Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию полимерного антифрикционного композиционного материала для подшипников и опор скольжения различного назначения.
Известен антифрикционный композиционный материал, содержащий в качестве связующего - фенолоформальдегидную смолу или крезолоформальдегидную смолу, в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, и порошковый наполнитель (см. патент РФ №2137790, МПК С 08 L 61/10, 1998 г.).
Однако известный антифрикционный композиционный материал при своем использовании имеет следующие недостатки:
- недостаточный срок службы из-за высокого суммарного износа в паре трения,
- повышенную интенсивность линейного изнашивания (5×10-5 мкм/км),
- низкий предел прочности при сжатии (менее 100 МПа),
- недостаточную ударную вязкость (20-27 кДж/м2),
- наличие незначительных расслоений.
Задача изобретения - создание антифрикционного композиционного материала.
Техническим результатом является возможность повышения срока службы за счет снижения суммарного износа в паре трения по стали, снижение интенсивности линейного изнашивания, повышение устойчивости к расслоению, повышение предела прочности при сжатии и ударной вязкости при сохранении в паре трения по стали динамического коэффициента трения.
Технический результат достигается сочетанием компонентов предложенного полимерного антифрикционного композиционного материала, а также количественным соотношением входящих в него компонентов.
Предложенный антифрикционный композиционный материал содержит в качестве связующего - фенолоформальдегидную смолу или крезолоформальдегидную смолу, в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, и порошковый наполнитель, при этом смола используется в виде новолачной и/или резольной формы, в волокнистом наполнителе содержание полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 30 до 70 мас.%, при этом полиоксадиазольное волокно используют в виде сетки, войлока, ткани, нити или рубленой нити, рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, хлопчатобумажное волокно используют в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, 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, а в качестве порошкового наполнителя содержит графит, оксид алюминия, оксид кремния, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, или сульфид сурьмы, дополнительно содержит в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль и дополнительно содержит в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, при следующем содержании компонентов в мас.ч.:
при использовании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента используют гексаметилентетрамин в количестве 9-20 массовых частей от содержания смолы. При этом содержание в материале поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 мас.%. При этом в качестве порошкового наполнителя материал содержит оксид кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм. При этом в качестве порошкового наполнителя материал содержит оксид алюминия в форме глинозема с размерами частиц от 100 до 20000 нм. При этом в качестве порошкового наполнителя материал содержит графит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, или сульфид сурьмы с размерами частиц от 100 до 60000 нм. При этом содержание в материале новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол выбрано от 30 до 70 мас.%. При этом содержание в материале стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция выбрано от 30 до 70 мас.%.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный антифрикционный композиционный материал, отличительными являются:
- использование смолы в виде новолачной и/или резольной формы,
- выбор содержания в волокнистом наполнителе полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном от 30 до 70 мас.%,
- использование полиоксадиазольного волокна в виде сетки, войлока, ткани, нити или рубленой нити, рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения,
- использование хлопчатобумажного волокна в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, 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,
- содержание в качестве порошкового наполнителя графита, оксида алюминия, оксида кремния, дисульфида молибдена, дисульфида вольфрама, или сульфида сурьмы,
- содержание в качестве адгезива поливинилацетата и/или поливинилбутираля,
- содержание в качестве антиадгезива стеарата цинка и/или стеарата кальция,
- следующее содержание компонентов материала в мас.ч.:
- использование при содержании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента гексаметилентетрамина в количестве 9-20 массовых частей от содержания смолы,
- выбор содержания поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем от 30 до 70 мас.%,
- содержание в качестве порошкового наполнителя оксида кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм,
- содержание в качестве порошкового наполнителя оксида алюминия в форме глинозема с размерами частиц от 100 до 20000 нм,
- содержание в качестве порошкового наполнителя графита, дисульфида молибдена, дисульфида вольфрама, или сульфида сурьмы с размерами частиц от 100 до 60000 нм,
- выбор содержания новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол от 30 до 70 мас.%,
- выбор содержания стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция от 30 до 70 мас.%.
Экспериментальные исследования пары трения предложенного полимерного антифрикционного композиционного материала и стали с твердостью 32-38 HRC, а затем и натурные ходовые испытания штатного комплекта показали его высокую эффективность. Было установлено, что значительно снижен суммарный износ пары трения стали с использованием предложенного антифрикционного композиционного материала, при этом линейный износ предложенного антифрикционного композиционного материала составил 1×10-7-7×10-8 мкм/км при сохранении динамического коэффициента трения пары трения 0,09-0,15. Кроме того, в результате исследований было установлено, что предложенный антифрикционный композиционный материал имеет предел прочности при сжатии на уровне 120-180 МПа и ударную вязкость 26-34 кДж/м2 при повышении устойчивости к расслоению. Предложенный антифрикционный композиционный материал в паре трения работоспособен с начала натурных ходовых испытаний и не требует своей замены до настоящего времени.
В таблице 1 представлены экспериментальные составы предложенного антифрикционного композиционного материала, а в таблице 2 показаны штатные характеристики опор трения, выполненных из предложенного антифрикционного композиционного материала.
Технология изготовления подшипников и опор скольжения в форме сплошной втулки, разрезной втулки в в виде сегментов, в форме сплошного кольца или в форме полукольца, в форме диска или пластины с любыми рабочими поверхностями скольжения из предложенного антифрикционного композиционного материала на полимерной основе является традиционной и не требует использования специфического технологического оборудования. Технология включает в себя получение полуфабриката пропиткой при комнатной температуре смеси полиоксадиазольного и хлопчатобумажного волокон фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолой, содержащей порошковый наполнитель, антиадгезив и адгезив, его сушку и последующее прессование из полуфабриката при температуре 140-160°С изделий заданных геометрических форм.
Предложенный антифрикционный композиционный материал имеет по сравнению с серийной парой трения увеличенный ресурс, низкий динамический коэффициент трения, обладает уменьшенным износом пары трения, а также повышенной ударной вязкостью, повышенным пределом прочности при сжатии, а также повышенной устойчивостью к расслоению.
+ 30 м.ч.сетка ХБВ)
+ 70 м.ч. руб.нить 40 мм ХБВ)
+ 30 м.ч. ткань ХБВ)
+ 70 м.ч. войлок ХБВ)
+ 70 м.ч. сетка ХБВ)
+ 30 м.ч. сетка ХБВ)
+ 30 м.ч. войлок ХБВ)
+ 70 м.ч. нить ХБВ)
+ 30 м.ч. нить ХБВ)
+ 30 м.ч. ткань ХБВ)
+ 70 м.ч. ткань ХБВ)
+ 70 м.ч. сетка ХБВ)
+30 м.ч. сетка ХБВ)
+30 м.ч. нить ХБВ)
+ 70 м.ч. нить ХБВ)
+ 70 м.ч. войлок ХБВ)
+
70 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
+
70 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
+ 70 м.ч. войлок ХБВ)
+ 30 м.ч. ткань ХБВ)
+
+ 70 м.ч. рубл. ткань S=16 см2 ХБВ)
+
+ 30 м.ч. рубл. ткань S=0,6 см2 ХБВ)
+
+ 30 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
+
+ 70 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
+ 70 м.ч рубл. нить 3 мм ХБВ)
+
+ 30 м.ч. рубл. нить 3 мм ХБВ)
- ПОДВ - полиоксадиазольное волокно,
- ХБВ - хлопчатобумажное волокно,
- СЦ - стеарат цинка,
- СК - стеарат кальция,
- ПВА - поливинилацетат,
- ПВБ - поливинилбутираль.
Штатные характеристики антифрикционного композиционного материала (таблица 2)
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ | 2005 |
|
RU2286487C1 |
| ВТУЛКА РЫЧАЖНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА | 2005 |
|
RU2298707C1 |
| ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ | 2006 |
|
RU2302564C1 |
| РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ПЛАСТИНЧАТО-РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА ИЗ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 2010 |
|
RU2430271C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ДВУХСЛОЙНЫХ САМОЦЕНТРИРУЮЩИХСЯ ВТУЛОК ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2008 |
|
RU2376507C1 |
| ВОЛОКНИСТЫЙ ПРЕПРЕГ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2347791C1 |
| ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2576302C1 |
| ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2343075C1 |
| ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ С ТВЕРДОСМАЗОЧНЫМ АНТИФРИКЦИОННЫМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ | 2005 |
|
RU2298704C1 |
| ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2597372C2 |
Изобретение относится к созданию полимерного антифрикционного композиционного материала для подшипников и опор скольжения различного назначения. Антифрикционный композиционный материал содержит в мас.ч.: волокнистый наполнитель 38-70, порошковый наполнитель 1,5-9,8, антиадгезив 0,1-0,9, адгезив 2,4-11,6, связующее 25-47. В качестве связующего содержит фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, при этом полиоксадиазольное волокно используют в виде сетки, войлока, ткани, нити или рубленой нити, рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения, хлопчатобумажное волокно используют в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, 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, а в качестве порошкового наполнителя содержит графит, оксид алюминия, оксид кремния, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама или сульфид сурьмы, дополнительно содержит в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль и дополнительно содержит в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция. Технический результат - повышение срока службы за счет снижения суммарного износа в паре трения по стали, снижение интенсивности линейного изнашивания, повышение устойчивости к расслоению, повышение предела прочности при сжатии и ударной вязкости при сохранении в паре трения по стали динамического коэффициента трения. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.
при использовании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента используют гексаметилентетрамин в количестве 9-20 мас.ч. от содержания смолы.
| АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 1998 |
|
RU2137790C1 |
| АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 2000 |
|
RU2190635C2 |
| Антифрикционная полимерная композиция | 1982 |
|
SU1162827A1 |
| Кювет для обработки кинолент | 1924 |
|
SU1477A1 |
