RU2155198C2

RU2155198C2 - Antifriction composite

Info

Publication number: RU2155198C2
Application number: RU98101036A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Бугаец; Игорь Степанович Веремеенко; Иван Лазаревич Точилин; Иосиф Семенович Иосевич; Анатолий Давидович Устьев; Борис Кириллович Вапник
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Турбоатом"
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2000-08-27
Also published as: UA20095A

Abstract

FIELD: friction units, ball bearings of working wheels of adjustable blade hydroturbines, hydraulic seals, and servomotors. SUBSTANCE: antifriction composite (polyamido-molybdenum, bronze fluoroplastic composition) is material substrate of which comprises layers of silica fabric and polytetrafluoroethylene-saturated layer of polyamide fabric on working surface. Layers of fabric are impregnated with binder based on epoxydiane resins, molybdenum disulfide (5-30% and 5-30% of volume thereof and finely dispersed bronze (0.3 and 0.3% of volume thereof) being added to binder and polytetrafluoroethylene. Ratios of components are as follows, vol. %: polyamide fabric, 30: silica fabric, 2.5; epoxydiane resin-based binder, 42.4. Binder comprises, vol.%: molybdenum disulfide, 5-30; finely dispersed bronze, 5-30; polytetrafluoroethylene, 2.6 comprising vol %: molybdenum disulfide, 0.3; and finely dispersed bronze, 0.3. EFFECT: material that increases service life of ball bearings without lubrication at high loads and improves reliability of ball bearings and hydraulic unit as the whole. 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся материалам и может быть использовано в узлах трения, например, в подшипниках рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин, гидрозатворов, сервомоторов. The invention relates to antifriction self-lubricating materials and can be used in friction units, for example, in impeller bearings of rotary vane hydraulic turbines, hydraulic locks, servomotors.

Известен слоистый пластик антифрикционного назначения, у которого первый слой (со стороны поверхности трения) выполнен из тканевого материала на основе неплотно переплетенного жгута из нескрученных полимерных волокон, пропитанных полимерным связующим, а второй слой - из стеклоткани, пропитанной тем же связующим (Патент Швейцарии N 580765, кл. J 16 C 33/20, опублик. 1976). Known laminated plastic for antifriction purposes, in which the first layer (on the side of the friction surface) is made of fabric material based on a loosely woven bundle of untwisted polymer fibers impregnated with a polymer binder, and the second layer is made of fiberglass impregnated with the same binder (Swiss Patent No. 580765 Cl. J 16 C 33/20, published 1976).

Недостатком известного антифрикционного материала является его неработоспособность при высоких давлениях в узлах трения. A disadvantage of the known antifriction material is its inoperability at high pressures in the friction units.

Наиболее близким из выявленных аналогов к предлагаемому изобретению является слоистый пластик антифрикционного назначения, выполненный в виде чередующихся слоев стеклоткани (кремнеземной ткани), пропитанных эпоксидным связующим, в состав которого введен фторопласт в количестве 5...30 об.% (а. с. СССР N 411748 кл. C 08 L 63/00, 30.11.88). The closest of the identified analogues to the present invention is a layered antifriction plastic, made in the form of alternating layers of fiberglass (silica fabric), impregnated with an epoxy binder, which includes fluoroplastic in an amount of 5 ... 30 vol.% (A.s. USSR N 411748 C. C 08 L 63/00, 11/30/88).

Недостаток известного пластика - недостаточная износостойкость и долговечность, т. к. антифрикционный слой, состоящий из эпоксидного связующего и вкраплений фторопласта, имеет небольшую толщину и со временем стирается, после чего трение происходит по стеклоткани, которая не является антифрикционным материалом. A disadvantage of the known plastic is its insufficient wear resistance and durability, since the antifriction layer, consisting of an epoxy binder and interspersed with fluoroplastic, has a small thickness and erases with time, after which friction occurs on fiberglass, which is not an antifriction material.

Недостатком известного слоистого пластика является недолговечность при применении в подшипниках экологически чистых рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин, т. е. без смазки. При этом у материала вырабатывается заложенная в нем твердая смазка, повышается коэффициент трения и износ, что приводит к необходимости замены подшипников и, соответственно, разборки гидроагрегата. A disadvantage of the known laminated plastic is the fragility of the use in the bearings of environmentally friendly impellers of rotary vane hydraulic turbines, i.e., without lubrication. At the same time, the solid lubricant embedded in it is produced, the friction coefficient and wear increase, which leads to the need to replace bearings and, accordingly, disassemble the hydraulic unit.

Заявленный материал - антифркционный композит ПМБФ (полиамидомолибдено-бронзо-фторопластовая композиция) - характеризуется тем, что содержит слои кремнеземной ткани, пропитанные связующим на основе эпоксидиановых смол. The claimed material - anti-friction composite PMBF (polyamidomolybdenum-bronze-fluoroplastic composition) - is characterized by the fact that it contains layers of silica fabric, impregnated with a binder based on epoxy resin.

При этом отличительными признаками предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:
- применение дополнительно полиамидной ткани, насыщенной политетрафторэтиленом и пропитанной связующим на основе эпоксидиановых смол;
- выполнение соотношения слоев кремнеземной и полиамидной тканей, как 1/1,2;
- введение дополнительно в связующее и политетрафторэтилен дисульфида молибдена, соответственно, 5. . . 30% и 0,3% от объемов, и мелкодисперсной бронзы, соответственно, 5...30% и 0,3% от объемов;
- выполнение следующего соотношения компонентов, в об.%:
Полиамидная ткань - 30,0
Кремнеземная ткань - 25,0
Связующее на основе эпоксидиановых смол - 42,4
содержащее:
Дисульфид молибдена - 5-30
Мелкодисперсную бронзу - 5-30
Политетрафторэтилен - 2,6
содержащий:
Дисульфид молибдена - 0,3
Мелкодисперсную бронзу - 0,3
Выполнение материала по ограничительным признакам позволяет использовать его в качестве подшипникового материала.In this case, the distinguishing features of the invention in comparison with the prototype are:
- the use of an additional polyamide fabric saturated with polytetrafluoroethylene and impregnated with a binder based on epoxy resins;
- the implementation of the ratio of the layers of silica and polyamide fabrics, as 1 / 1,2;
- the introduction in addition to the binder and polytetrafluoroethylene molybdenum disulfide, respectively, 5.. . 30% and 0.3% of the volumes, and fine bronze, respectively, 5 ... 30% and 0.3% of the volumes;
- the following ratio of components, in vol.%:
Polyamide fabric - 30.0
Silica fabric - 25.0
Epoxy Binder - 42.4
containing:
Molybdenum disulfide - 5-30
Fine bronze - 5-30
Polytetrafluoroethylene - 2.6
containing:
Molybdenum disulfide - 0.3
Fine bronze - 0.3
The implementation of the material on the restrictive grounds allows you to use it as a bearing material.

Применение в материале полиамидной ткани позволяет повысить износостойкость и долговечность композита. The use of polyamide fabric in the material allows to increase the wear resistance and durability of the composite.

Выполнение соотношения кремнеземной и полиамидной тканей, как 1/1,2, позволяет получить оптимальную структуру материала. Относительное уменьшение объема кремнеземной ткани приводит к снижению прочности материала, а относительное уменьшение объема полиамидной ткани приводит к снижению износостойкости и долговечности материала. The ratio of silica and polyamide fabrics, as 1 / 1,2, allows you to get the optimal structure of the material. A relative decrease in the volume of silica fabric leads to a decrease in the strength of the material, and a relative decrease in the volume of polyamide fabric leads to a decrease in the wear resistance and durability of the material.

Введение в связующее и в политетрафторэтилен дисульфида молибдена и мелкодисперсной бронзы позволяет обеспечить равномерное распределение последних по объему материала. The introduction of molybdenum disulfide and fine bronze into the binder and polytetrafluoroethylene makes it possible to ensure a uniform distribution of the latter over the volume of the material.

Введение дополнительно дисульфида молибдена позволяет уменьшить коэффициент трения и износ материала. При этом содержание дисульфида молибдена, например, в связующем менее 5% от объема приводит к увеличению коэффициента трения, а содержание более 30% от объема приводит к увеличению износа. The introduction of additional molybdenum disulfide can reduce the coefficient of friction and wear of the material. Moreover, the content of molybdenum disulfide, for example, in a binder of less than 5% of the volume leads to an increase in the coefficient of friction, and the content of more than 30% of the volume leads to an increase in wear.

Введение дополнительно мелкодисперсной бронзы позволяет выполнить структуру материала более плотной и стабильной, а также улучшить теплопроводность. При этом, содержание мелкодисперсной бронзы, например, в связующем, менее 5% от объема приводит к увеличению коэффициента трения и износа, а содержание более 30% приводит к более значительному увеличению коэффициента трения и износа. The introduction of additional finely dispersed bronze allows the material structure to be more dense and stable, as well as improve thermal conductivity. Moreover, the content of finely divided bronze, for example, in a binder, less than 5% of the volume leads to an increase in the coefficient of friction and wear, and a content of more than 30% leads to a more significant increase in the coefficient of friction and wear.

Оптимальное сочетание дисульфида молибдена и мелкодисперсной бронзы - равное объемное содержание последних. The optimal combination of molybdenum disulfide and fine bronze is equal volume content of the latter.

Сочетание дисульфида молибдена с бронзой позволяет увеличить твердость и уменьшить деформацию материала. The combination of molybdenum disulfide with bronze can increase hardness and reduce deformation of the material.

В целом, совокупность существенных признаков позволяет получить такой материал, который повышает долговечность работы подшипников без смазки и при высоких нагрузках, т.е., позволяет повысить надежность подшипников и гидроагрегата в целом, также позволяет применять подшипники для экологически чистых рабочих колес гидротурбин, что исключает загрязнение рек и водоемов масляными отходами. In general, the set of essential features allows one to obtain a material that increases the durability of bearings without lubrication and at high loads, i.e., improves the reliability of bearings and the hydraulic unit as a whole, and also allows the use of bearings for environmentally friendly impellers of hydraulic turbines, which eliminates pollution of rivers and ponds with oil waste.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами и таблицами, в которых:
на фиг. 1 изображена структура композита ПМБФ;
на фиг. 2 изображена конструкция подшипника;
в табл. 1 приведены примеры конкретного состава композита;
в табл. 2 приведены сравнительные характеристики конкретных составов композита и прототипа.The invention is illustrated by drawings and tables, in which:
in FIG. 1 shows the structure of the composite PMBF;
in FIG. 2 shows a bearing design;
in table 1 shows examples of the specific composition of the composite;
in table 2 shows the comparative characteristics of specific compositions of the composite and prototype.

Структура антифрикционного композита ПМБФ 1, например, нанесенного на обойму 2 (см. фиг. 1), состоит из слоев кремнеземной ткани 3 толщиной 0,3... .2 мм с полотняным или саржевым переплетением нитей, слоев полиамидной ткани 4 толщиной 0,3...2 мм с полотняным или саржевым переплетением нитей, политетрафторэтилена 5, дисульфида молибдена 6, мелкодисперсной бронзы 7 и связующего 8 на основе экопксидиановых смол. The structure of the anti-friction composite PMBF 1, for example, deposited on a clip 2 (see Fig. 1), consists of layers of silica fabric 3 with a thickness of 0.3 ... .2 mm with plain or twill weaving of threads, layers of polyamide fabric 4 with a thickness of 0, 3 ... 2 mm with plain or twill weaving of threads, polytetrafluoroethylene 5, molybdenum disulfide 6, finely dispersed bronze 7 and binder 8 based on ecopxidian resins.

Конструкция подшипника, например, состоит (см. фиг. 2) из обоймы 2 и нанесенного на нее композита ПМБФ 1. Слой композита МПБФ 1 требуемой толщины наносится на металлическую или другую обойму 2 по специальной технологии методом контактного формования. The bearing design, for example, consists (see Fig. 2) of a cage 2 and a composite PMBF 1. A composite layer of the MPBF 1 of the required thickness is applied to a metal or other casing 2 using a special contact molding technique.

В зависимости от условий работы и требований к материалу, композит ПМБФ может быть выполнен по конкретному рецепту и составу (см. табл. 1). Depending on the working conditions and material requirements, the PMBF composite can be made according to a specific recipe and composition (see table. 1).

Антифрикционный композит ПМБФ (при различном конкретном составе) по сравнению с известным слоистым пластиком (см. табл. 2) обладает более низким коэффициентом трения и в полтора-два раза более высокой долговечностью в условиях высоких удельных нагрузок. Compared to the well-known laminated plastic (see Table 2), the PMBF antifriction composite (with various specific compositions) has a lower friction coefficient and a half to two times higher durability under high specific loads.

Claims

An antifriction composite containing layers of silica fabric impregnated with a binder based on epoxy resins, characterized in that it further comprises a polyamide fabric saturated with polytetrafluoroethylene and impregnated with a binder based on epoxy resins, while the ratio of silica and polyamide fabrics is 1: 1.2, and molybdenum disulfide, respectively, 5-30% and 0.3% of the volumes, and finely dispersed bronze, respectively, 5-30% and 0.3% of the volumes, respectively, are additionally introduced into the binder and polytetrafluoroethylene; the ratio of components, vol.%:
Polyamide fabric - 30
Silica Cloth - 25
Epoxybinder resin binder - 42.4
containing:
Molybdenum disulfide - 5 - 30
Fine bronze - 5 - 30
Polytetrafluoroethylene, - 2.6
containing:
Molybdenum disulfide - 0.3
Fine bronze - 0.3