ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА Российский патент 2002 года по МПК F16C33/12 F16C17/02 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прокатных станах, в частности в подшипниках скольжения прокатных станов.

Известен подшипник скольжения прокатного стана, содержащий вкладыш из антифрикционного и монолитного конструкционного слоев, при этом монолитный конструкционный слой выполнен на основе полиоксадназольной ткани, пропитанной связующим с добавлением графита (патент РФ 2042059, МКИ - F 16 C 33/12).

Антифрикционный слой вкладыша данного подшипника обладает достаточно высокими антифрикционными свойствами, однако указанный вкладыш довольно трудоемок в изготовлении, так как состоит из двух слоев, антифрикционного и конструкционного, каждый из которых должен иметь строго определенную толщину. Кроме того, вкладыш данного подшипника обладает низкой устойчивостью к расслоению и низкой устойчивостью к ударным нагрузкам, что снижает срок эксплуатации подшипника в целом.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является подшипник скольжения прокатного стана (патент РФ 2130136, МКИ - F 16 С 33/12, 33/24, 17/00), выбранный нами в качестве прототипа, содержащий вкладыш, выполненный из антифрикционного и монолитного конструкционного слоев, при этом антифрикционный слой выполнен слоистым из композиционного материала на основе войлока из синтетических волокон и хлопчатобумажной ткани, пропитанных термореактивным связующим, с добавлением графита, оксида алюминия или глинозема.

Антифрикционный слой этого вкладыша обладает более высокой устойчивостью к ударным нагрузкам по сравнению с аналогом за счет использования в армирующем компоненте хлопчатобумажной ткани, однако она не достаточно высока ( ударная вязкость от 3 до 9 кДж/м²), так как основную часть армирующего компонента антифрикционного слоя составляет войлок из синтетических волокон, который обладает низкой устойчивостью к ударным нагрузкам (в 4-5 раз ниже, чему ткани). Кроме того, антифрикционный слой вкладыша описанного подшипника обладает недостаточно высокой износостойкостью, так как имеет довольно низкую устойчивость к расслоению (сопротивление раскалыванию вдоль нити основы на образцах без надреза составляет от 80 до 100 кН/м), плохую смачиваемость термореактивным связующим, так как синтетические волокна плохо смачиваются связующим в отличие от хлопчатобумажных. Все это снижает срок эксплуатации подшипника в целом. Также надо отметить, что данный вкладыш подшипника скольжения трудоемок в изготовлении, так как имеет рабочий антифрикционный и нерабочий конструкционный слои, каждый из которых должен иметь строго определенную толщину.

В основу заявляемого изобретения положена задача создания более технологичного в изготовлении подшипника скольжения прокатного стана, антифрикционный материал вкладыша которого обладал бы высокой устойчивостью к ударным нагрузкам и высокой устойчивостью к расслоению.

Технический эффект, который может быть достигнут в результате использования предлагаемого изобретения заключается в создании более технологичного в изготовлении подшипника скольжения прокатного стана, антифрикционный материал вкладыша которого обладает высокой устойчивостью к ударным нагрузкам, высокой устойчивостью к расслоению и к температурным нагрузкам, а также высокой износостойкостью.

Поставленная задача решается за счет создания подшипника скольжения прокатного стана, включающего вкладыш из антифрикционного материала, содержащий армирующий компонент, термореактивное связующее и графит, в котором, согласно изобретению, армирующий компонент антифрикционного материала вкладыша содержит по меньшей мере один слой иглопробивного или холстопрошивного нетканого полотна, выполненного из смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон, и/или по меньше мере один слой тканого полотна, выполненного из синтетических и/или хлопчатобумажных нитей, при этом вкладыш из антифрикционного материала дополнительно содержит порошкообразный дисульфид молибдена и металлический порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Армирующий компонент - 20,0 - 85,0
Термореактивное связующее - 10,0 - 60,0
Графит - 2,0 - 10,0
Дисульфид молибдена - 0,5 - 10,0
Металлический порошок - 0,5 - 10,0
Выполнение нетканого полотна армирующего компонента вкладыша подшипника из смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон обеспечивает высокие антифрикционные свойства вкладыша и высокую устойчивость к ударным нагрузкам, кроме того, за счет содержания хлопчатобумажных волокон повышается смачиваемость нетканого полотна термореактивным связующим, что снижает износ вкладыша и увеличивает срок эксплуатации в целом.

Наличие в армирующем компоненте иглопробивного или холстопрошивного нетканого полотна обеспечивает увеличение устойчивость к расслоению вкладыша, так как при этом волокна в полотне очень прочно связаны друг с другом, а это в свою очередь способствует повышению срока эксплуатации вкладыша.

Выполнение тканого полотна армирующего компонента из смеси хлопчатобумажных и синтетических нитей позволяет с одной стороны повысить устойчивость к ударным нагрузкам и смачиваемость термореактивным связующим за счет присутствия хлопчатобумажных нитей, а с другой стороны обеспечить прочность и износостойкость за счет присутствия синтетических нитей.

Использование в антифрикционном материале вкладыша дисульфида молибдена обеспечивает равномерную теплопроводность материала, что минимизирует пригорание слоев материала при прессовании в форме в процессе изготовления вкладыша подшипника скольжения.

Использование в материале металлического порошка значительно повышает ее устойчивость к температурным нагрузкам, что в свою очередь уменьшает износ этого материала.

Возможность выполнения антифрикционного материала вкладыша из нескольких армирующих слоев нетканого и тканого полотна позволяет изготавливать вкладыш любых размеров за счет наращивания слоев и позволяет упростить его конструкцию за счет отсутствия конструкционного слоя.

Согласно заявляемому изобретению целесообразно, чтобы нектаное полотно армирующего компонента дополнительно содержало металлические волокна в количестве, равном или меньше 15,0 мас.%.

Наличие металлических волокон обеспечивает равномерность теплопроводности антифрикционного материала вкладыша подшипника скольжения, а также повышает ударопрочность, при этом наилучшие показатели обеспечиваются при добавлении металлических волокон в количестве, равном или меньше 15 мас.%.

При работе подшипника скольжения возникают значительные тепловые нагрузки, в результате чего возможно возгорание хлопчатобумажных нитей и волокон в материале вкладыша подшипника скольжения. Чтобы это предотвратить, добавляют в материал вкладыша металлические волокна и нити, которые, обладая хорошей теплопроводностью, эффективно отводят и распределяют лишнее тепло.

Согласно заявляемому изобретению желательно, чтобы в нетканом полотне антифрикционного материала соотношение в смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон составляло от 2:5 до 17:1 соответственно.

При указанном выше соотношении обеспечиваются наилучшие показатели по устойчивости к ударным нагрузкам. Ударная вязкость, которая характеризует устойчивость к ударным нагрузкам, при этом соотношении составляет от 4 до 32 кДж/м², что примерно в три раза выше, чем в прототипе.

Согласно заявляемому изобретению, целесообразно, чтобы нетканое полотно армирующего компонента дополнительно содержало по меньшей мере один каркас полотняного переплетения.

При этом желательно, чтобы каркас полотняного переплетении содержал синтетические и хлопчатобумажные нити, взятые в соотношении от 1:5 до 8:1 соответственно.

Наличие в нетканом полотне армирующего компонента каркаса из хлопчатобумажных и/или синтетических нитей придает дополнительную прочность и устойчивость к расслоению вкладышу подшипника скольжения, причем наилучшие показатели достигаются при выполнении указанного выше соотношения между синтетическими и хлопчатобумажными нитями.

Согласно изобретению целесообразно, чтобы тканое полотно содержало синтетические и хлопчатобумажные нити, взятые в соотношении от 1:5 до 8:1 соответственно.

Данное соотношение между синтетическими и хлопчатобумажными нитями обеспечивает повышение устойчивости к ударным нагрузкам и смачиваемости связующим, что обеспечивает уменьшение износа вкладыша.

Согласно изобретению желательно, чтобы в качестве металлического порошка вкладыш из антифрикционного материала содержал порошок меди и/или латуни.

При использовании в качестве металлического порошка меди или латуни достигаются наилучшие показатели по устойчивости к температурным нагрузкам.

Для уменьшения износа вкладыша целесообразно, чтобы в качестве термореактивного связующего антифрикционный материал вкладыша содержал вещество на основе фенольной смолы.

Для повышения антифрикционных свойств вкладыша желательно, чтобы тканое полотно, нетканое полотно, а также каркас нетканого полотна в качестве синтетических волокон и нитей содержали полиоксадиазольные, и/или полифениленовые, и/или полиаримидные волокна и нити.

При этом повышается износостойкость вкладыша подшипника скольжения, срок службы вкладыша подшипника скольжения, который по настоящему изобретению в 1,2-2,0 раза выше по сравнению с прототипом.

Дальнейшие цепи и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из подробного описания подшипника скольжения прокатного стана.

Заявляемый подшипник скольжения прокатного стана включает вкладыш из антифрикционного материала, содержащий армирующий компонент (20,0-85,0 мас.%), термореактивное связующее (10,0-60,0 мас.%), графит (0,5-10,0 мас.%), дисульфид молибдена (0,1-10,0 мас.%), металлический порошок (0,5-10,0 мас.% ).

Армирующий компонент антифрикционного материала вкладыша может содержать один слой, или несколько слоев нетканого полотна из синтетических и хлопчатобумажных волокон и один слой, или несколько слоев тканого полотна из синтетических и хлопчатобумажных нитей, при этом соотношение между синтетическими и хлопчатобумажными волокнами в нетканом полотне от 2:5 до 17:1 соответственно, а в тканом полотне соотношение между синтетическими и хлопчатобумажными нитями должно находиться в пределах от 2:7 до 13:1 соответственно.

Нетканое полотно армирующего компонента может дополнительно содержать по меньшей мере один каркас полотняного переплетения из синтетических и хлопчатобумажных нитей, взятых в соотношении от 1:5 до 8:1 соответственно.

Выполнение нетканого полотна армирующего компонента из смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон обеспечивает с одной стороны хорошие антифрикционные свойства за счет содержания синтетических волокон, а с другой стороны обеспечивает устойчивость к ударным нагрузкам за счет содержания хлопчатобумажных волокон, а также повышает смачиваемость нетканого полотна термореактивным связующим.

Наличие в нетканом полотне каркаса из хлопчатобумажных и/или синтетических нитей придает ему дополнительную прочность при обеспечении высоких антифрикционных свойств, а способ выполнения нетканого полотна (иглопробивной или холстопрошивной) обеспечивает повышение устойчивости к расслоению, так как волокна при этих способах очень прочно связаны друг с другом. Все эти факторы обеспечивают заявляемому антифрикционному материалу вкладыша подшипника значительное повышение срока службы и снижение износа по сравнению с прототипом.

Нетканое полотно армирующего компонента может дополнительно содержать металлические волокна в количестве, равном или меньше 15 мас.%, что обеспечивает повышение устойчивости к ударным и температурным нагрузкам.

Выполнение тканого полотна армирующего компонента из хлопчатобумажных и синтетических нитей позволяет повысить устойчивость к ударным нагрузкам и смачиваемость термореактивным связующим, что приводит также к увеличению срока службы вкладыша подшипника.

Возможность выполнения антифрикционного материала вкладыша из нескольких армирующих слоев нетканого и тканого полотна позволяет изготавливать вкладыш любых размеров за счет наращивания слоев и позволяет упростить его конструкцию за счет отсутствия конструкционного слоя.

Использование в антифрикционном материале вкладыша дисульфида молибдена позволяет обеспечить равномерность теплопроводности материала, что исключает пригорание при прессовании слоев материала в форме при изготовлении вкладыша подшипника скольжения, а использование в материале металлического порошка, предпочтительно меди и/или латуни, которые обладают хорошей теплопроводностью, значительно повышает его устойчивость к температурным нагрузкам, что уменьшает износ и увеличивает срок эксплуатации.

В антифрикционном материале вкладыша в качестве термореактивного связующего используются вещества на основе фенольной смолы. Это может быть и фенолформальдегидная смола, или какие-либо другие фенольные смолы, или растворы данных смол в спирте и других растворителях.

Использование перечисленных выше веществ в качестве термореактивного связующего позволяет добиться наилучших показателей по сроку службы и износу.

В нетканом и тканом полотнах армирующего компонента, а также в каркасе в качестве синтетических волокон и нитей используются полиоксадиазольные, и/или полифениленовые, и/или полиаримидные волокна и нити, что позволяет добиться наилучших антифрикционных и прочностных показателей благодаря свойствам данных волокон и нитей.

Таким образом перечисленные выше усовершенствования антифрикционного материала вкладыша подшипника скольжения позволяют упростить конструкцию вкладыша, повысить его прочностные показатели (ударная вязкость для образцов по данному изобретению составляет от 9 до 32 кДж/м², тогда как у образцов по прототипу от 3 до 9 кДж/м²), устойчивость к расслоению (у образцов по данному изобретению сопротивление раскалыванию вдоль нитей основы на образцах без надреза составляет от 104 до 198 кН/м, тогда как у прототипа только от 80 до 100 кН/м), а также увеличить срок эксплуатации подшипника при сохранении высоких антифрикционных свойств.

Подшипник скольжения прокатного стана, включающий вкладыш из антифрикционного материала, изготавливают на обычном производственном оборудовании следующим образом.

В первую очередь изготавливают армирующий компонент в виде нетканого и/или тканого полотна.

При этом нетканое полотно изготавливают из смеси синтетических (полиоксадиазольных, и/или полифениленовых, и/или полиаримидных) и хлопчатобумажных волокон, взятых в соотношении от 2:5 до 17:1, уложенных слоями и скрепленных между собой иглопробивным или холстопрошивным способом. Также можно при изготовлении нетканого полотна использовать один или несколько каркасов полотняного переплетения из синтетических (полиоксадиазольных, и/или полифениленовых, и/или полиаримидных) и/или хлопчатобумажных нитей. Причем если каркас изготавливают из синтетических и хлопчатобумажных нитей, то они берутся в следующем соотношении от 1:5 до 8:1 соответственно.

Полученный каркас полотняного переплетения прокладывают между слоями из смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон и скрепляют иглопробивным или холстопрошивным способом.

Применение каркаса при изготовлении нетканого полотна значительно повышает устойчивость к расслоению и ударную вязкость антифрикционного материала вкладыша, так как в этом случае волокна крепко связываются не только между собой, но и с каркасом.

Тканое полотно изготавливают из синтетических и/или хлопчатобумажных нитей. Причем в случае изготовления тканого полотна из синтетических и хлопчатобумажных нитей их берут в следующем соотношении от 2:7 до 13:1 соответственно.

После приготовления нетканого и тканого полотен их пропитывают смесью, содержащей термореактивное связующее, графит, дисульфид молибдена и металлический порошок (желательно порошок меди или латуни). При этом в качестве термореактивного связующего используют вещества на основе фенольной смолы.

После пропитки нарезают нетканые и/или: тканые полотна по форме вкладыша подшипника скольжения, затем укладывают в прессформу в один или несколько слоев, и прессуют при определенном давлении и температуре, получая таким образом вкладыш подшипника скольжения. При этом вкладыш подшипника скольжения могут получать из одного слоя нетканого или тканого пропитанного полотна, из нескольких слоев как тканого, так и нетканого пропитанных полотен, или из комбинации пропитанных тканых и нетканых полотен, в зависимости от размеров набираемого для прессования вкладыша подшипника скольжения и желаемых прочностных свойств изготавливаемого подшипника скольжения.

Вкладыш подшипника скольжения может изготавливаться и другим способом, при котором в прессформу в хаотичном порядке укладывают произвольно нарезанные пропитанные нетканые и/или тканые полотна, которые затем прессуют при определенной температуре и давлении. В результате получается хаотично армированный вкладыш подшипника скольжения. Этот способ хорошо применять при большом скоплении обрезков нетканого и тканого полотна, а также при получении сложных форм вкладышей подшипников скольжения.

На табл. 1, 2 приведены конкретные примеры выполнения антифрикционного материала вкладыша подшипника скольжения прокатного стана, где в табл.1 приведены составы антифрикционных материалов вкладыша подшипника скольжения в мас. % и их основные технические показатели, а в табл.2 приведены составы армирующих компонентов в мас. % антифрикционных материалов подшипника скольжения прокатного стана.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прокатных станах. Подшипник скольжения прокатного стана, включающий вкладыш из антифрикционного материала, содержит армирующий компонент в виде по меньшей мере одного слоя нетканого или тканого полотна, выполненного из смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон, термореактивное связующее, графит, а также дисульфид молибдена и металлический порошок. При этом количественное содержание компонентов антифрикционного материала следующее мас. %: армирующий компонент 20,0-85,0; термореактивное связующее 10,0-60,0; графит 0,5-10,0; дисульфид молибдена 0,1-10,0; металлический порошок 0,5-10,0. Технический результат - высока устойчивость к ударным нагрузкам и расслоению, а также высокая устойчивость к температурным нагрузкам. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Подшипник скольжения прокатного стана, включающий вкладыш из антифрикционного материала, содержащий армирующий компонент, термореактивное связующее и графит, отличающийся тем, что в качестве армирующего компонента антифрикционный материал вкладыша содержит по меньшей мере один слой иглопробивного или холстопрошивного нетканого полотна, выполненного из смеси синтетических и хлопчатобумажных волокон, и/или по меньшей мере один слой тканого полотна, выполненного из синтетических и/или хлопчатобумажных нитей, при этом вкладыш дополнительно содержит порошкообразный дисульфид молибдена и металлический порошок при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Армирующий компонент - 20,0 - 85,0
Термореактивное связующее - 10,0 - 60,0
Графит - 0,5 - 10,0
Дисульфид молибдена - 0,1 - 10,0
Металлический порошок - 0,5 - 10,0
2. Подшипник по п. 1, отличающийся тем, что нетканое полотно армирующего компонента содержит синтетические и хлопчатобумажные волокна, взятые в соотношении от 2: 5 до 17: 1 соответственно. 3. Подшипник по п. 2, отличающийся тем, что нетканое полотно армирующего компонента дополнительно содержит по меньшей мере один каркас полотняного переплетения. 4. Подшипник по п. 3, отличающийся тем, что каркас полотняного переплетения содержит синтетические и хлопчатобумажные нити, взятые в соотношении от 1: 5 до 8: 1 соответственно. 5. Подшипник по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что нетканое полотно армирующего компонента дополнительно содержит металлические волокна в количестве, меньшем или равном 15 мас. %. 6. Подшипник по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что тканое полотно армирующего компонента содержит синтетические и хлопчатобумажные нити, в соотношении от 2: 7 до 13: 1 соответственно. 7. Подшипник по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что антифрикционный материал вкладыша в качестве металлического порошка содержит порошок меди и/или латуни. 8. Подшипник по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что антифрикционный материал вкладыша в качестве термореактивного связующего содержит вещество на основе фенольной смолы. 9. Подшипник по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что нетканое полотно, тканое полотно, и каркас в качестве синтетических волокон и нитей содержат полиоксадиазольные, и/или полифениленовые, и/или полиаримидные волокна и нити.