RU2380587C1

RU2380587C1 - Method of producing plain bearing

Info

Publication number: RU2380587C1
Application number: RU2008138606/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виталий Анатольевич Ясашин (RU); Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков (RU); Дмитрий Юрьевич Сериков
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-01-27

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: proposed method comprises mechanical processing bearing journals, drilling blind holes therein on the side of loaded section and journals cementing. Note here that every journal is produced built-up consisting of at least two elements, i.e. the main element representing a shaft or axle, and an additional element representing a floating beating comprising at least two cups arranged concentrically and rigidly jointed together. Blind holes of the larger-diametre cup extend over the entire inner surface, while those of smaller-diametre cup extend over the entire outer surface till bush cemented section. Note also that the distance between blind hole bottom and mating surface of the cup is selected equal to at least tolerable amount of plain bearing wear. Floating bearing incorporates an extra cup made from a bit softer material and arranged between aforesaid two cups rigidly jointed thereto.

EFFECT: increased wear resistance and serviceability, ease of manufacture.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к опорам скольжения, а именно к способам их изготовления.The invention relates to sliding bearings, and in particular to methods for their manufacture.

Известен способ изготовления опоры скольжения, включающий механическую обработку и цементацию нагруженной части подшипника скольжения на заданную величину (см. Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1976 г., с.551. раздел «Цементация»).A known method of manufacturing a sliding support, including machining and cementation of the loaded part of the sliding bearing by a predetermined amount (see Polytechnical Dictionary. M .: Soviet Encyclopedia, 1976, p. 511. section "Cementation").

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.The disadvantage of this method is the low wear resistance of the loaded surfaces of journal bearings of the journal, which are subjected to constant dynamic loads during operation of the mechanism. As is known, a sliding bearing with a cemented layer at a carbon concentration of 0.85 to 1.05% has the highest hardness and, as a consequence of this, wear resistance. However, such a concentration of carbon is contained only on the outer surface of the sliding bearing, and as it moves away from the outer surface towards the axis of the journal, it constantly decreases and at a depth of 1 mm it is only 0.2%. This significantly impairs the physicomechanical properties of the heat-treated layer and leads to accelerated wear of the sliding bearing as the thickness of the cemented layer decreases.

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. Е21 В 10/22, 1980 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of manufacturing a sliding support, including machining its pins, drilling in them from the loaded part of the blind holes and cementing the pins (see ed. St. USSR No. 791897, class E21 B 10 / 22, 1980).

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.In this sliding bearing, the journal has the necessary carbon concentration to a much greater depth compared to its counterpart, which increases the wear resistance of the cemented layer and the entire bearing.

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.The disadvantages of this method of manufacturing bearings should include significant labor, material and energy costs for the operation to carburize the bearings. This is due to the need to load into the graphite containers a whole section of the rock cutting tool, which leads to the need to use protective materials to cover those parts of the support that need to be protected from cementation. At the same time, protective materials must be removed after cementation, which requires additional costs. Another disadvantage of this method is the high probability of cleavage of sharp edges formed by blind holes on the outer surface of the journal. Given the high hardness of the outer layer of the journal, the ingress of such particles between the journal and the rotating part will inevitably lead to rapid wear of the sliding support. In addition, the presence of holes on the outer surface of the journal sharply reduces the contact surface of the sliding support and, as a result of this, leads to an increase in contact stresses in the support. All this reduces the efficiency of the support and increases the cost of its manufacture.

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.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the availability, improve manufacturability and reduce costs while increasing the efficiency of the sliding bearing and, as a consequence of this, the entire mechanism in which this sliding bearing is used.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления опоры скольжения, включающем механическую обработку ее цапф, сверление в них глухих отверстий и цементацию цапф, согласно изобретению каждую цапфу выполняют составной, состоящей из двух элементов: основного - в виде вала или оси и дополнительного - в виде плавающего подшипника, включающего, по меньшей мере, две концентрично установленные и жестко соединенные втулки, при этом глухие отверстия у втулки с большим диаметром выполняют на всей внутренней поверхности, а у втулки с меньшим диаметром - на всей наружной поверхности до цементации втулок, причем расстояние между дном глухих отверстий и соответствующей поверхностью втулок выбирают равным не менее допустимой величины износа подшипника скольжения.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a sliding support, including machining its trunnions, drilling blind holes in them and cementing the trunnions, according to the invention, each trunnion is made up of two elements: the main one in the form of a shaft or axis and the additional in the form of a floating bearing, comprising at least two concentrically mounted and rigidly connected bushings, while blind holes in the sleeve with a large diameter are performed on the entire inner surface, and for bushings with a smaller diameter - on the entire outer surface until the bushings are cemented, and the distance between the bottom of the blind holes and the corresponding surface of the bushings is chosen equal to not less than the allowable value of the wear of the sliding bearing.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что плавающий подшипник выполняют с дополнительной втулкой из более мягкого материала, которую размещают между двумя имеющимися втулками и жестко соединяют с ними.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the floating bearing is made with an additional sleeve of softer material, which is placed between two existing bushings and rigidly connected to them.

Предложенный способ поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид опоры скольжения, фиг.2 и 3 соответственно сечение А-А и Б-Б на фиг.1 (варианты выполнения).The proposed method is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the sliding bearings, figure 2 and 3, respectively, section aa and bb in figure 1 (options).

Способ изготовления предложенной опоры скольжения включает механическую обработки ее цапф 2 (см. фиг.1, 2 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 из основного элемента в виде вала или оси 1 и плавающего подшипника 3. Последний образован из двух жестко соединенных втулок 4 и 5, выполненных с глухими отверстиями 6 по всей их поверхности, причем у втулки 4 с большим диаметром глухие отверстия 6 выполнены на внутренней поверхности, а у втулки 5 с меньшим диаметром - на наружной поверхности. В обеих втулках 4 и 5 глухие отверстия 6 выполняют до их цементации. Глубину глухих отверстий 6 выбирают таким образом, чтобы расстояние между соответствующей поверхностью втулки 4 и 5 и дном глухих отверстий 6 составляло не менее допустимой величины износа цапфы 2. После сверления отверстий 6 втулки 4 и 5 цементируют с использованием глухих отверстий 6 для увеличения высоты цементованного слоя. После соответствующей механической обработки втулки 4 и 5 монтируют в единый блок, фиксируют их от взаимного проворота любым известным способом, например шпонкой или штифтом 7. Это исключает сколы острых кромок на контактной поверхности между втулками 4 и 5, поверхности которых с глухими отверстиями 6 обращены одна к другой. При таком выполнении втулок 4 и 5 в случае проворота одной втулки относительно другой неминуемо произойдет скол острых кромок и попадание их между трущимися поверхностями.A method of manufacturing the proposed sliding bearing includes machining its pins 2 (see Figs. 1, 2 and 3), the number of which depends on the size of the mechanism in which the sliding bearing is used, and the subsequent cementing of these pins 2. After this, the mounting of the pin 2, each of which consists of a main element in the form of a shaft or axis 1 and a floating bearing 3. The latter is made up of two rigidly connected bushings 4 and 5, made with blind holes 6 over their entire surface, moreover, bushings 4 with a large diameter have blind holes I 6 are made on the inner surface, and at the sleeve 5 with a smaller diameter - on the outer surface. In both bushings 4 and 5, blind holes 6 are made before they are cemented. The depth of the blind holes 6 is chosen so that the distance between the corresponding surface of the sleeve 4 and 5 and the bottom of the blind holes 6 is not less than the allowable wear of the pin 2. After drilling the holes 6, the bushings 4 and 5 are cemented using blind holes 6 to increase the height of the cemented layer . After appropriate machining, the bushings 4 and 5 are mounted in a single unit, they are fixed from mutual rotation by any known method, for example, with a dowel or pin 7. This eliminates sharp edges on the contact surface between the bushings 4 and 5, the surfaces of which face one with blind holes 6 to another. With this embodiment of the bushings 4 and 5, in the event of a rotation of one sleeve relative to another, sharp edges will inevitably be chipped and get between the rubbing surfaces.

Предусмотрен вариант выполнения плавающего подшипника с дополнительной втулкой 8 из более мягкого материала, которую размещают между двумя основными втулками 4 и 5 жестко соединяют с ними. При этом более мягкий материал дополнительной втулки 8 может заполнять глухие отверстия 6 основных втулок 4 и 5 и тем самым фиксировать эти втулки от проворота. В качестве материала для дополнительной втулки 8 может использоваться бронза, медь и т.д. Наличие промежуточной втулки 8 из мягкого материала полностью исключает попадание сколовшихся твердых осколков в полость между вращающимися элементами, благодаря захвату и удержанию твердых частиц мягким материалом.An embodiment of a floating bearing with an additional sleeve 8 of softer material is provided, which is placed between the two main bushings 4 and 5 rigidly connected to them. In this case, the softer material of the additional sleeve 8 can fill the blind holes 6 of the main bushings 4 and 5 and thereby fix these bushings from turning. As a material for the additional sleeve 8 can be used bronze, copper, etc. The presence of an intermediate sleeve 8 of soft material completely eliminates the penetration of cleaved hard fragments into the cavity between the rotating elements, due to the capture and retention of solid particles by soft material.

Предложенная схема выполнения плавающего подшипника 3 гарантирует цементацию его рабочих поверхностей с заданными параметрами при меньших материальных затратах и обеспечении контакта цапфы 2 с вращающейся частью (не показана) гладкими поверхностями. Это исключает сколы цементованных поверхностей цапфы 2 и попадание твердых частиц в полость между вращающимися деталями, как это имеет место в прототипе, а кроме того, обеспечивает значительно большую поверхность контакта между осью (валом) 1, цапфой 2 и вращающимся элементом, что позволит значительно повысить работоспособность как опоры, так и инструмента в целом и снизить стоимость его изготовления.The proposed design of the floating bearing 3 guarantees cementation of its working surfaces with the specified parameters at lower material costs and ensuring contact of the pin 2 with the rotating part (not shown) of smooth surfaces. This eliminates the chips of cemented surfaces of the axle 2 and the ingress of solid particles into the cavity between the rotating parts, as is the case in the prototype, and in addition, provides a significantly larger contact surface between the axis (shaft) 1, the axle 2 and the rotating element, which will significantly increase the operability of both the support and the tool as a whole and reduce the cost of its manufacture.

Claims

1. A method of manufacturing a sliding support, including machining its pins, drilling in them from the side of the loaded part of the blind holes and cementing the pins, characterized in that each pin is made of composite, consisting of at least two elements: the main one in the form of a shaft or an axis and an additional one in the form of a floating bearing, comprising at least two concentrically mounted and rigidly connected bushings, while blind holes for a sleeve with a large diameter are made on the entire inner surface, and for the sleeve with a smaller diameter - on the entire outer surface before the cementation of the bushings, and the distance between the bottom of the blind holes and the corresponding surface of the bushings is chosen equal to - not less than the allowable value of the wear of the sliding bearing.

2. A method of manufacturing a sliding support according to claim 1, characterized in that the floating bearing is made with an additional sleeve of softer material, which is placed between two existing bushings and rigidly connected to them.