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 №2007634, МПК F 16 С 29/02, 1994 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 (5×10-5 мкм/км),
- низкий предел прочности при сжатии (менее 100 МПа),
- недостаточную ударную вязкость (20-27 кДж/м2),
- имеет в паре трения по стали высокий динамический коэффициент трения (0,28-0,32).
Задача изобретения - создание опоры скольжения.
Техническим результатом является возможность повышения срока службы опоры скольжения за счет снижения суммарного износа в паре трения по стали, снижение интенсивности линейного изнашивания, повышения предела прочности при сжатии и ударной вязкости, снижение в паре трения по стали динамического коэффициента трения при сохранении устойчивости к расслоению.
Технический результат достигается в предложенной опоре скольжения сочетанием компонентов использованного для изготовления опоры скольжения антифрикционного композиционного материала, а также 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 скольжения из антифрикционного композиционного материала, который содержит в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, в качестве порошкового наполнителя - графит, оксид кремния, оксид алюминия, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, или сульфид сурьмы, в качестве антиадгезива-стеарат цинка и/или стеарат кальция, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, при этом в волокнистом наполнителе содержание полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 30 до 70 мас. частей, 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 следующем количественном содержании компонентов, мас. части:
При этом в материале опоры скольжения содержание поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 массовых частей. 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, 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 частей, причем при использовании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента при изготовлении опор скольжения используют гексаметилентетрамин (уротропин) в количестве 9-20 массовых частей от содержания смолы. При этом в материале опоры скольжения содержание стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция выбрано от 30 до 70 массовых частей.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенную опору скольжения, выполненную из 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:
- содержание в материале в качестве порошкового наполнителя графита, оксида алюминия, оксида кремния, дисульфида молибдена, дисульфида вольфрама, или сульфида сурьмы,
- содержание в материале в качестве адгезива поливинилацетата и/или поливинилбутираля,
- содержание в материале в качестве антиадгезива стеарата цинка и/или стеарата кальция,
- использование в материале фенолоформальдегидной смолы или крезолоформальдегидной смолы в виде новолачной и/или резольной формы,
- выбранное в материале количественное содержание компонентов, мас. части:
- содержание в волокнистом наполнителе материала полиоксадиазольного волокна в его смеси с хлопчатобумажным волокном выбрано от 30 до 70 массовых частей,
- содержание поливинилацетата в его смеси с поливинилбутиралем выбрано от 30 до 70 массовых частей,
- использование в материале полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна 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,
- содержание в материале оксида кремния в форме маршалита или коллоидного кремнезема с размерами частиц от 3 до 10000 нм,
- содержание в материале оксида алюминия в форме глинозема с размерами частиц от 100 до 20000 нм,
- содержание в материале графита, дисульфида молибдена, дисульфида вольфрама, или сульфида сурьмы с размерами частиц от 100 до 60000 нм,
- содержание в материале новолачной формы фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в ее смеси с резольной формой этих же смол от 30 до 70 массовых частей, причем при использовании в материале новолачных форм фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолы в качестве отверждающего агента при изготовлении опор скольжения используют гексаметилентетрамин (уротропин) в количестве 9-20 массовых частей от содержания смолы,
- содержание в материале опор скольжения стеарата цинка в его смеси со стеаратом кальция от 30 до 70 массовых частей.
Экспериментальные исследования пар трения с использованием предложенных опор скольжения различного назначения, выполненных 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 контртела из стали с твердость 32-38 HRC, а затем и натурные ходовые испытания штатного комплекта опор скольжения показали их высокую эффективность. Было установлено, что суммарный износ пары трения стали с использованием предложенной опоры скольжения составил 1×10-7-7×10-8 мкм/км при динамическом коэффициенте трения пары трения 0,09-0,15. Одновременно установлено, что опоры скольжения имеют предел прочности при сжатии на уровне 120-180 МПа и ударную вязкость 24-34 кДж/м2 при одновременном повышении устойчивости к расслоению.
Предложенные опоры скольжения в паре трения работоспособны с начала натурных ходовых испытаний и не требуют своей замены до настоящего времени.
В табл.1 представлены экспериментальные составы антифрикционного композиционного материала, использованного для изготовления предложенных опор скольжения, а в табл.2 показаны штатные характеристики 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 скольжения не требует для своего изготовления использования специфического технологического оборудования и включает в себя пропитку волокон фенольной смолой, содержащей компоненты материала, и последующее прессование при нагреве изделий заданных геометрических форм.
Предложенные опоры 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 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 пары трения, а также повышенной ударной вязкостью, повышенным пределом прочности при сжатии, а также повышенной устойчивости к расслоению во время эксплуатации.
Содержание компонентов антифрикционного композиционного материала, использованного для изготовления опор скольжения
100 нм
+30 м.ч. ткань ХБВ)
100 нм
+70 м.ч. войлок ХБВ)
100 нм
+70 м.ч. сетка ХБВ)
100 нм.
+30 м.ч. сетка ХБВ)
+30 м.ч. войлок ХБВ)
60000 нм
+70 м.ч. нить ХБВ)
10000 нм
+30 м.ч. нить ХБВ)
100 нм
+30 м.ч. ткань ХБВ)
100 нм
+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. поливинилбутираль
+30 м.ч. рубл. нить 3 мм ХБВ)
+ 30 м.ч. поливинилбутираль)
+70 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
+70 м.ч. войлок ХБВ)
+ 70 м.ч. поливинилбутираль)
+30 м.ч. ткань ХБВ)
+30 м.ч. рубл. ткань S=16 см2 ХБВ)
+70 м.ч. рубл. ткань S=16 см2 ХБВ)
+30 м.ч. поливинлбутираль)
+30 м.ч. рубл. ткань S=0,6 см2 ХБВ)
20000 нм
+30 м.ч. поливинилбутираль)
+30 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
60000 нм
+70 м.ч. рубл. нить 40 мм ХБВ)
+70 м.ч. поливинилбутираль)
+70 м.ч. рубл. нить 3 мм ХБВ)
+70 м.ч. поливинилбутираль)
+30 м.ч. рубл. нить 3 мм ХБВ)
100 нм
+30 м.ч. нить ХБВ)
+30 м.ч. поливинилбутираль)
+70 м.ч. рубл. ткань S=16 см2 ХБВ)
- ПОДВ - полиоксадиазольное волокно,
- ХБВ - хлопчатобумажное волокно,
- СЦ - стеарат цинка,
- СК - стеарат кальция,
- ПВА - поливинилацетат,
- ПВБ - поливинилбутираль.
Штатные характеристики опор скольжения, выполненных из антифрикционного композиционного материала
мкм/км
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| АНТИФРИКЦИОННЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 2005 |
|
RU2278878C1 |
| ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ | 2006 |
|
RU2302564C1 |
| ВТУЛКА РЫЧАЖНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА | 2005 |
|
RU2298707C1 |
| 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 |
| ЛИСТОВОЙ СЛОИСТЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ ИЗНОСОСТОЙКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) | 2014 |
|
RU2597372C2 |
| ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 2010 |
|
RU2451702C1 |
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам скольжения различного назначения. 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, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, или сульфид сурьмы, в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль, в качестве связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу 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. частей. Полиоксадиазольное волокно и хлопчатобумажное волокно используют в виде нити, рубленой нити, сетки, войлока, а также ткани или рубленой ткани саржевого, полотняного или репсового переплетения. 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. Технический результат - снижение в паре трения по стали суммарного износа и динамического коэффициента трения при сохранении устойчивости к расслоению, снижение интенсивности линейного изнашивания, повышение предела прочности при сжатии и ударной вязкости. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.
| ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА | 1998 |
|
RU2130136C1 |
| ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ПРОКАТНОГО СТАНА | 2000 |
|
RU2184286C1 |
| ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР | 1984 |
|
SU1306407A1 |
| Гладильный каток | 1983 |
|
SU1266909A1 |
