Антифрикционный материал Советский патент 1992 года по МПК F16C33/12 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в опорных узлах трения, например, горных машин и комплексов, работающих в условиях повышенных температур, динамических нагрузок и запыленности.

Известны твердые металлические смазки (авт.св. СССР № 442324, кл. F 16 С 33/10, авт.св. № СССР 415451, кл. F 16 п 15/00, авт.св. СССР № 315866, кл. F 16 п 15/00). Их недостаток заключается в том, что они не обеспечивают требуемый срок службы из-за низкой стойкости в условиях повышенных температур и запыленности.

Известен также антифрикционный материал (Ю.Н.Глодин и др. Новый смазочный материал для сушильных и отжиговых вагонеток, Строительные материалы, М.: Строй- издат, 1977, № 3, с. 16) представляющий собой смесь графита со связующим (жидким стеклом). Этот материал имеет недостаточную стойкость при эксплуатации его в условиях динамических нагрузок.

Известен антифрикционный материал (авт.св. СССР № 974834, кл. F 16 С 19/00, 1977), состоящий из графита ЭУГ-III, дисульфида молибдена МВ-1 и жидкого стекла с кремнеземистым модулем 3 (соотношение 1:4:5) с добавками кремнефтористого натрия в количестве 2% на 100% наполнителя и связующего. Указанный материал также не дает требуемой стойкости из-за хрупкости при динамических нагрузках.

В качестве прототипа принимается антифрикционный материал (С.А.Чернавский. Подшипники скольжения. М.: Машгиз, 1963, с. 18), содержащий олово, графит и медь. Указанный состав обладает повышенной хрупкостью и, как следствие, малой стойкостью при динамических нагрузках.

Цель изобретения - уменьшение хрупкости антифрикционного материала и повышение стойкости к динамическим нагрузкам.

Положительный эффект проявляется в повышении долговечности и надежности

(Л

VI

CJ

ю

о ел

опорных узлов трения, например, подшипников качения.

Цель достигается новым составом антифрикционного материала, содержащего олово, графит, медь и дополнительно включающего смесь битумов, резиновую крошку, иден-кумароновую смолу, мягчи- тель, полиизобутилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олово0,5-5,0

Графит15-37

Медь5-20

Свинец1-5

Кокс0,5-5,0

Сажа0,5-3,0

Смесь битумов3,5-5,25

Резиновая крошка1.0-1,5

Иден-кумароновая смола0,25-0,5

Мягчитель0,15-0,3

Полиизобутилен0,1-0,2

СвязующееОстальное

В качестве связующего можно использовать жидкое стекло, алюмохромфосфат, эпоксидные смолы и т.д.

Существенными отличительными признаками являются: состав антифрикционного материала и определенное массовое процентное содержание.

Применение указанных признаков в заявляемом способе по патентной и научно- технической литературе неизвестно.

Данный антифрикционный материал может быть использован, например, для изготовления сепараторов подшипников качения.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Экспериментальные исследования, проведенные заявителем на подшипниках качения с сепаратором из заявляемого антифрикционного материала, позволили определить массовое процентное содержание ингредиентов, исходя из прочности и долговечности антифрикционного материала.

Наилучшие результаты дает соотношение резиновой крошки и смеси битумов 1:3,5 при ав 210...215 кг/см2 (см. табл.1).

Иден-кумароновая смола необходима для связи резиновой крошки и битумов. Полиизобутилен и мягчитель применяются для придания ингредиентам необходимой вязкости. Их количество, следовательно, взаимозависимо. Окончательное процентное соотношение 1:3,5:0,25:0,15:0,1 (резиновая крошка : смесь битумов : иден-кумароновая смола : мягчитель : полиизобутилен).

При увеличении содержания битумов более 3,5% при содержании резиновой крошки на уровне 1% предел прочности при растяжении-сжатии увеличивается

( 7в 213 кг/см2 и выше), что затрудняет

отрыв частичек смазывающего материала и

ухудшает условия смазки из-за увеличения

вязкости антифрикционного материала.

При увеличении количества резиновой

крошки более 1 % при сохранении срдержа- ния битумов на уровне 3,5% наблюдается уменьшение предела прочности при растяжении-сжатии (OB 212 кг/см и ниже), что является неприемлемым при работе в

условиях динамических нагрузок.

При пропорциональном увеличении содержания компонентов (согласно соотношению 1:3,5:0,25:0,15:0,1) до процентного содержания смеси битумов 5,25 мас.%, резиновой крошки 1,5 мас.% и т.д. долговечность подшипников с данным антифрикционным материалом существенно не изменяется и находится в пределах 130 - 137 ч (столбцы 4-12, табл.2).

При увеличении содержания смеси битумов более 5,25 мас.% и соответственно резиновой крошки более 1,5 мас.% уменьшается содержание остальных материалов, в частности графита, ухудшаются условия

смазки и снижается долговечность подшипников с антифрикционным материалом.

Эти величины определяют верхние пределы содержания компонентов.

Нижние пределы процентного содержания компонентов определялись уменьшением общего содержания упрочняющих добавок (смеси битумов, резиновой крошки, полиизобутилена, иден-кумароновой смолы и мягчителя). При содержании добавок

менее 5 мас.% долговечность подшипников с антифрикционным материалом снижается (столбцы 1, 2, 3, табл.2).

Применение добавок с суммарным процентным содержанием менее 5,0% не позволяет достигнуть максимальной долговечности подшипников качения с антифрикционным материалом из-за недостаточного содержания смеси битумов и резиновой крошки. Причем увеличение содержания основных компонентов (столбец 3) приводит к увеличению хрупкости антифрикционного материала.

Такая же тенденция прослеживается при составе антифрикционного материала,

отраженном в столбцах 4, 5, 6 табл. 2, но при испытании подшипников с составом антифрикционного материала, соответствующим данным столбца 4 табл.2, наблюдается большая величина долговечности. Этот состав антифрикционного материала принимается за нижнюю границу массовых величин ингредиентов заявляемого материала.

В формулу изобретения включено содержание компонентов из столбцов 4-12 табл.2.

Для изготовления антифрикционного материала приготавливается смесь, содержащая медь, свинец, олово, кокс, сажу, графит, в массовом процентном соотношении, указанном в формуле изобретения. Отдельно приготавливается добавка, повышающая стойкость к динамическим нагрузкам и понижающим хрупкость антифрикционного материала, состоящая из резиновой крошки (марки РД, ТУ 38-108035-87), смеси битумов (БН 70/30 и БН 90/10 по ГОСТ 6617-76 в равных долях), полиизобутилена (марки П200, ГОСТ 13303-86), иден-кумароновой смолы (марки В, ТУ 14-6-72-89), мягчителя (масло индустриальное И-40А, ГОСТ 20799- 75). Смесь дополняется до 100% связующим.

Компоненты смешивают в лопастном смесителе при 100-200°С для размягчения битума. Полученной смесью заполняется свободное пространство подшипника качения. Проводится термообработка в течение 2 ч при 80°С, затем в течение 6 ч при 120°С до окончательного отверждения.

Результаты производственных испытаний в узлах горных машин и комплексов

показали, что заявляемый антифрикционный материал обеспечивает повышение надежности и долговечности узлов трения в 1,8... 2,2 раза за счет уменьшения хрупкости и повышения стойкости к динамическим нагрузкам.

Формула изобретения Антифрикционный материал, преимущественно для сепараторов подшипников качения, включающий олово, графит, медь, отличающийся тем, что, с целью уменьшения хрупкости и повышения стойкости к динамическим нагрузкам материала, он содержит дополнительно свинец, кокс, сажу, смесь битумов, резиновую крошку, иден-кумароновую смолу, полиизобути- лен, мягчитель и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Олово Графит Медь Свинец Кокс Сажа

Смесь битумов Резиновая крошка

Иден-кумароновая смола Мягчитель Полиизобутилен Связующее

0,5-5,0

15-37

5-20

1-5

0,5-5,0 0,5-3,0 3,5-5,25

1,0-1,5

0,25-0,5 0,15-0,3 0,1-0,2 Остальное.

Использование: опорные узлы горных машин. Сущность изобретения: антифрикционный материал содержит при следующем соотношении компонентов, мас.%, олово 0,5-5,0, графит 15-37, медь 5-20, свинец 1-5, кокс 0,5-5,0, сажу 0,5-3,0, смесь битумов 3,5-5,25, резиновую крошку 1,0- 1,5, иден-кумароновую смолу 0,25-0,5, мяг- читель 0,15-0,3, полиизобутилен 0,1-0,2, связующее - остальное. Компоненты смешивают при температуре 100- 200°С. Задают форму изделия. Термообрабатывают в течение 2 ч при 80°С, затем в течение 6 ч при 120°С до окончательного отверждения. 2 табл,

35

Таблица 1

Таблица