RU2477395C1 - Energy-saving sliding bearing - Google Patents
Energy-saving sliding bearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477395C1 RU2477395C1 RU2011144163/11A RU2011144163A RU2477395C1 RU 2477395 C1 RU2477395 C1 RU 2477395C1 RU 2011144163/11 A RU2011144163/11 A RU 2011144163/11A RU 2011144163 A RU2011144163 A RU 2011144163A RU 2477395 C1 RU2477395 C1 RU 2477395C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sliding
- coating
- housing
- sliding bearing
- bearing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиакосмической, нефтедобывающей, нефтеперекачивающей, нефтеобрабатывающей и иных областях промышленности.The invention relates to plain bearings and can be used in aerospace, oil production, oil pumping, oil refining and other industries.
Подшипники скольжения широко известны. При работе подшипники скольжения как опора вала или вращающейся оси воспринимают от них радиальные, осевые и радиально-осевые нагрузки и обеспечивают вращение.Plain bearings are widely known. During operation, plain bearings, as a support for a shaft or a rotating axis, receive radial, axial and radial-axial loads from them and provide rotation.
Подшипник скольжения включает корпус, устанавливаемый на цапфу вала или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, и содержит сопряженные поверхности, между которыми возникает трение.The sliding bearing includes a housing mounted on a shaft journal or axis directly or through a liner or sleeve, and contains mating surfaces between which friction occurs.
Для его уменьшения в подшипниках скольжения используют антифрикционные материалы, такие как сплавы на основе олова, свинца (баббиты), меди (бронзы), железа (серый чугун), цинка или алюминия, пластмассы (Новый политехнический словарь, М., БРЭ 2000, стр.27).To reduce it, plain bearings use antifriction materials, such as alloys based on tin, lead (babbit), copper (bronze), iron (gray cast iron), zinc or aluminum, and plastic (New Polytechnical Dictionary, M., BRE 2000, p. .27).
Известен подшипник скольжения, содержащий втулку, выполненную со сквозными отверстиями, и антифрикционные полимерные вставки, образующие на внутренней поверхности трения втулки выступы высотой, соответствующей толщине антифрикционного слоя. Антифрикционные полимерные вставки закреплены в резьбовых сквозных отверстиях цилиндрической формы (патент РФ №83303, МПК F16C 33/04, опубл. 27.05.2009).Known sliding bearing containing a sleeve made with through holes, and antifriction polymer inserts forming protrusions on the inner surface of the friction of the sleeve with a height corresponding to the thickness of the antifriction layer. Antifriction polymer inserts are fixed in threaded through holes of a cylindrical shape (RF patent No. 83303, IPC F16C 33/04, publ. 27.05.2009).
Известны вкладыши для подшипников скольжения из биметалла с антифрикционным сплавом на алюминиевой основе (патент РФ №2377107, МПК B23K 20/04, опубл. 27.12.2009). Для получения вкладышей используют биметаллические листы или полосы из стали, покрытые антифрикционным составом на алюминиевой основе толщиной более 6,2 мм.Known liners for sliding bearings from bimetal with an antifriction alloy on an aluminum basis (RF patent No. 2377107, IPC B23K 20/04, publ. 27.12.2009). To obtain inserts, bimetallic sheets or strips of steel are used coated with an aluminum-based antifriction compound with a thickness of more than 6.2 mm.
Известна жаростойкая система покрытия, содержащая множество керамических частиц микронного размера из керамического оксида, или керамического карбида, или керамического нитрида, или керамического борида, или силицида металла, или керамического оксикарбида, или керамического оксинитрида и углерода, которая расположена на поверхности спроектированного компонента, выбранного из группы, состоящей из компонента газовой турбины, компонента авиационного двигателя, компонента двигателя внутреннего сгорания и компонента режущего инструмента (патент РФ №2352686, опубл. 20.04.2009).A heat-resistant coating system is known comprising a plurality of micron-sized ceramic particles of ceramic oxide, or ceramic carbide, or ceramic nitride, or ceramic boride, or metal silicide, or ceramic oxycarbide, or ceramic oxynitride and carbon, which is located on the surface of a designed component selected from a group consisting of a gas turbine component, an aircraft engine component, an internal combustion engine component, and a cutting tool component she (RF patent №2352686, publ. 20.04.2009).
Наиболее близким к предложенному является подшипник скольжения, содержащий корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, устанавливаемое на вал или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, которые при установке образуют сопряженные поверхности, в которых при скольжении происходит трение, при этом, по меньшей мере, одна из сопряженных поверхностей имеет антифрикционное покрытие в виде пленочного наноструктурированного дисперсноупрочненного карбида кремния (патент РФ №99558, МПК F16C 33/04, опубл. 20.11.2010). Данное антифрикционное покрытие в виде пленочного наноструктурированного дисперсноупрочненного карбида кремния позволяет получить подшипники скольжения с коэффициентом трения 0,025, что во много раз ниже известных, однако данное покрытие ограниченно может быть использовано при скоростях вращения порядка 50-60 тыс. об/мин и при высоких динамических нагрузках из-за низкой пластичности материала.Closest to the proposed one is a sliding bearing, comprising a housing having a cylindrical bore mounted directly on the shaft or axis or through a liner or sleeve, which upon installation form mating surfaces in which friction occurs during sliding, at least one of the mating surfaces has an antifriction coating in the form of a film nanostructured dispersion hardened silicon carbide (RF patent No. 99558, IPC F16C 33/04, publ. 20.11.2010). This antifriction coating in the form of a film nanostructured dispersion hardened silicon carbide allows you to obtain bearings with a friction coefficient of 0.025, which is many times lower than known, but this coating can be used to a limited extent at speeds of about 50-60 thousand rpm and at high dynamic loads due to the low ductility of the material.
Известные технические решения используют материалы и покрытия, улучшающие какое-либо одно свойство подшипника скольжения, как то: антифрикционные, жаростойкие, износостойкие и т.п.Known technical solutions use materials and coatings that improve any one property of a sliding bearing, such as anti-friction, heat-resistant, wear-resistant, etc.
Подшипники скольжения с покрытиями, которые бы комплексно улучшали эксплуатационные характеристики подшипников скольжения, не выявлены.Coated plain bearings that would comprehensively improve the performance of plain bearings have not been identified.
В основу изобретения положена задача комплексного улучшения эксплуатационных характеристик подшипников скольжения. Технический результат изобретения - одновременное существенное снижение коэффициента трения, повышения износостойкости, твердости, термической стабильности, жаропрочности, что приведет в конечном результате к повышению энергоэффективности машин, отдельных производств, отраслей и экономики в целом.The basis of the invention is the task of comprehensively improving the operational characteristics of plain bearings. The technical result of the invention is a simultaneous substantial decrease in the coefficient of friction, increased wear resistance, hardness, thermal stability, heat resistance, which will ultimately lead to increased energy efficiency of machines, individual industries, industries and the economy as a whole.
Поставленная задача решается тем, что в подшипнике скольжения, включающем корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, их поверхности скольжения имеют покрытие на основе наноструктурного дисперсно-упрочненного реакционно-спеченного карбида кремния с волокнами нитрида кремния и карбонитрида титана и квазикристаллами структурной схемы алюминия, меди и магния типа Al6Mg4Cu при следующем содержании компонентов в покрытии, мас.%:The problem is solved in that in the sliding bearing, including the housing and mounted on the housing, at least one sliding element, at least their sliding surfaces are coated on the basis of nanostructured dispersion-strengthened reaction-sintered silicon carbide with silicon nitride fibers and titanium carbonitride and quasicrystals of the structural diagram of aluminum, copper and magnesium of the type Al 6 Mg 4 Cu with the following content of components in the coating, wt.%:
Известно, что волокна нитрида кремния и карбонитрида титана обладают повышенной прочностью и придают композиционному материалу повышенный уровень прочностных и вязких характеристик, что значительно влияет на их ударную прочность и упругие характеристики.It is known that fibers of silicon nitride and titanium carbonitride have increased strength and give the composite material an increased level of strength and viscous characteristics, which significantly affects their impact strength and elastic characteristics.
Известно также, что квазикристаллы - новый класс твердых тел с парадоксальной с точки зрения классической кристаллографии структурой.It is also known that quasicrystals are a new class of solids with a structure paradoxical in terms of classical crystallography.
Квазикристаллы позволяют получить материалы с необычными новыми свойствами (см., например, энциклопедию Википедия, http://ru.wikipedia.org/wiki/Квазикристаллы).Quasicrystals make it possible to obtain materials with unusual new properties (see, for example, the Wikipedia encyclopedia, http://ru.wikipedia.org/wiki/ Quasicrystals).
Для изготовления энергосберегающего подшипника скольжения согласно изобретению карбид кремния и квазикристаллы структурной системы: алюминия (Al), меди (Cu) и магния (Mg), измельчают до наноструктурных размеров известным образом, например вихревым виброакустическим методом (см. Федеральный интернет-портал «Нанотехнологии и наноматериалы», сайт http://portalnano.ru), затем добавляют волокна нитрида кремния и карбонитрида титана. При этом процентное содержание карбида кремния от 75 до 80%, волокна нитрида кремния от 5 до 8%, волокна карбонитрида титана от 2 до 5% и квазикристаллы Al6Mg4Cu от 7 до 18%. Полученный материал в виде порошка наноразмерного диапазона наносят на поверхность известными методами: или холодного газодинамического напыления, или газодетанционного напыления. Толщина слоя полученного покрытия может варьироваться в зависимости от назначения от 5 мкм до 1 мм.To produce an energy-saving sliding bearing according to the invention, silicon carbide and quasicrystals of the structural system: aluminum (Al), copper (Cu) and magnesium (Mg) are crushed to nanostructured dimensions in a known manner, for example, by a vortex vibroacoustic method (see the Federal Internet portal "Nanotechnology and nanomaterials ”, site http://portalnano.ru), then fibers of silicon nitride and titanium carbonitride are added. The percentage of silicon carbide from 75 to 80%, silicon nitride fibers from 5 to 8%, titanium carbonitride fibers from 2 to 5% and Al 6 Mg 4 Cu quasicrystals from 7 to 18%. The resulting material in the form of a powder of the nanoscale range is applied to the surface by known methods: either cold gas-dynamic spraying, or gas-spraying spraying. The thickness of the layer of the obtained coating may vary depending on the purpose from 5 μm to 1 mm.
Покрытие не требует дополнительной физико-химической обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др).The coating does not require additional physico-chemical treatment (laser, ultrasound, etching in acids, etc.).
Многофункциональное покрытие предложенного энергосберегающего подшипника скольжения позволяет получать подшипники скольжения с коэффициентом трения от 0,015 до 0,1, модулем упругости материала покрытия от 350 до 400 ГПа, твердостью от 80 до 90 (HRc), прочностью до 1800 МПа. Свойства материала многофункционального покрытия энергосберегающего подшипника в зависимости от процентного содержания ингредиентов представлены в таблице.The multifunctional coating of the proposed energy-saving sliding bearing allows one to obtain sliding bearings with a friction coefficient from 0.015 to 0.1, a modulus of elasticity of the coating material from 350 to 400 GPa, hardness from 80 to 90 (HRc), and strength up to 1800 MPa. The material properties of the multifunctional coating of an energy-saving bearing, depending on the percentage of ingredients, are presented in the table.
Стабильность свойств зафиксирована в диапазоне рабочих температур от -50 до +1200°С.The stability of the properties is fixed in the range of operating temperatures from -50 to + 1200 ° C.
При разработке подшипника скольжения обычно учитывается назначение узла трения путем установления влияния определяющего параметра на коэффициент трения и интенсивность изнашивания, и в соответствии с этим покрытия соответственно являются антифрикционными, жаростойкими, износостойкими и т.п.When designing a sliding bearing, the purpose of the friction unit is usually taken into account by establishing the influence of the determining parameter on the friction coefficient and wear rate, and in accordance with this, the coatings are respectively antifriction, heat-resistant, wear-resistant, etc.
Снижение коэффициента трения до 0,015-0,15 подтверждает, что заявленное покрытие является антифрикционным.A decrease in the coefficient of friction to 0.015-0.15 confirms that the claimed coating is antifriction.
Стабилизация свойств в указанном интервале температур (от -50 до +1200°С) и достижение указанной +1200°С показывает, что это заявленное покрытие является жаропрочным покрытием.The stabilization of properties in the specified temperature range (from -50 to + 1200 ° C) and the achievement of the specified + 1200 ° C shows that this claimed coating is a heat-resistant coating.
Стабильность свойств в диапазоне рабочих температур от -50 до +1200°С подтверждает термическую стабильность заявленного покрытия.The stability of the properties in the range of operating temperatures from -50 to + 1200 ° C confirms the thermal stability of the claimed coating.
Как видно из представленных данных, покрытие согласно изобретению имеет достаточную прочность (1500 МПа) при высоком модуле упругости (400 ГПа), а повышенная твердость (80-90 HRc) подтверждает эрозионную стойкость, что позволяет подшипнику скольжения противостоять изнашиванию. Коэффициент увеличения износостойкости в сравнении со сталью равен 20.As can be seen from the data presented, the coating according to the invention has sufficient strength (1500 MPa) with a high modulus of elasticity (400 GPa), and an increased hardness (80-90 HRc) confirms erosion resistance, which allows the sliding bearing to withstand wear. The coefficient of increase in wear resistance in comparison with steel is 20.
Таким образом, заявленное многофункциональное покрытие комплексно улучшает свойства подшипников, что в конечном счете позволяет считать его энергосберегающим, т.к. затраты на преодоление трения приблизительно в 20 раз меньше, чем у подшипников, изготовленных из легированных сталей.Thus, the claimed multifunctional coating comprehensively improves the properties of the bearings, which ultimately allows us to consider it energy-saving, because the cost of overcoming friction is approximately 20 times less than that of bearings made of alloy steels.
Энергосберегающий подшипник скольжения согласно изобретению в целом позволяет снизить энергетические затраты на трение и увеличить ресурс работы подшипника в несколько раз, что позволяет использовать его для различных узлов и механизмов, работающих в широком температурном диапазоне с высокими осевыми и радиальными нагрузками и в окислительной и эрозионной среде.The energy-saving sliding bearing according to the invention as a whole allows one to reduce the energy cost of friction and increase the service life of the bearing several times, which allows it to be used for various components and mechanisms operating in a wide temperature range with high axial and radial loads and in an oxidizing and erosive environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011144163/11A RU2477395C1 (en) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | Energy-saving sliding bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011144163/11A RU2477395C1 (en) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | Energy-saving sliding bearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2477395C1 true RU2477395C1 (en) | 2013-03-10 |
Family
ID=49124234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011144163/11A RU2477395C1 (en) | 2011-11-01 | 2011-11-01 | Energy-saving sliding bearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477395C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578840C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-03-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Sliding bearing with nanostructured functional-gradient antifriction coating |
RU2647021C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Gas turbine engine inter-rotor support |
CN111140637A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-12 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | Transmission mechanism and preparation method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1696771A1 (en) * | 1986-07-22 | 1991-12-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Герметичных И Скважинных Насосов | Plain bearing |
US5851317A (en) * | 1993-09-27 | 1998-12-22 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Composite material reinforced with atomized quasicrystalline particles and method of making same |
RU2361128C2 (en) * | 2006-08-02 | 2009-07-10 | Миба Гляйтлагер Гмбх | Anti-friction layer for bearing element |
RU99558U1 (en) * | 2010-06-16 | 2010-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | SLIDING BEARING |
RU109242U1 (en) * | 2011-05-13 | 2011-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | MULTI-FUNCTIONAL COVERED BEARING |
-
2011
- 2011-11-01 RU RU2011144163/11A patent/RU2477395C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1696771A1 (en) * | 1986-07-22 | 1991-12-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Герметичных И Скважинных Насосов | Plain bearing |
US5851317A (en) * | 1993-09-27 | 1998-12-22 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Composite material reinforced with atomized quasicrystalline particles and method of making same |
RU2361128C2 (en) * | 2006-08-02 | 2009-07-10 | Миба Гляйтлагер Гмбх | Anti-friction layer for bearing element |
RU99558U1 (en) * | 2010-06-16 | 2010-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | SLIDING BEARING |
RU109242U1 (en) * | 2011-05-13 | 2011-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | MULTI-FUNCTIONAL COVERED BEARING |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578840C1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-03-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Sliding bearing with nanostructured functional-gradient antifriction coating |
RU2647021C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-03-13 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Gas turbine engine inter-rotor support |
CN111140637A (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-12 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | Transmission mechanism and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7662472B2 (en) | Plain bearing | |
US20120128284A1 (en) | Slide bearing, a manufacturing process and an internal combustion engine | |
Babu et al. | Review of journal bearing materials and current trends | |
EP1785503A2 (en) | Method for applying a low coefficient of friction coating | |
US10066670B2 (en) | Plain bearing composite material | |
Bobzin et al. | Coating bores of light metal engine blocks with a nanocomposite material using the plasma transferred wire arc thermal spray process | |
CN111334689B (en) | Graphene reinforced aluminum-based material, preparation method thereof, aluminum alloy part and compressor | |
RU2477395C1 (en) | Energy-saving sliding bearing | |
RU109242U1 (en) | MULTI-FUNCTIONAL COVERED BEARING | |
Bin et al. | Tribological behavior and mechanisms of graphite/CaF2/TiC/Ni-base alloy composite coatings | |
CN103060799A (en) | Material for improving self-lubricating and wear-resisting performances of titanium alloy surface and application for same | |
Li et al. | Wear characteristics of Mo-W-type hot-work steel at high temperature | |
RU99558U1 (en) | SLIDING BEARING | |
Carvalho et al. | Improvement on Sliding Wear Behavior of Al/Cast Iron Tribopair by CNT's Reinforcement of an Al Alloy | |
Stephan et al. | Investigation of the coating of hydrodynamic plain bearing contact surfaces by means of Extreme High-Speed Laser Material Deposition (EHLA) | |
RU2578840C1 (en) | Sliding bearing with nanostructured functional-gradient antifriction coating | |
RU2485365C1 (en) | Sliding bearing with nanostructured antifriction metal ceramic matrix coating | |
RU2476736C1 (en) | Sliding bearing with nanostructured antifriction ceramic coating | |
US20220220920A1 (en) | Piston ring groove insert and methods of making | |
CN102748380A (en) | High-speed water bearing structure with micro-arc oxidation film layer | |
CN201615140U (en) | Sliding bearing | |
Bhoi et al. | Promise of Self-lubricating Aluminum-Based Composite Material | |
EP1580445B1 (en) | Transmission component of a metal matrix composite material | |
JPH04331817A (en) | Sliding bearing having composite plating film | |
WO2015025576A1 (en) | Electric air flow control device for internal combustion engines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171102 |