СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПОРЫ СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F16C17/02 F16C33/00 E21B10/22 

Изобретение относится к опорам скольжения, а именно к способам их изготовления.

Известен способ изготовления опоры скольжения, включающий механическую обработку и цементацию нагруженной части подшипника скольжения на заданную величину (см. Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1976 г., с.551. раздел «Цементация»).

Недостатком такого способа является малая износостойкость нагруженных поверхностей подшипников скольжения цапфы, подвергающихся постоянным динамическим нагрузкам в процессе работы механизма. Как известно, наибольшей твердостью и, как следствие этого, износостойкостью обладает подшипник скольжения с цементированным слоем при концентрации углерода от 0,85 до 1,05%. Однако такая концентрация углерода содержится только на наружной поверхности подшипника скольжения, а по мере удаления от наружной поверхности в сторону оси цапфы она постоянно уменьшается и на глубине 1 мм она составляет всего 0,2%. Это значительно ухудшает физико-механические свойства термообработанного слоя и ведет к ускоренному износу подшипника скольжения по мере уменьшения толщины цементованного слоя.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления опоры скольжения, включающий механическую обработку ее цапф, сверление в них со стороны нагруженной части глухих отверстий и цементацию цапф (см. авт.св. СССР №791897, кл. Е21 В 10/22, 1980 г.).

В данном подшипнике скольжения цапфа имеет необходимую концентрацию углерода на значительно большую глубину по сравнению с аналогом, что повышает износостойкость цементованного слоя и всего подшипника в целом.

К недостаткам этого способа изготовления опоры следует отнести значительные трудовые, материальные и энергозатраты на проведение операции по науглероживанию подшипников скольжения. Это связано с необходимостью загрузки в графитовые емкости целой секции породоразрушающего инструмента, что ведет к необходимости использования защитных материалов для покрытия тех частей опоры, которые необходимо защитить от цементации. При этом защитные материалы после окончания цементации необходимо удалить, что требует дополнительных затрат. Другим недостатком известного способа является большая вероятность скола острых кромок, образованных глухими отверстиями на наружной поверхности цапфы. Учитывая высокую твердость наружного слоя цапфы, попадание таких частиц между цапфой и вращающейся частью неминуемо приведет к быстрому износу опоры скольжения. Кроме того, наличие отверстий на наружной поверхности цапфы резко уменьшает контактную поверхность опоры скольжения и, как следствие этого, ведет к увеличению контактных напряжений в опоре. Все это снижает работоспособность опоры и повышает стоимость ее изготовления.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение работоспособности, улучшение технологичности изготовления и снижение стоимости при одновременном повышении работоспособности подшипника скольжения и, как следствие этого, всего механизма, в котором используется данный подшипник скольжения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления опоры скольжения, включающем механическую обработку ее цапф, сверление в них глухих отверстий и цементацию цапф, согласно изобретению каждую цапфу выполняют составной, состоящей из двух элементов: основного - в виде вала или оси и дополнительного - в виде плавающего подшипника, включающего, по меньшей мере, две концентрично установленные и жестко соединенные втулки, при этом глухие отверстия у втулки с большим диаметром выполняют на всей внутренней поверхности, а у втулки с меньшим диаметром - на всей наружной поверхности до цементации втулок, причем расстояние между дном глухих отверстий и соответствующей поверхностью втулок выбирают равным не менее допустимой величины износа подшипника скольжения.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что плавающий подшипник выполняют с дополнительной втулкой из более мягкого материала, которую размещают между двумя имеющимися втулками и жестко соединяют с ними.

Предложенный способ поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид опоры скольжения, фиг.2 и 3 соответственно сечение А-А и Б-Б на фиг.1 (варианты выполнения).

Способ изготовления предложенной опоры скольжения включает механическую обработки ее цапф 2 (см. фиг.1, 2 и 3), количество которых зависит от типоразмера механизма, в котором используется опора скольжения, и последующую цементацию этих цапф 2. После этого проводится монтаж цапфы 2, каждая из которых состоит из основного элемента в виде вала или оси 1 и плавающего подшипника 3. Последний образован из двух жестко соединенных втулок 4 и 5, выполненных с глухими отверстиями 6 по всей их поверхности, причем у втулки 4 с большим диаметром глухие отверстия 6 выполнены на внутренней поверхности, а у втулки 5 с меньшим диаметром - на наружной поверхности. В обеих втулках 4 и 5 глухие отверстия 6 выполняют до их цементации. Глубину глухих отверстий 6 выбирают таким образом, чтобы расстояние между соответствующей поверхностью втулки 4 и 5 и дном глухих отверстий 6 составляло не менее допустимой величины износа цапфы 2. После сверления отверстий 6 втулки 4 и 5 цементируют с использованием глухих отверстий 6 для увеличения высоты цементованного слоя. После соответствующей механической обработки втулки 4 и 5 монтируют в единый блок, фиксируют их от взаимного проворота любым известным способом, например шпонкой или штифтом 7. Это исключает сколы острых кромок на контактной поверхности между втулками 4 и 5, поверхности которых с глухими отверстиями 6 обращены одна к другой. При таком выполнении втулок 4 и 5 в случае проворота одной втулки относительно другой неминуемо произойдет скол острых кромок и попадание их между трущимися поверхностями.

Предусмотрен вариант выполнения плавающего подшипника с дополнительной втулкой 8 из более мягкого материала, которую размещают между двумя основными втулками 4 и 5 жестко соединяют с ними. При этом более мягкий материал дополнительной втулки 8 может заполнять глухие отверстия 6 основных втулок 4 и 5 и тем самым фиксировать эти втулки от проворота. В качестве материала для дополнительной втулки 8 может использоваться бронза, медь и т.д. Наличие промежуточной втулки 8 из мягкого материала полностью исключает попадание сколовшихся твердых осколков в полость между вращающимися элементами, благодаря захвату и удержанию твердых частиц мягким материалом.

Предложенная схема выполнения плавающего подшипника 3 гарантирует цементацию его рабочих поверхностей с заданными параметрами при меньших материальных затратах и обеспечении контакта цапфы 2 с вращающейся частью (не показана) гладкими поверхностями. Это исключает сколы цементованных поверхностей цапфы 2 и попадание твердых частиц в полость между вращающимися деталями, как это имеет место в прототипе, а кроме того, обеспечивает значительно большую поверхность контакта между осью (валом) 1, цапфой 2 и вращающимся элементом, что позволит значительно повысить работоспособность как опоры, так и инструмента в целом и снизить стоимость его изготовления.

Изобретение относится к опорам скольжения, а именно к способам их изготовления. Способ изготовления опоры скольжения заключается в механической обработке ее цапф, сверлении в них со стороны нагруженной части глухих отверстий и цементации цапф. При этом каждую цапфу выполняют составной, состоящей, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси и дополнительного - в виде плавающего подшипника, включающего, по меньшей мере, две концентрично установленные и жестко соединенные втулки. Глухие отверстия у втулки с большим диаметром выполняют на всей внутренней поверхности, а у втулки с меньшим диаметром - на всей наружной поверхности до цементации втулок, причем расстояние между дном глухих отверстий и соответствующей поверхностью втулок выбирают равным не менее допустимой величины износа подшипника скольжения. Плавающий подшипник выполняют с дополнительной втулкой из более мягкого материала, которую размещают между двумя имеющимися втулками и жестко соединяют с ними. Технический результат: повышение износостойкости и работоспособности опоры, улучшение технологичности ее изготовления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления опоры скольжения, включающий механическую обработку ее цапф, сверление в них со стороны нагруженной части глухих отверстий и цементацию цапф, отличающийся тем, что каждую цапфу выполняют составной, состоящей, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси и дополнительного - в виде плавающего подшипника, включающего, по меньшей мере, две концентрично установленные и жестко соединенные втулки, при этом глухие отверстия у втулки с большим диаметром выполняют на всей внутренней поверхности, а у втулки с меньшим диаметром - на всей наружной поверхности до цементации втулок, причем расстояние между дном глухих отверстий и соответствующей поверхностью втулок выбирают равным - не менее допустимой величины износа подшипника скольжения.

2. Способ изготовления опоры скольжения по п.1, отличающийся тем, что плавающий подшипник выполняют с дополнительной втулкой из более мягкого материала, которую размещают между двумя имеющимися втулками и жестко соединяют с ними.