ПОДШИПНИКОВАЯ ПАРА Российский патент 2007 года по МПК F16C33/64 

Техническое решение относится к области изготовления подшипников. Наиболее эффективно заявляемое техническое решение может быть использовано при изготовлении автомобильных подшипников и подшипников для станков текстильной промышленности.

Известны подшипники скольжения (патент Японии №1-59360 от 15.12.89 г.), на поверхности основания этих подшипников, используемых в двигателях внутреннего сгорания, сформирован слой, содержащий 15-30% олова, 1,0-5,0% меди, 0,1-0,5% сурьмы, остальное - свинец.

Известны составы износостойкого покрытия с низким коэффициентом трения, а также изделия с таким же покрытием. Например, в состав износостойкого гальванического покрытия с низким коэффициентом трения (заявка Швейцарии №90/02220 РСТ (WO) от 08.03.90 г.) входят в процентном соотношении следующие компоненты:

кобальт - 40-90

никель - 10-50

фосфор - 3-20

Известно покрытие для металлических подшипников (патент Великобритании №2217347 от 25.10.89 г.), представляющее собой металлическую матрицу (цинк, свинец, сурьма, индий, серебро и их сплавы), в которой диспергирован аморфный углерод. Покрытие получают электролитическим осаждением на элемент подшипника из водного электролита, содержащего ионы металла и углерод.

В состав покрытия могут также входить осажденные вместе с покрытием тонкодисперсные частицы размером 0,01-100 мкм.

Эти частицы состоят из одного или нескольких материалов, стойких к абразивному износу.

В качестве твердого смазочного материала используют фтористый углерод, графит, измельченное серебро, политетрафторэтилен, BaF₂, CaF₂, эвтектическая смесь BaF₂-CaF₂, капсулированное масло или их смесь.

В качестве материала, стойкого к абразивному износу, могут быть использованы оксиды, карбиды, нитриды или ультрадисперсный алмазный порошок.

Покрытие может быть осаждено на поверхности изделий или существовать самостоятельно в виде износостойкой пленки.

Известны подшипниковые пары, например опоры в станках текстильной промышленности, представляющие отраслевой узел (два подшипника качения на общем валу, защитный кожух, уплотнительные сальники и т.д.).

Недостатком известной подшипниковой пары является ограниченная возможность достижения высоких оборотов. Такая подшипниковая пара, выпускаемая отечественной промышленностью, позволяет развивать не более 40 тыс. об/мин.

Задачей настоящего технического решения является улучшение технических характеристик подшипниковой пары: обеспечение высоких оборотов, снижение шума, обеспечение температуры разогрева подшипника в пределах технических требований (не выше значения 80°С) без снижения ресурса.

Поставленная задача достигается тем, что на беговых дорожках подшипниковой пары, содержащей два подшипника качения на общем валу, защитный кожух, уплотнительные сальники нанесено кластерное хром-алмазное покрытие. Поставленная задача также решается тем, что в состав кластерного хром-алмазного покрытия входит ультрадисперсный алмазный порошок с чистотой не менее 99%, удельной поверхностью 400-500 м²/г и размерами первичных частиц 3,5-6,0 нанометров.

Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "новизна".

Сопоставительный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков неизвестна для специалистов в данной области и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "изобретательский уровень".

Кластерное хром-алмазное покрытие наносится следующим образом: в состав электролита вводится ультрадисперсный алмазный порошок в количестве 5-10 г/л, электролит нагревается до температуры 50-60°С и выдерживается при заданной температуре в течение 10-48 часов. Далее электролит прорабатывается при плотности тока 40-50 А/дм² в течение 3-8 часов и происходит осаждение при температуре электролита 50-60°С и плотности тока 50-60 А/дм².

Увеличение износостойкости и микротвердости покрытия происходит за счет измельчения структуры хромового покрытия в результате воздействия на него ультрадисперсных частиц алмазного порошка в процессе осаждения. Чем больше кристаллитов осадка ориентировано в одном направлении, тем совершеннее структура и выше анизотропия свойств осадка, т.е. с увеличением степени совершенства текстуры хромовых покрытий повышаются износостойкость, микротвердость и коррозионная стойкость покрытия.

За счет низкого коэффициента трения, высокой теплопроводности и высокой износостойкости такого покрытия обеспечиваются высокооборотистость (до 100 тыс. об/мин), снижение шума при работе подшипников и незначительный разогрев (в пределах технических требований).

Результаты испытаний приведены в таблице.

№ п/пМесто нанесения покрытия в подшипниковой пареТемпература разогрева, °СРазвиваемые максимальные обороты, об/мин1.Без покрытия80400002.Покрыты дорожки качения внутреннего кольца (канавки на валу) одного подшипника80500003.Покрыты беговые дорожки внутреннего кольца (канавки на валу) обоих подшипников75650004.Покрыты беговые дорожки внутреннего и наружного кольца обоих подшипников701000005.Покрыты полностью внутренние и наружные кольца, в том числе и беговые дорожки подшипников701000006.Покрыты только шарики подшипников85350007.Покрыты шарики и беговые дорожки подшипников8535000

Оценка температуры разогрева, развиваемых оборотов и ресурса подшипников осуществлялась по методикам ГОСТов.

Выбор различных вариантов формирования кластерного хром-алмазного покрытия показал, что наиболее эффективным и достаточным является наличие кластерного хром-алмазного покрытия только на беговых дорожках.

Заявленная подшипниковая пара обеспечивает заявленный технический результат (высокооборотистость до 100 тыс. об/мин, снижение шума при работе подшипников и незначительный нагрев), не требует при изготовлении значительных дополнительных затрат, изменения технологии и может быть освоена в условиях серийного производства автомобильных подшипников и подшипниковых пар для станков текстильной промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению автомобильных подшипников и подшипниковых пар для станков текстильной промышленности. Подшипниковая пара содержит два подшипника качения на общем валу с нанесенным на них защитным износостойким покрытием, защитный кожух и уплотнительные сальники. Защитное покрытие нанесено только на беговые дорожки подшипников и представляет собой слой кластерного хром-алмазного покрытия. В состав кластерного хром-алмазного покрытия входит ультрадисперсный алмазный порошок с чистотой не менее 99%, удельной поверхностью 400-500 м²/г и размерами первичных частиц 3,5-6,0 нанометров. Технический результат - увеличение числа оборотов до 100 тыс. об/мин, снижение шума и обеспечение температуры разогрева подшипника в пределах технических требований (не выше значения 80°С) без снижения ресурса. 1 табл.

Подшипниковая пара, содержащая два подшипника качения на общем валу с нанесенным на них защитным износостойким покрытием, защитный кожух, уплотнительные сальники, отличающаяся тем, что защитное покрытие нанесено только на беговые дорожки подшипников и представляет собой слой кластерного хромалмазного покрытия, причем в состав кластерного хромалмазного покрытия входит ультрадисперсный алмазный порошок с чистотой не менее 99%, удельной поверхностью 400-500 м²/г и размерами первичных частиц 3,5-6,0 нм.