Подшипник скольжения Советский патент 1991 года по МПК F16C33/16 

Изобретение относится к машиностроению, э именно к. подшипникам скольжения с змтифригционным слоем на основе силицированного графите, работающих при динамических и периодических ударных нагрузках, в сложных условиях несовершенной смазки, вязких химически активных

ЖИДКОСТЯХ.

Цель изобретения - повышение износостойкое™ и ресурса работы подшипника за счет увеличения ударной вязкости антифрикционного слоя при смазке его маслами

и химически активными маловязкими средами.

За счет равномерного распределения частиц силицированного графита и карбида титана в виде зерен в мягкой матрице, роль которой выполняет никель, ударная вязкость материала значительно возрастает по сравнению с ударной вязкостью чистых керамик

Дополнительное введение карбида титана в известный материал (силицированный графит), из которого изготовлен

о. о о

ч|

VI

антифрикционный слой подшипника, и плакирование никеля частиц из механической смеси порошков силицированиого графита и карбида титана позволяет значительно увеличить ударную вязкость и износостойкость антифрикционного слоя подшипника Скольжения, работающих s условиях смазки маслами т химически активными маловязкими средами.

Карбид кремния, входящий в состав си- лицированного графита, имеет микро- твердость 2800 кг/мм2, а карбид титана - 3200 кг/мм, и расположение era в виде зерен (фрикционного состава 20-100 мкм), закрепленных в мягкой матрице из никеля, значи гельно повышает ударную стойкость и износостойкость антифрикционного слоя, в том числе коррозионную стойкость и стойкость в химически активных средах, так как карбид титана обладает хорошей стойкостью в щелочных и некоторых кислых средах.

Введение в состав материала менее 20 мас.% а карбида титана не оказывает существенного влияния на увеличение износостойкости. При введении в состав материала свыше 25 мас.% карбида титана свойства знтифр11кционного слоя подшипника по износостойкости также не изменяются,

Введение никеля а количестве 12-52 мас.% в сослав материала, из которого изготовлен антифрикционный слой подшипника в виде оболочек вокруг ядра из частиц механической смеси порошков си- лицированного графита и карбида титана, позволяет создать единую разномерно расположенную в мягкой никелевой матриц- структуру из карбидно-кремнмеаого са, а значит повысить ударную вязкость и износостойкость антифрикционного слоя, а том числе коррозионную стойкость, так как никель стоек и слабых растворах кислот и щелочей.

Наличие свободного углерода в материале vi равномерное его распределение з никелевой матрице обеспечивает кратковременную работу пары трения при прекращении подачи смазывающей жидкости за счет эффекта сзмосмазывания, а значит, увеличивается износостойкость антифрикционного слоя.

Кроме того, при нанесении порошка антифрикционного материала на рабочую поверхность атулки подшипника скольжения аысос.оконцентрированными источниками энергии, например плазменной струей, оболочка из никеля защищает ядра частиц от выгорания составляющих его компонентов,

а значит, и предотвращает от изменения состава антифрикционного слоя.

Содержание никеля в количестве менее 12 мас.% снижает ударную вязкость антифрикционного слоя, так как в этом случае толщина никелевой оболочки вокруг ядра из смеси силицированного графита и карбида. титана незначительна, Антифрикционный слой получается с более жесткой карбиднокремниевой структурой. Кроме того, может произойти частичное выгорание составляющих антифрикционного материала. Ухудшаются ударная вязкость и износостойкость. Повышенное содержание никеля (свыше 52

мас.%) снижает износостойкость антифрикционного слоя, ухудш&ет антифрикционные свойства покрытия, так как в условиях несовершенной смазки может происходить схватывание материалов пары трения при

меньших удельных нагрузках.

Таким образом, антифрикционный слой, нанесенный на рабочую поверхность втулки подшипника, проявляет повышенную сцепляемость с материалом втулки благодаря усилению адгезионных свойств антифрикционного материала. Улучшение упругих и прочностных параметров покрытия (без ухудшения его антифрикционных свойств) позволяет приблизить механические характеристики и покрытия, и втулки, что обеспечивает их надежную совместную работу.

На «ертеже схематически изображен радиальный подшипник скольжения, установленный на валу герметичного насоса.

Подшипник состоит из неподвижной втулки 1, установленной в корпусе насоса 2, и подвижной втулки 3, жестко закрепленной на валу 4. На внутреннюю поверхность неподвижной втулки 1 и наружную поверхность подвижной втулки 3 нанесен необходимой толщины антифрикционный слой соответственно 5 и 6. Антифрикционный слой нанесен с помощью плазменного

напыления из материал, представляющего собой порошковую композицию из силицированного графит и карбида титана в никелевой оболочке.

При вращении зала 4 ротора нзсоса рабочая поверхность втулки 3, покрытая анти- фрикционным слоем 5, скользит по антифрикционному слою 5 неподвижной втулки 1.

8 силу того, ч го твердость поверхности

антифрикционного слоя подшипника больше твердости частиц, могущих попасть в зазор между слоями 3 и 6, крупные частицы измельчаются, не внедряясь в покрытие, и вымываются смачивающей жидкостью, не

разрушая рабочих поверхностей антифрикционных слоев 5 и 6.

Оценка влияния процентного состава компонентов (никеля, карбида титана и си- лицированного графита) на повышение ре- сурса работы подшипников скольжения путем достижения оптимальных значений ударной стойкости и износостойкости в упрочняющем покрытия проводилась на специальном стенде испытаний осевых подшипников. В качестве смазывающей жидкости использовались водопроводная вода с температурой t 298±S К.Скорость скольжения при испытаниях составляла 15,7 м/с. Удельная нагрузка 0,98 МПа.

Время испытаний одного цикла пуск - остановка составляло 1 мин, из них 20 с - пуск, работа под нагрузкой, остановка и АО с - охлаждение рабочей поверхности.

Результаты испытаний сведены в табли-

цуИспытания показали, что подшипник скольжения обладает повышенной ударной вязкостью и износостойкостью и может найти широкое применение в электронасосах, работающих в маловязких химически активных средах, в средах с высоким содержанием механических примесей и в усповиях динамических и периодических ударных нагрузках.

Формула изобретения

Подшипник скольжения, состоящий из неподвижной и закрепленной на валу подвижной втулок, рабочие поверхности которых покрыты антифрикционным материалом на основе силицированного графита, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и ресурса работы подшипника за счет увеличения ударной вязкости антифрикционного слоя при смазке его маслами и химически активными маловязкими средами, антифрикционный материал дополнительно содержит карбид титана, при этом смесь порошков силицированного графита и карбида титана плакируют никелем при следующем соотношении компонентов антифрикционного материала, мае. %:

Карбид титана20-25;

Никель12-52;

Силицированный графит Остальное,

Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам скольжения с антифрикционным слоем на основе сили- цированного графита, работающим при динамических и периодических ударных нагрузках в сложных условиях несовершенной смазки, в вязких химически активных жидкостях. Цель - повышение износостойкости и ресурса работы подшипника за счет увеличения ударной вязкости антифрикционного слоя при смазке его маслами и химически активными маловязкими средами. Подшипник скольжения (ПС) состоит из неподвижной и закрепленной на валу подвижной втулок, рабочие поверхности которых покрыты антифрикционным материалом на основе силицированного графита. Материал для антифрикционного покрытия содержит смесь порошков силицированного графита и карбида тита на плакированных никелем при следующем соотношении компонентов. мас.%: карбид титана 20-25; никель 12-52; силицированный графит остальное. Введение в материал карбида кремния, плакированного никелем, значй3- тельно повышает коррозионную стойкость антифрикционного слоя в химически активных средах. Улучшение упругих и прочностных параметров покрытия ПС без ухудшения его антифрикционных свойств позволяет приблизить механические характеристики покрытия и вту 1ки. 1 ил., 1 табл.

Примечание. Ударная вязкость чистого силицированного графита

СГ-Т состааляеь 2,7 кДж/w , чистого никеля - 39 кДж/м