СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ Российский патент 1997 года по МПК F16C33/14 F03B11/06 

Изобретение относится к гидравлическим машинам и двигателям, в частности к способам изготовления крупногабаритных подшипников, предпочтительно для поворотных узлов гидроагрегатов, и может быть использовано также для изготовления подшипниковых узлов судовых рулевых устройств и гребных винтов регулируемого шага.

Известны способы изготовления подшипников на подложках из стали или бронзы спеканием в пресс-формах из бронзовых порошков с последующей пропиткой фторопластовым наполнителем, сушкой, полимеризацией и механической калибровкой в точный размер посредством обработки давлением (прокатка, прессовка и т. п.) [1]
Подшипники, изготовленные известными способами, могут быть цельными или разрезными, однако, изготовление крупногабаритных подшипниковых узлов оказывается технологически сложным и дорогим вследствие необходимости применения дефицитных материалов и крупногабаритного оборудования, а главное - большого (до 80) брака вследствие нарушения структуры металлокерамики в процессе калибровки и при эксплуатации. Применение иных методов калибровки приводит к потере антифрикционных свойств рабочей поверхности подшипника.

Наиболее близкими к изобретению являются способы изготовления крупногабаритных разрезных подшипников, включающие выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки подшипника, формовку вкладышей из композиционных материалов в пресс-формах с последующими пропиткой наполнителем (связующим полимером), сушкой, полимеризацией наполнителя и механической обработкой в размер [2]
Однако известные способы при изготовлении несмазываемых (или смазываемых водой) металлофторопластовых вкладышей недостаточно технологичны, дороги и малопригодны в серийном производстве. Они не позволяют получать точные размеры изделия без снижения прочностных свойств спеченного материала при обработке и формовке даже на высокоточном оборудовании. Очень узкий для металлокерамики интервал допустимых значений коэффициента остаточной деформации при калибровке давлением и под рабочей нагрузкой приводит к разрушению межзеренных связей спеченного материала, а обтачивание разрушает поверхностный слой фторопласта и "наволакивает" металл зерен на рабочую поверхность вкладыша с замещением фторопласта и потерей антифрикционных свойств. Применение в качестве материала подложки облуженной или омедненной стали или бронзы с высоким содержанием олова приводит к снижению объема фторопласта в межзеренном пространстве с одновременным ослаблением межзеренных связей в спеченном материале. Применение высокоточного крупногабаритного оборудования и большой процент брака резко удорожают производство крупногабаритных подшипников, снижают их надежность и увеличивают размеры втулок подшипников и гидроагрегатов в целом.

Задача изобретения согласованный выбор конфигурации и размеров металлокерамической заготовки, материалов для нее, способа калибровки и крепления вкладышей во втулке, которые исключили бы нарушение межзеренных связей и потерю антифрикционных свойств металлофторопласта как в процессе изготовления, так и при эксплуатации подшипника.

Сущность технического решения указанной задачи заключается в предотвращении деформаций металлокерамики за счет калибровки точением взамен давления и за счет индивидуальных пригонки и крепления подложек вкладышей, выполняемых с вогнутой рабочей поверхностью для обеспечения минимальной толщины протачиваемого слоя металлофторопласта, антифрикционные свойства которого восстанавливаются травлением и повторной пропиткой, с сохранением максимального объема фторопласта в межзеренном пространстве путем предотвращения выплавления олова подложки.

Ожидаемый технический результат изобретения реализация высоких нагрузочной способности и антифрикционных свойств металлофторопласта в условиях отсутствия смазки или смазки водой, а также возможность изготовления подшипниковых узлов неограниченных размеров на доступном оборудовании в условиях серийного производства.

Решение указанной задачи реализуется в способе изготовления подшипников, включающем выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки, формовку вкладышей в пресс-формах с последующими пропиткой наполнителем, сушкой, полимеризацией и обработкой в размер.

Втулку выполняют из нержавеющего в воде материала, вкладыши изготавливают на подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5 и пригоняют по соответствующим пазам втулки, формуют вкладыши из бронзового порошка с вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхностью, спекают в среде водорода и после охлаждения на воздухе пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают рабочие поверхности вкладышей в сборе со втулкой и подвергают вкладыши травлению, повторной пропитке, сушке и полимеризации, после чего крепят во втулке индивидуально.

Дополнительно в способе изготовления подшипников вкладыши крепят глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки.

На фиг. 1 показана конфигурация вкладыша в сборе со втулкой; а на фиг. 2 схематически изображены вкладыши в пресс-форме для групповой обработки.

Способ изготовления подшипников в соответствии с настоящим и изобретением осуществляется следующим образом.

Выбирают размеры вкладыша 1 (и соответственно количество вкладышей в подшипнике), исходя из сохранения минимальной толщины пропитываемого слоя металлокерамики 2 в середине вкладыша 1 (не менее 2 мм) при образовании вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхности 3. Подложку 4 вырезают из полосовой бронзы с содержанием олова не более 6,5% и толщиной, обеспечивающей минимальную деформацию вкладыша 1 при его креплении во втулке 5 подшипника и под рабочей нагрузкой. При необходимости подложку 4 вальцуют по выбранной форме паза 6.

Втулку 5 изготавливают из не ржавеющего в воде материала, например нержавеющей стали, бронзы и т. п. Прорезают пазы 6 на внутренней поверхности втулки 5 с учетом образования зазора 7 величиной до 3 мм между вкладышами 1 и точно пригоняют тыльные поверхности подложек 4 по индивидуальным пазам 6. Напекаемые поверхности подложек 4 облуживают.

Групповые герметизируемые пресс-формы 8 изготавливают по форме и размерам вкладышей 1 и по их количеству в группе, определяемому возможностями имеющегося оборудования. Для формовки слоя металлокерамики 2 используют облуженные бронзовые порошки известных марок и применяют их по соответствующим техническим условиям. Порошок засыпают в пресс-формы 8 с уплотнением и спекают с подложками 4 в печи в среде водорода. После охлаждения на воздухе извлекают спеченные вкладыши и пропитывают в вакууме суспензией фторопласта одной из известных марок, сушат и полимеризуют в печи по режимам, предусмотренным для соответствующих материалов.

После зачистки и нарезки глухих отверстий под крепежные винты 9 вкладыши 1 раскрепляют по своим пазам во втулке 5 и протачивают рабочие поверхности 3 в сборе в точный размер подшипника. Затем вкладыши демонтируют и протравливают рабочие поверхности в кислоте или методами электрохимполировки с целью удаления неровностей, заусенцев, "намазанного" металла зерен и получения в поверхностном слое металлокерамики сферических зерен меньшего радиуса, что улучшит адгезию фторопласта с зернами и увеличит объем фторопласта в поверхностном (рабочем) слое. После этого вкладыши повторно пропитывают суспензией фторопласта, сушат и полимеризуют с получением на рабочей поверхности вкладыша пленки фторопласта с наивысшими эксплуатационными характеристиками.

По готовности комплекта вкладышей их крепят в соответствующих пазах втулки глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки.

Изготовление подшипников гидроагрегатов по настоящему способу позволяет в максимальной степени реализовать высокие надежность, нагрузочные и антифрикционные характеристики металлофторопласта с обеспечением абсолютной экологической безопасности подшипниковых узлов гидроагрегатов, не требующих смазки или смазываемых водой. Кроме того, обеспечивается возможность высокотехнологичного серийного изготовления подшипниковых узлов неограниченных размеров с одновременным уменьшением их габаритов за счет индивидуального крепления вкладышей и отсутствия необходимости конструктивной организации их смазки и группового крепления. При этом зазоры между вкладышами обеспечивают вынос из зон трения мелких частиц и уменьшение износа. Упрощаются процессы ревизии и ремонта подшипниковых узлов. Высокая технологичность изготовления без использования высокоточного и крупноразмерного оборудования и резкое снижения брака позволяют существенно снизить стоимость изготовления подшипниковых узлов крупногабаритных гидроагрегатов.

Изобретение может использоваться для изготовления экологически безопасных крупногабаритных подшипников поворотных лопастей и затворов гидроагрегатов, судовых движительно-рулевых устройств и гребных винтов регулируемого шага, работающих без смазки или на воде. Пазы для металлофторопластовых вкладышей выполняют на внутренней поверхности нержавеющей втулки. Вкладыши с вогнутой по радиусу подшипника рабочей поверхностью формуют из бронзового порошка на индивидуально пригоняемых к пазам втулки подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5 % в групповых пресс-формах, спекают в среде водорода, после охлаждения пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают в сборе со втулкой, протравливают и повторно пропитывают, сушат и полимеризуют, после чего крепят глухими винтами заподлицо с подложкой изнутри втулки. Высокие нагрузочные и антифрикционные свойства несмазываемого металлофторопласта реализуются в серийно изготавливаемых с минимальным браком подшипниках, которые могут иметь неограниченные размеры. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления подшипников предпочтительно для поворотных узлов гидроагрегатов, включающий выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки, формовку вкладышей в пресс-формах с последующей пропиткой наполнителем, сушкой, полимеризацией и обработкой в размер, отличающийся тем, что втулку выполняют из нержавеющего в воде материала, вкладыши изготавливают на подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5% и пригоняют по соответствующим пазам втулки, формуют вкладыши из бронзового порошка с вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхностью, спекают в среде водорода и после охлаждения на воздухе пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают рабочие поверхности вкладышей в сборе с втулкой и подвергают вкладыши травлению, повторной пропитке, сушке и полимеризации, после чего крепят во втулке индивидуально. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вкладыши крепят глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки.