ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ, НЕ ТРЕБУЮЩИЙ ОБСЛУЖИВАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F16C33/20 

Предметом настоящего изобретения является новый многослойный подшипник скольжения, не требующий обслуживания.

Известны подшипники скольжения, не требующие обслуживания, которые состоят из металлической основы и пластмассового слоя (заявка ФРГ N 3534242 и европейская заявка 0217462). Такие многослойные подшипники скольжения состоят из комбинации снабженной шероховатым слоем металлической основы, выполненной из стали, бронзы или высокопрочного алюминиевого сплава, и слоя скольжения, представляющего собой матрицу из политетрафторэтилена. Шероховатый слой основы представляет собой нанесенный напылением пористый слой бронзы, железа или алюминиевого сплава. Этот слой образует фиксирующий материал для наносимого в виде пасты слоя политетрафторэтилена или слоя, состоящего из его сополимеров. Высоковязкая паста накатывается и спекается.

Недостатком указанного подшипника скольжения является недостаточный срок службы.

Поскольку в пасту вводят частицы бронзы, чтобы улучшить теплопроводность пласт- массы, то возникает опасность окисления наружного слоя при изготовлении. Такой материал подшипника также не является инертным, особенно опасна возможность разрушения под действием кислот. Кроме того, при нанесении пасты может произойти расслоение.

Известно покрытие пленкой из обычного политетрафторэтилена "Фертигунготехник унд Бетриб", 23 (1973), вып. 1. с. 48-49). Так как этот материал инертен ко всем клеящим веществам, пленку сначала делают клейкой, т.е. политетрафторэтиленовые пленки невозможно нанести на основу таким образом, чтобы они фиксировались на ней только за счет физических сил сцепления. Более того, пленки необходимо закреплять с помощью клея, в этом случае способность выдерживать термические нагрузки зависит не только от типа пленки, но и от использованного клея.

Заявка ФРГ N 2401804 относится к комбинированному подшипниковому элементу, ходовой слой которого состоит из наполненной пластмассы. Для этого используют полиариленсульфиды, эпоксидные смолы, полиамидные смолы, полиэфирные смолы, феноксисмолы, полипропиленовые и полисульфонные смолы. Эти синтетические пленки закрепляют на металлической поверхности или непосредственно, или с помощью соответствующих клеящих веществ. Кроме того, рекомендуется наносить на синтетические материалы тонкую пленку смазочного масла.

В патенте Франции N 1354161 описывается покрытие из тетрафторэтилена, наполненное дисульфидом молибдена.

Известен металл, покрытый политетрафторэтиленом. Однако политетрафторэтилен обрабатывается химически, поэтому благодаря эпоксидным группам образуется соединение с металлической основой. Непосредственное нанесение считается возможным только для FЕР. Этот материал является термопластичным и в отличие от тетрафторэтилена без дополнительного соединенного слоя не может быть нанесен непосредственно на металл.

Из заявки ФРГ N 3021369 известны зернистые сыпучие порошки из модифицированных полимеризатов тетрафторэтилена. Речь, в частности, идет о сополимеризате из пер-фторалкилвинилэфира формулы: CF₂ CF -O-R_f, где R_f остаток перфторэтила, пер-фтор-н-пропила или перфтор-н-бутила, и тетрафторэтилена. Этот порошок подвергают R_am-экструзии, так как он благодаря своему насыпному весу к сыпучести подходит для автоматического дозирования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является подшипник скольжения, состоящий из металлической основы и нанесенного на него слоя скольжения.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать подшипник скольжения, не требующий обслуживания.

Предлагаемый подшипник скольжения состоит из металлической основы и нанесенного непосредственно на нее состоящего из сополимеризата из перфторалкилвинилэфира формулы: CF₂ CF O R_f, где R_f остаток перфторатила, перфтор-н-пропила или пер-фтор-Н-бутила и тетрафторэтилена слоя, который является слоем скольжения или промежуточным слоем, на который наносится слой скольжения из синтетического материала.

Слой сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена имеет толщину, достаточную для дополнительной обработки, она может составлять величину до 1,5 мм. Слой наносят непосредственно на гладкую или шероховатую поверхность металлической основы. Нанесение осуществляют таким образом, что слой сополимеризата придавливается к металлической основе, пока силы сцепления не становятся достаточно велики для того, чтобы закрепить слой на металлической основе.

Особенность изобретения состоит в том, что слой может служить в качестве слоя скольжения или в качестве промежуточного слоя, с которым хорошо сцепляется, например, политетрафторэтилен, полиимид или полиэфирэфиркетон (ОРЕЕК), поэтому не нужно придавать клейкость сополимеризату из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена или закреплять посредством клея. В частности, теперь устойчивость к термическим нагрузкам не зависит от используемого клея.

В качестве металлической основы предпочтительной является сталь. Для слоя скольжения, наносимого на слой сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена, годятся синтетические материалы, например политетрафторэтилен, полиимид или полиэфирэфиркетон (РЕЕК).

В слой сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена и/или в слой скольжения из синтетического материала, наносимого на слой сополимеризата, для усиления и/или улучшения теплопроводности и/или износостойкости может быть введен один или несколько наполнителей. В соответствии с поставленной целью добавляют, например, уголь, окись алюминия, керамические материалы, стекло, бронзу, дисульфид молибдена или карбид кремния (ткань, порошок, шарики, волокно).

С помощью частиц карбида кремния обеспечиваются хорошие теплопроводные свойства, причем это не влечет за собой опасность окисления при изготовлении. Кроме того, частицы карбида кремния являются кислотоустойчивыми и дешевы.

Они легче, чем металлические частицы, например, из бронзы, поэтому при изготовлении слоя сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена не возникает опасности расслоения. Напротив, с опорной стороны необходимо использовать такой наполнитель, который повышает износостойкость подшипника. Доля наполнителя может составлять от 1 до 40 об. так как наполнитель не нужно закатывать в слой, как до сих пор, но он уже находится в слое сополимеризата из пер-фторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена. Особенно предпочтительно содержание от 5 до 30 об. Толщина слоя сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена (до 1,5 мм) регулируется с большой точностью.

В экспериментах подшипник скольжения (в зависимости от использованного материала) выдерживал длительную эксплуатацию при температуре до 250^оС, и это не приводило к отделению слоями сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена. Кратковременно подшипник скольжения выдерживал без повреждений и более высокие температурные нагрузки,
На чертеже представлен предлагаемый подшипник скольжения. Металлический слой обозначен позицией 1, слой сополимеризата из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена 2, а нанесенный на него слой из пластмассы 3.

П р и м е р 1. Эксперимент с политетрафторэтиленом и травленой металлической основой.

В качестве металлической основы была покрыта стальная пластина. Слой скольжения РТFE + ткань
из нержа-
веющей
стали + стекло+
+ графит
Толщина слоя скольжения, мм 0,48
Температура нагретой пластины, ^оС 375-385
Давление на нагретой пластине, МПа 0,6-1,0 Промежуточный слой ТFМ
Толщина промежуточного
слоя перед покрытием, мм 0,25
Толщина промежуточного
слоя после покрытия, мм ок. 0,20
Результаты испытаний на срез:
τ 106 Н/cм² при комнатной
температуре τ 70 Н/см² при 200^оС
П р и м е р 2. Эксперимент с травленой и нетравленой металлической основой.

В качестве металлической основы Стальная пластина
Толщина образца перед покрытием, мм 1,10
Толщина образца после покрытия, мм 1,00 Температура нагретой пластины, ^оС 290
Давление на нагретой пластине, МПа 0,6-1,0 Промежуточный слой ЕТFE
Слой скольжения как в примере 1
Результаты испытаний на срез:
Темпера- с травле- без трав-
тура, нием, ления,
^оС Н/см² Н/см²
комнатная 133 91 100 125 77 150 107 62 200 58 26 П р и м е р 3. В качестве метал- лической основы Cтальная
пластина
Слой скольжения РТFE c 35%
угля в качестве
наполнителя,
в виде
пленки Толщина, мм 0,5 Промежуточный слой ТРМ с 30% SiC Толщина, мм 0,25 Температура нагретой пластины, ^оС 390 Давление на нагретой пластине, МПа 0,2 Результаты испытаний на срез: Отделения
пленки не
происходит,
пленка
разрывается
П р и м е р 4.

В качестве металлической основы Стальная пластина Слой скольжения ТFМ + 25%
стекла + 5%
графита,
напрессовывается
непосредственно
на сталь Толщина, мм 0,25 Промежуточный слой Нет Температура нагретой пластины ^оС 380 Давление на нагретой пластине, МПа 0,2 Результаты испытания на срез: При комнатной температуре τ= 1500 Н/см² при 100^оС τ= 1080 Н/см² при 150^оС τ= 220 Н/см²
П р и м е р 5.

В качестве металлической основы Стальная пластина Слой скольжения Полиамид Толщина, мм 0,125 Промежуточный слой ТРМ (как в
примере 1)
в виде пленки Толщина, мм 0,25 Температура нагретой пластины, ^оС 395 Давление на нагретой пластине, МПа 5,0 Результат испытания на срез: Отделения пленки
не происходит,
пленка разрывается. П р и м е р 6. Условия испытаний: Размер образца 25х25 мм² Тяговое усилие 0,1 кг Изменение температуры Ступенчатое
повышение с
интервалом 5^оС,
повышение в
течение 3 мин,
поддержание на
одном уровне 3 мин. Слой скольже- ния РTFE + бронзовая
ткань Промежуточный слой ТFМ в виде
пленки Изготовление образца Слой скольжения
и промежуточный
слой были
напрессованы
на лист (0,5 мм хрома-
тированный) с
усилием
прессования 3 т. Результаты испытаний на срез: При 410^оС ни один
образец не был
отправлен в
отходы.

В примерах были использованы следующие обозначения:
РТFЕ политетрафторэтилен, ТFМ модифицированный политетрафторэтилен ( сополимеризат из перфторалкилвинилэфира и тетрафторэтилена согласно изобретению), ЕТFE сополимеризат из этилена и тетрафторэтилена; в данном случае речь идет о термопластичном фторполимере; РFА сополимеризат из перфторвинилэфира и тетрафторэтилена согласно изобретению. Этот продукт химически подобен ТFМ, однако является термопластичным вследствие более высокого содержания эфира.

Использование: для многослойных подшипников скольжения. Сущность изобретения: многослойный подшипник скольжения, не требующий обслуживания. Подшипник состоит из металлической основы и нанесенного непосредственно на нее слоя, состоящего из сополимеризата из перфторалкилвинилэфира формулы CFG₂=CF-O-R_f, где R_f остаток перфторэтила или перфтор-н -пропиала или перфтор-н-бутила и тетрафторэтимлена. Этот слой является слоем скольжения или промежуточным слоем, на который наносится слой скольжения из синтетического материала. Слой имеет толщину, достаточную для дополнительной обработки. 12 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ, НЕ ТРЕБУЮЩИЙ ОБСЛУЖИВАНИЯ, состоящий из металлической основы и нанесенного на него слоя скольжения, отличающийся тем, что слой скольжения выполнен из сополимеризата из перфторалкилвинилэфира формулы CF₂ CF-O-Rf, где Rf остаток перфторэтилена, или перфтор-Н-пропила, или перфтор-Н-бутила и тетрафторэтилена. 2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит слой скольжения из пластмассы, нанесенный поверх уже имеющегося слоя скольжения. 3. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что толщина слоя скольжения составляет до 1,5 мм. 4. Подшипник по пп.1 3, отличающийся тем, что металлическая основа выполнена с гладкой поверхностью. 5. Подшипник по пп.1 3, отличающийся тем, что металлическая основа выполнена с шероховатой поверхностью. 6. Подшипник по пп.1 5, отличающийся тем, что металлическая основа выполнена из стали. 7. Подшипник по пп.1 7, отличающийся тем, что в качестве второго слоя скольжения использована пленка, выполненная перфорированной и/или проницаемой для воздуха. 8. Подшипник по пп. 1 7, отличающийся тем, что второй слой скольжения выполнен из политетрафторэтилена, или полиамида, или полиэфиркетона (РЕЕК). 9. Подшипник по пп.1 8, отличающийся тем, что для усиления и/или улучшения теплопроводности и/или износостойкости второй слой скольжения выполнен с одним или несколькими наполнителями. 10. Подшипник по п.9, отличающийся тем, что в качестве наполнителя может быть использована ткань, порошок или углеродные волокна, окись алюминия, керамические вещества, стекло, бронза, дисульфид молибдена или карбид кремния. 11. Подшипник по пп.9 10, отличающийся тем, что доля наполнителя в материале слоя скольжения составляет 1 40 об. 12. Подшипник по п.10, отличающийся тем, что доля наполнителя в материале второго слоя скольжения составляет 5 30 об. 13. Подшипник по пп.1 12, отличающийся тем, что слой скольжения, выполненный из сополимеризата, выполнен с наполнителями, в качестве которых использована ткань, порошок или углеродные волокна, окись алюминия, керамические материалы, стекло, бронза, дисульфид молибдена или карбид кремния.