RU2014149142A

RU2014149142A - Структурирование участков поверхности скольжения

Info

Publication number: RU2014149142A
Application number: RU2014149142A
Authority: RU
Inventors: Лео ШРАЙБЕР; Вольфганг ХАФНЕР; Маттиас ВЕБЕР; Йюрген РАЙНГЕН; Ханс КУН; Эмануэль ГРОСС; Мартен Брюссе
Original assignee: МАГ ИАС ГмбХ
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2016-07-27
Also published as: JP2015525323A; KR20150018785A; WO2013182539A2; US9879726B2; EP2855952A2; CN104813042A; WO2013182539A3; MX2014012354A; US20150167737A1

Abstract

1. Поверхность (1) скольжения, в частности опорная поверхность скольжения, в частности, поворотно-симметричная опорная поверхность скольжения для скользящего перемещения вдоль противолежащей поверхности, структурированная выемками, отличающаяся тем, что поверхность скольжения в направлении (28) перемещения на участках (11), где возникает основная нагрузка, и/или в направлении (29), поперечном направлению (28) перемещения на участках (11) с наименьшим зазором подшипника в ходе эксплуатации, структурирована иначе, чем на других участках, в частности структурирована только на этих участках (11).2. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что центральный по ширине участок (11b), составляющий, частности, 50% полной ширины, структурирован сильнее в направлении, поперечном направлению перемещения, чем краевые участки, или структурирован только центральный участок.3. Поверхность скольжения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на круговых поверхностях скольжения, в частности, на поворотно-симметричных опорных поверхностях скольжения, в направлении (28) перемещения вдоль окружности, только участок, меньший, чем 90°, в частности, меньший, чем 70°, в частности, меньший, чем 60°, в частности, меньший, чем 45°, структурирован иначе, чем оставшийся участок, или структурирован только указанный участок; и/или на поворотно-симметричных опорных поверхностях скольжения коленчатого вала (2) для поршневого двигателя внутреннего сгорания возвратно-поступательного действия, на опорной поверхности скольжения шатунного подшипника (1а) участок (11а1, 11а2) окружности от 30° в направлении вращения до 60° против направления (28) вращения шатунного подшипника, в частности, от 20° в направлении вращения до 55° против направлен

Claims

1. Поверхность (1) скольжения, в частности опорная поверхность скольжения, в частности, поворотно-симметричная опорная поверхность скольжения для скользящего перемещения вдоль противолежащей поверхности, структурированная выемками, отличающаяся тем, что поверхность скольжения в направлении (28) перемещения на участках (11), где возникает основная нагрузка, и/или в направлении (29), поперечном направлению (28) перемещения на участках (11) с наименьшим зазором подшипника в ходе эксплуатации, структурирована иначе, чем на других участках, в частности структурирована только на этих участках (11).

2. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что центральный по ширине участок (11b), составляющий, частности, 50% полной ширины, структурирован сильнее в направлении, поперечном направлению перемещения, чем краевые участки, или структурирован только центральный участок.

3. Поверхность скольжения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на круговых поверхностях скольжения, в частности, на поворотно-симметричных опорных поверхностях скольжения, в направлении (28) перемещения вдоль окружности, только участок, меньший, чем 90°, в частности, меньший, чем 70°, в частности, меньший, чем 60°, в частности, меньший, чем 45°, структурирован иначе, чем оставшийся участок, или структурирован только указанный участок; и/или на поворотно-симметричных опорных поверхностях скольжения коленчатого вала (2) для поршневого двигателя внутреннего сгорания возвратно-поступательного действия, на опорной поверхности скольжения шатунного подшипника (1а) участок (11а1, 11а2) окружности от 30° в направлении вращения до 60° против направления (28) вращения шатунного подшипника, в частности, от 20° в направлении вращения до 55° против направления вращения шатунного подшипника от наиболее удаленной в радиальном направлении точки (13) шатунной шейки, структурирован сильнее, или структурирован только указанный участок.

4. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что в поворотно-симметричных подшипниках скольжения коленчатого вала для поршневого двигателя внутреннего сгорания возвратно-поступательного действия на опорной поверхности скольжения коренных подшипников (1b) либо один или два участка (11а1′, 11а2′) окружности, противоположные или ориентированные в сторону от более сильно структурированных участков окружности, или единственных структурированных участков (11а1, 11а2) окружности концевых шатунных шеек или двух соседних шатунных шеек, либо участки (11а1, 11а2) окружности, расположенные напротив всех наиболее сильно структурированных участков (11а1, 11а2) окружности или единственных структурированных участков всех шатунных шеек, структурированы более сильно или представляют собой единственные структурированные участки.

5. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что только одна из двух поверхностей скольжения в паре скольжения структурирована.

6. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что выемки (27) имеют глубину (t′) не более 10 мкм, в частности, не более 5 мкм, в частности, не более 1 мкм, и/или на участке между выемками поверхность имеет шероховатость Rz, меньшую, чем глубина выемок, в частности, меньшую 5 мкм, в частности, от 1 мкм до 4 мкм, и/или имеет контактный участок по меньшей мере 50%, однако не больше, чем 85%.

7. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что участок поверхности, снабженный выемками (27), в случае, когда участок наиболее сильно структурирован, или представляет собой единственный структурированный участок, составляет от 1% до 30%, в частности, от 10% до 20%, и/или отношение глубины (t) к наибольшей поверхностной протяженности (E) выемок составляет от 0,005 до 0,02, в частности, от 0,008 до 0,012.

8. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что на виде сверху наименьшая протяженность (e) составляет не более 150 мкм, предпочтительнее - не более 100 мкм, предпочтительнее - не более 50 мкм, и/или на виде сверху наибольшая протяженность (E) выемки (27) превосходит наименьшую протяженность (e) не более чем в 10 раз, предпочтительнее - только в 5 раз, предпочтительнее - только в 3 раза.

9. Поверхность скольжения по п. 1, отличающаяся тем, что выемки (27) имеют кривизну (20) с радиусом по меньшей мере 2 мкм и/или угол (9) наклона меньше 60° относительно поверхности в месте перехода между боковыми сторонами (18) и поверхностью опоры (1) подшипника, и/или на виде в разрезе, расположенном в направлении относительного перемещения поверхности скольжения, в частности, в направлении (28) вдоль окружности выемок (27), боковая сторона (18) выемки (27), ориентированная против направления перемещения, проходит под менее крутым углом, чем противоположная боковая сторона (18), в частности, под углом, не более чем 45°, предпочтительнее - не более чем 30°, предпочтительнее - не более чем 25°, предпочтительнее - не более чем 20° относительно поверхности между выемками (27).

10. Станок (30) для обработки поворотно-симметричных опор (1) подшипников, в частности на коленчатом валу (2) при помощи электрохимической обработки, отличающийся тем, что станок (30) представляет собой станок со шпиндельным узлом, таким как в токарном станке, включает в себя управляемую ось C, причем инструмент (25) расположен в инструментальном блоке (34), выполненном с возможностью активного перемещения в направлении X и в направлении Z и с возможностью ограниченного перемещения в направлении Y, в частности, поддерживаемом плавающим способом, в частности, с возможностью перемещения в диапазоне 100 мкм, или обладающим возможностью вращения плавающим способом вокруг оси C.

11. Станок по п. 10, отличающийся тем, что инструментальный блок (34) выполнен с возможностью вращения плавающим способом вокруг оси B, в частности, выполнен с возможностью ограниченного вращения плавающим способом.

12. Инструмент (25) с рабочей поверхностью (24), содержащей выступы (26) для обработки выпуклых поверхностей скольжения, в частности, поворотно-симметричных опор подшипников, в частности, на коленчатом валу (2) при помощи электрохимической обработки ЭХО (ЕСМ), отличающийся тем, что рабочая поверхность (24) инструмента (25) проходит только по участку меньшему, чем 90°, в частности, меньшему, чем 70°, в частности, меньшему, чем 60°, в частности, меньшему, чем 45°.

13. Инструмент по п. 12, отличающийся тем, что в направлении вдоль окружности рабочая поверхность (24) инструмента (25) является плоской или тангенциальной к выпуклой поверхности детали (2), либо вогнутой, однако с радиусом (7) кривизны, в частности, превышающим радиус кривизны выпуклой поверхности скольжения в 1,1-2,0 раза, и/или выступы (26) на рабочей поверхности (24) инструмента (25) имеют высоту (h), превышающую по меньшей мере в два раза, предпочтительнее - в три раза, глубину (t) выемок (27), выполняемых с их помощью.

14. Способ обработки поверхностей скольжения при помощи электрохимической обработки ЭХО (ЕСМ), отличающийся тем, что во время обработки расстояние между инструментом (25) и деталью (2) поочередно увеличивают и уменьшают за счет вибрации, в частности, за счет вибрации инструмента (25), и/или обеспечивают пульсирующую токовую нагрузку ПЭХО (РЕСМ) инструмента (25), в частности, синхронно с вибрацией.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что при удалении материала инструмент (25) поддерживают на определенном расстоянии от поверхности скольжения посредством распорок (16), при этом распорки, в частности, распорные стержни, расположены на противоположных концах инструмента по наибольшей его протяженности; при этом, в частности, в инструменте выполнена промывочная канавка для токопроводящей жидкости, проходящая в направлении перемещения поверхности скольжения, причем промывочная канавка имеет глубину, в частности, по меньшей мере 1/10 мм, и/или при пульсирующей токовой нагрузке количество и/или длительность импульсов используют в качестве управляющей переменной для управления процессом, в частности, для прекращения обработки.

16. Способ по любому из пп. 14 и 15, отличающийся тем, что при непрерывной токовой нагрузке температуру электропроводной жидкости и/или силу тока используют в качестве управляющей переменной для управления процессом, в частности, для прекращения обработки.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что при колебательном изменении расстояния между инструментом и поверхностью скольжения при обработке или используют изменение давления в электропроводной жидкости для регулирования расстояния, или используют распорки, в частности, распорные стержни инструмента, которые являются изменяемыми по толщине, в частности, выполнены в виде пьезоэлемента; при этом инструмент прикреплен с возможностью перемещения к распорке, соприкасающейся с поверхностью скольжения, и установлен с возможностью приведения в движение в направлении к поверхности скольжения и от нее.

18. Способ по п. 14, отличающийся тем, что для изменения резкости отображения поверхностной структуры инструмента (25) на детали (2) или изменяют расстояние (3) между инструментом (25) и деталью (2), в частности, для расстояния (3) вибрации изменяют наименьшее расстояние при вибрации, или изменяют силу тока.

19. Способ по п. 14, отличающийся тем, что удаление материала на глубину не более 30 мкм, предпочтительно только 20 мкм, предпочтительно только 10 мкм, в частности, по меньшей мере 0,5 мкм, предпочтительно по меньшей мере 2 мкм обеспечивают при помощи электрохимической обработки, в частности, при обработке плоской поверхности, и/или при обработке инструмент (25) поддерживают на расстоянии (3) относительно поверхности скольжения в пределах от 5 мкм до 400 мкм, предпочтительно на расстоянии (3) в пределах от 10 мкм до 100 мкм.

20. Способ по п. 14, отличающийся тем, что для получения выемок (27) на поверхности или используют инструмент (25) с выступами (26) и подают жидкость (4), необходимую для протекания тока, в частности, через центр рабочей поверхности (24) инструмента (25) во время обработки в зазор (23) между инструментом (25) и деталью (2), или используют инструмент (25) с плоской рабочей поверхностью (24), и маску (22) из неэлектропроводного материала с вырезами поддерживают между деталью (2) и инструментом (25), при этом требуемую жидкость (4) подают и отводят, в частности, между маской (22) и поверхностью скольжения вдоль поверхности.

21. Способ по п. 14, отличающийся тем, что выполняют зачистку заусенцев при помощи электрохимической обработки во внутреннем объеме детали (2), в частности, в точках пересечения высверленных отверстий (21), одновременно с обработкой поверхности скольжения.

22. Способ по п. 14, отличающийся тем, что структурирование выполняют при помощи ЭХО (ЕСМ) или ПЭХО (РЕСМ).