СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПОРЫ СКОЛЬЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 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.

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. Е21В 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 по первому варианту достигается тем, что в способе изготовления опоры скольжения, включающем механическую обработку ее цапф, сверление в них со стороны нагруженной части глухих отверстий и цементацию цапф, согласно изобретению каждую цапфу выполняют составным, состоящим, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси и дополнительного - в виде втулки, причем глухие отверстия сверлят на части внутренней поверхности втулки до ее цементации, при этом расстояние между наружной поверхностью втулки и дном глухих отверстий выбирают равным не менее допустимой величины износа цапфы, а после цементации часть втулки с глухими отверстиями совмещают с нагруженной частью вала или цапфы и жестко соединяют с ней.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления опоры скольжения, включающем механическую обработку ее цапф, сверление в них глухих отверстий и цементацию, согласно изобретению каждую цапфу выполняют составной, состоящей, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси с лыской со стороны его нагруженной части и дополнительного - в виде вкладыша с поперечным сечением в форме сегмента, примыкающего к лыске плоской гранью, при этом глухие отверстия сверлят со стороны плоской поверхности вкладыша, причем цементацию вкладыша на заданную глубину проводят до его жесткого соединения с основной частью подшипника скольжения.

Предложенный способ поясняется чертежами: 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 по первому варианту включает механическую обработку ее цапф 2 (см. фиг.1 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, по меньшей мере, из двух жестко соединенных элементов: основного - в виде вала или оси 1 и дополнительного - в виде втулки 3. Перед монтажом цапфы 2 на внутренней поверхности втулки 3 в шахматном порядке сверлят глухие отверстия 4, глубина которых выбирается таким образом, чтобы расстояние между наружной поверхностью втулки 3 и дном глухих отверстий 4 составляло не менее допустимой величины износа цапфы 2. После этого втулку 3 цементируют с использованием глухих отверстий 4 и ориентируют ее таким образом, чтобы часть втулки 3 глухими отверстиями 4 совпала с нагруженной частью вала или оси 1.

По второму варианту способ изготовления предложенной опоры скольжения включает механическую обработку, сверление глухих отверстий на цапфе 2 и цементацию ее на заданную величину. Затем проводят сборку цапфы 2, выполняемой, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси 1 с лыской 6 со стороны его нагруженной части и дополнительного - в виде вкладыша 5 с поперечным сечением в форме сегмента (см. фиг.2), примыкающего к лыске 6 плоской гранью 7. При этом глухие отверстия 4 сверлят со стороны плоской поверхности вкладыша 7, причем цементацию вкладыша 5 на заданную глубину проводят до его жесткого соединения с основной частью подшипника скольжения. Причем расстояние между наружной поверхностью втулки 3 и дном глухих отверстий 4 выбирают равным не менее допустимой величины износа цапфы 2, а после цементации часть втулки 3 с глухими отверстиями 4 совмещают с нагруженной частью вала или цапфы 1 и жестко соединяют с ней.

В обоих вариантах глухие отверстия 4 выполняют на внутренней поверхности цилиндрической втулки 3 или на плоской поверхности 7 вкладыша 5, обращенной к лыске 6, причем цементацию дополнительной части подшипника скольжения на заданную глубину проводят до ее жесткого соединения с основной частью подшипника скольжения.

Предложенная схема выполнения глухих отверстий 4 гарантирует цементацию рабочих поверхностей подшипника скольжения с заданными параметрами при меньших материальных затратах и обеспечении контакта цапфы 1 с вращающейся частью (не показана) гладкими поверхностями. Это исключает сколы цементованных поверхностей цапфы 2 и попадание твердых частиц, как это имеет место в прототипе, а кроме того обеспечивает значительно большую поверхность контакта между цапфой 1 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 обработки ее цапф, сверлении в них со стороны нагруженной части глухих отверстий и цементации цапф. Каждую цапфу выполняют составной, состоящей, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси и дополнительного в виде втулки. Причем глухие отверстия сверлят на части внутренней поверхности втулки до ее цементации, при этом расстояние между наружной поверхностью втулки и дном глухих отверстий выбирают равным не менее допустимой величины износа цапфы. После цементации втулку ориентируют таким образом, чтобы глухие отверстия на ее стенках совпали с нагруженной частью вала или цапфы и жестко соединяют с ней. По второму варианту каждый подшипник скольжения выполняют составным, состоящим, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси с лыской со стороны его рабочей части и дополнительного - в виде вкладыша с поперечным сечением в форме сегмента, примыкающего к лыске плоской гранью. При этом глухие отверстия сверлят со стороны плоской поверхности вкладыша, причем цементацию вкладыша на заданную глубину проводят до его жесткого соединения с основной частью подшипника скольжения. Технический результат: повышение износостойкости и работоспособности опоры, улучшение технологичности ее изготовления. 2 н.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 втулки, причем глухие отверстия сверлят на части внутренней поверхности втулки до ее цементации, при этом расстояние между наружной поверхностью втулки и дном глухих отверстий выбирают равным не менее допустимой величины износа цапфы, а после цементации втулку ориентируют таким образом, чтобы глухие отверстия на ее стенках совпали с нагруженной частью вала или цапфы и жестко соединяют с ней.

2. Способ изготовления опоры скольжения, включающий механическую обработку ее цапф, сверление глухих отверстий со стороны нагруженной части цапфы и ее цементацию, отличающийся тем, что каждый подшипник скольжения выполняют составным, состоящим, по меньшей мере, из двух элементов: основного - в виде вала или оси с лыской со стороны его нагруженной части и дополнительного - в виде вкладыша с поперечным сечением в форме сегмента, примыкающего к лыске плоской гранью, при этом глухие отверстия сверлят со стороны плоской поверхности вкладыша, причем цементацию вкладыша на заданную глубину проводят до его жесткого соединения с основной частью подшипника скольжения.