения новолачных форм фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента используют гексаметилентетрамин в количестве 7-20 массовых частей от содержания смолы, – содержание в волокнистом наполнителе материала опоры скольжения полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 30 до 70 мас.%, при этом полиоксадиазольное волокно и хлопчатобумажное волокно используют в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, а также ткани или рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 3 до 40 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2, – выбор в материале опоры скольжения содержания поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем от 30 до 70 мас.%, – содержание в материале опоры скольжения в качестве порошкового наполнителя оксида кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм, – содержание в материале опоры скольжения в качестве порошкового наполнителя оксида алюминия в форме глинозема с размерами частиц от 100 до 20000 нм, – содержание в материале опоры скольжения в качестве порошкового наполнителя графита, волластонит, дисульфида молибдена, дисульфида вольфрама или сульфида сурьмы с размерами частиц от 100 до 60000 нм, – выбор в материале опоры скольжения содержания новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол от 30 до 70 мас.%, – выбор в материале опоры скольжения содержания стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция от 30 до 70 мас.%. Экспериментальные исследования пар трения с использованием предложенных опор скольжения различного назначения, выполненных из полимерных антифрикционных композиционных материалов в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочей поверхностью скольжения, и выполненного из стали контртела из стали с твердостью 32-38 HRC, а затем и натурные ходовые испытания штатного комплекта опор скольжения показали их высокую эффективность. Было установлено, что интенсивность линейного изнашивания материала опоры скольжения составляет от 2×10-8 до 1×10-9 мкм/км, а интенсивность линейного изнашивания материала контр-тела составляет от 1×10-9 до 9×10-10 мкм/км, при динамическом коэффициенте трения пары 0,09-0,15. Одновременно установлено, что опоры скольжения имеют микротвердость Н В таблице 1 показаны штатные характеристики предложенных опор скольжения, а в таблице 2 представлены экспериментальные составы антифрикционного композиционного материала, использованного для изготовления предложенных опор скольжения. Технология изготовления предложенных опор скольжения различного назначения в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочими поверхностями трения скольжения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя пропитку волокон фенольной смолой, содержащей компоненты материала, и последующее прессование в пресс-формах изделий заданных геометрических форм при нагреве до температур 140-160°С. При этом в процессе укладки и размещения волокнистого наполнителя в пресс-формах для последующего прессования изделий использовались широко применяемые в технологии изготовления изделий из композиционных полимерных материалов технологические приемы намотки и укладки, а также последующего прессования, которые обеспечивали заданное размещение волокнистого наполнителя в предложенной опоре скольжения. Конструктивные особенности предложенных опор скольжения различного назначения в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочими поверхностями трения скольжения просты в понимании и не требуют для своей иллюстрации предоставления чертежей. Предложенные опоры скольжения имеют по сравнению с серийной парой трения увеличенный ресурс, низкий динамический коэффициент трения, обладают уменьшенным износом, особенно низким износом материала контртела, обладают повышенной ударной вязкостью, а также повышенной микротвердостью при сохранении ударной вязкости и устойчивости к расслоению во время эксплуатации.
Формула изобретения
1. Опора скольжения, выполненная в форме сплошной втулки или разрезной втулки в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полуколец, в форме диска или пластины с рабочей поверхностью трения скольжения из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего термореактивное связующее, волокнистый наполнитель и порошковый наполнитель, отличающаяся тем, что 30-45 мас.% волокнистого наполнителя полимерного антифрикционного композиционного материала размещено в объеме опоры скольжения хаотично, а 55-70 мас.% волокнистого наполнителя размещено перпендикулярно или под углом 60-89° к рабочей поверхности трения скольжения. 2. Опора скольжения по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из полимерного антифрикционного композиционного материала, содержащего в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, в качестве порошкового наполнителя – графит, оксид кремния, оксид алюминия, волластонит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, или сульфид сурьмы, в качестве термореактивного связующего – фенолоформальдегидную или крезолоформальдетидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, дополнительно содержит в качестве адгезива – поливинилацетат и/или поливинилбутираль и дополнительно содержит в качестве антиадгезива – стеарат цинка и/или стеарат кальция при следующем количественном содержании компонентов, мас.ч.:
при использовании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента используют гексаметилентетрамин в количестве 7-20 мас.ч. от содержания смолы. 3. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что в волокнистом наполнителе ее материала содержание полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 30 до 70 мас.%, при этом полиоксадиазольное волокно и хлопчатобумажное волокно используют в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, а также ткани или рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, при этом длина рубленой нити полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 3 до 40 мм, а площадь кусочков рубленой ткани из полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокна выбрана от 0,6 см2 до 16 см2. 4. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что в ее материале содержание поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 мас.%. 5. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что ее материал содержит оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм. 6. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что ее материал содержит оксид алюминия в форме глинозема с размерами частиц от 100 до 20000 нм. 7. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что ее материал содержит графит, волластонит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, или сульфид сурьмы с размерами частиц от 100 до 60000 нм. 8. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что в ее материале содержание новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол выбрано от 30 до 70 мас.%. 9. Опора скольжения по п.2, отличающаяся тем, что в ее материале содержание стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция выбрано от 30 до 70 мас.%.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
=200 МПа)