RU2741972C2 - Способ изготовления подшипника скольжения - Google Patents
Способ изготовления подшипника скольжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741972C2 RU2741972C2 RU2017128358A RU2017128358A RU2741972C2 RU 2741972 C2 RU2741972 C2 RU 2741972C2 RU 2017128358 A RU2017128358 A RU 2017128358A RU 2017128358 A RU2017128358 A RU 2017128358A RU 2741972 C2 RU2741972 C2 RU 2741972C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manufacturing
- bearing
- open pores
- sliding bearing
- copper
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к деталям машин, в частности к способам изготовления и конструкциям подшипников, и может быть использовано при изготовлении подшипников скольжения на машиностроительных заводах. Способ изготовления подшипника скольжения, содержащий заполнение антифрикционного материала в обойму подшипника, заключается в том, что в обойму подшипника запрессовывают углерод-углеродный композиционный материал, затем поверхностный слой этого материала, содержащий открытые поры, насыщают медью электролитическим способом на глубину открытых пор. Технический результат: создание способа изготовления подшипника скольжения с оптимальными параметрами качества, надежности, долговечности и работоспособности. 3 ил.
Description
Изобретение относится к деталям машин, в частности к способам изготовления и конструкциям подшипников и может быть использовано при изготовлении подшипников скольжения на машиностроительных заводах.
Подшипник скольжения (ПС) - образует узел машины двумя деталями, причем одна из них является неподвижной. К ПС предъявляются определенные требования, среди которых наиболее существенные следующие: низкое трение; минимальное биение; высокая надежность; долговечность; неизменность параметров во времени и в зависимости от внешних условий и т.д.
Известны подшипники скольжения, содержащие элемент скольжения (ЭС) выполненный в виде единого цилиндра двух различных диаметров, изготовленные из материала с невысоким коэффициентом трения, например, содержащим обойму из синтетической смолы, заливку материала в эту обойму (см. патент №2361127, бюл. №19, опубл. 10.07.2009 г.).
Однако такой подшипник скольжения не является надежным и долговечным из-за сложной конструкции и применяемого материала.
Необходимость применения новых самосмазывающихся материалов в тяжелонагруженных узлах трения технологического оборудования характеризуется следующими условиями работ: труднодоступность узлов для периодического обслуживания; высокой трудоемкостью, периодичностью смазочных операций при техническом обслуживании (ТО); зачастую большим количеством смазываемых узлов (на валочно-пакетирующей машине ЛП-18 ежесменно необходимо смазывать 36 точек смазки) или большой протяженностью механизмов (конвейеры); эксплуатацией машин и механизмов преимущественно на открытом воздухе, в контакте с влагой, водой, пылью, абразивносодержащими средами, древесиной; широким диапазоном температур; повышенными требованиями к защите окружающей среды и пожароопасности.
Известны также подшипники скольжения из сталеполимерных материалов толщиной стенок в пределах 2,0-3,4 мм (см. «Лесоэксплуатация и лесосплав», Обзорная информация. Выпуск 2. Совершенствование материалов и конструкций узлов лесопромышленного оборудования. М., ВНИПИЭИлеспром, 1987, с. 21, 2 абз. сверху).
Однако известный подшипник скольжения имеет ряд ограничений по применению, так как большая толщина нецелесообразна в виду деформаций из-за перекосов осей и втулок, что приводит к неисправностям техники.
Технической задачей является создание способа изготовления подшипника скольжения с оптимальными параметрами качества, надежности, долговечности и работоспособности.
Поставленная техническая задача решается тем, что подшипник скольжения изготавливают способом заполнения антифрикционного материала в обойму подшипника, причем в обойму подшипника запрессовывают углерод-углеродный композиционный материал (УУКМ), затем поверхностный слой этого материала, содержащий открытые поры, насыщают медью электролитическим способом на глубину открытых пор.
Применение антифрикционных самосмазывающихся углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) позволяет повысить показатели качества, надежности и долговечности машин и агрегатов, уменьшить затраты на их ремонт и техническое обслуживание. Такие свойства новых материалов, как высокая износостойкость без введения смазочного материала, низкий коэффициент трения (менее 0,1), работоспособность в широком диапазоне температур (-50 - +200°С), высокая статическая и динамическая несущая способность (более 100 МПа), прирабатываемость, демпфирующая способность, удовлетворительные акустические и вибрационные характеристики делают перспективными их использование во многих тяжелонагруженных узлах промышленного и технологического оборудования. Антифрикционные самосмазывающиеся материалы позволяют значительно снизить трудоемкость изготовления узлов и деталей благодаря применению малоотходных или безотходных прогрессивных технологий. Использование материалов с композиционной и комбинированной структурой дает возможность уменьшить массу и размеры узлов и деталей машин, сэкономить большое количество смазочных материалов, цветные металлы, легированные стали и другие материалы, что позволит упростить конструкцию узлов и агрегатов. Прессовые соединения должны обладать прочностью, чтобы выдерживать возникающие при работе нагрузки (осевые, крутящий момент, вибрации.
Прочность и относительная неподвижность соединений деталей с натягом обеспечивается силами трения, которые зависят от давления, определяемого натягом. Сборка соединений с натягом может осуществляться под действием осевой силы, создаваемой прессом, или с термовоздействием - нагревом охватывающей или с охлаждением охватываемой детали. Применяют также гидропрессовую сборку, при которой деформация деталей соединения достигается подачей в зону сопряжения масла под высоким давлением через специальные канавки при одновременном действии осевой силы.
Под прочностью соединения с натягом понимается способность сопротивляться осевому сдвигу и повороту сопрягаемых деталей, когда они находятся под действием осевой нагрузки, вращающего и изгибающего моментов. Расчет соединения выполняется в следующей последовательности: определяют передаваемый соединением вращающий момент (Н⋅мм) по формуле:
где d - диаметр сопряжения, мм;
L - длина сопряжения, мм;
ƒ - коэффициент трения сопряженной пары при относительном вращении;
Ру - удельное давление на контактной поверхности сопряженной пары, МПа:
где δэ - эффективные диаметральный натяг в мм, принимаемый меньше измеренного натяга δи ввиду смятия и срезания шероховатостей при запрессовке:
δэ=δи-1,2(RZ1+RZ2),
где RZ1 и RZ2 - параметры шероховатости охватывающей и охватываемой поверхностей;
Е1, Е2 - модули упругости материалов сопрягаемых деталей, МПа;
С1, С2 - коэффициенты для охватывающей и охватываемой деталей соответственно:
где D - наружный диаметр охватывающей детали, мм;
d0 - диаметр отверстия в охватываемой детали, мм;
d - диаметр сопряжения, мм;
μ1, μ2 - коэффициенты Пуассона стали и УУКМ соответственно.
Таким образом, усилие запрессовки связано с материалом деталей (коэффициент трения, упругие свойства) с натягом и размерами сопрягаемых поверхностей.
Для определения толщины УУКМ в подшипниках скольжения технологического оборудования необходимо учитывать ряд специфических особенностей УУКМ, таких как, высокий уровень анизотропии и неоднородность материала. Перечисленные особенности не позволяют в данном случае использовать результаты, полученные применительно к конструкциям, выполненным из изотропных материалов (в частности металлов).
Анализ напряженно-деформированного состояния вала и втулки требует решения контактной задачи. В рассматриваемом случае, поскольку модуль Юнга стали, равный 2×105 МПа, на порядок превышает модуль Юнга УУКМ в кольцевом направлении и на два порядка в радиальном направлении, можно считать, что ось (вал) и внешняя металлическая оболочка являются абсолютно жесткими.
Условная схема конструкции, которая используется при проведении анализа, представлена на фиг. 1.
Предполагается, что по внешнему контуру втулка жестко заделана. При анализе напряженно-деформированного состояния считается, что втулка находится в условиях плоского деформированного состояния. Обозначим через Δа зазор между валом и втулкой. Уравнения равновесия втулки в цилиндрической системе координат имеет следующий вид:
Здесь σr, σθ, τrθ - радиальное, кольцевое и сдвиговое напряжения соответственно.
Граничные условия имеют вид:
на внешней поверхности
где Ur, Uθ - радиальное и кольцевое перемещения.
на внутренней поверхности, пренебрегая касательными напряжениями в зоне контакта вала и втулки, имеем:
Связь между напряжениями и деформациями для углеродного материала, образованного намоткой углеродного наполнителя на оправку имеет вид (с учетом плоского деформированного состояния):
где , a ij - коэффициенты податливости материала втулки, которые выражаются через технические (упругие) постоянные по формулам:
Остальные компоненты матрицы a ij равны нулю.
Здесь Er, Еθ, Ez - модули Юнга материала втулки в радиальном, кольцевом и осевом направлениях соответственно;
νrθ, νrz, νθz - коэффициенты Пуассона;
Grθ - модуль сдвига в плоскости rθ.
Напряженно-деформированное состояние втулки полностью определяется при решении задачи теории упругости (4)-(8). Однако, материал УУКМ после запрессовки имеет на поверхностном слое открытые поры по всей окружности, поэтому их заполнение медью электролитическим способом на глубину открытых пор является эффективным. Химический процесс меднения показан на фиг. 2; типовая ванна для нанесения гальванических покрытий показана на фиг. 3.
Приготовление растворов электролита. Для осаждения подслоя меди на детали используется пирофосфатный электролит. Этот электролит приготавливается следующим способом.
CuSO4×5H2O - Сульфат меди (70-90 г/л).
K4P2O7 - Пирофосфат калия (350 г/л).
Кислота лимонная 20 г/л.
Электролиз ведется при температуре 35-40°С, iк - 0,8-1,7 А/дм2, рН - 8,3-8,5. Анод - медь. При нанесении покрытий на УУКМ следует загружать детали в электролит под током. Кроме того, в начале электролиза необходима повышенная плотность тока (1,0-1,5 А/дм2) в течение 20-50 сек. С увеличением концентрации свободных ионов Р2О7 4- улучшается сцепление медных осадков с основой.
Для приготовления электролита сначала к теплому (температура 30-40°С) раствору CuSO4 добавляют раствор K4P2O7 в количестве, необходимом для образования Cu2P2O7 по реакции:
2CuSO4+K4P2O7=Cu2P2O7+2K2SO4.
Полученный осадок фильтруют и промывают до полного удаления ионов SO4 2-, после чего в избытке добавляют K4P2O7. В результате образуются комплексные ионы [Cu(P2O7)]2- и [Cu(P2O7)2]6-, которые существуют при рН 7,5-9,5.
Введение в электролит лимонной кислоты, NH4OH и других добавок улучшает работу анодов и способствует повышению допустимой плотности тока при относительно высоком выходе меди по току (близок к 100%). Открытые поры и микропоры в процессе проведения электролиза закрываются полностью, образуя омедненную поверхность с достаточно низким коэффициентом трения.
Применение подшипников скольжения на основе УУКМ в узлах трения промышленного оборудования позволяет решить следующие положительные результаты:
- уменьшить число точек смазки или увеличить периодичность смазывания многих узлов машин при техническом обслуживании;
- сократить расход смазочных материалов;
- заменить подшипники качения на подшипники скольжения из УУКМ в некоторых узлах машин;
- уменьшить трудоемкость технического обслуживания и ремонта машин и оборудования;
- повысить износостойкость и надежность узлов трения;
- уменьшить шум, визг и вибрации в машинах;
- уменьшить стоимость, металлоемкость и массу машин;
- повысить качество выпускаемой продукции;
- повысить производительность оборудования за счет увеличения нагрузочных и скоростных режимов его эксплуатации.
Claims (1)
- Способ изготовления подшипника скольжения, содержащий заполнение антифрикционного материала в обойму подшипника, отличающийся тем, что в обойму запрессовывают углерод-углеродный композиционный материал, затем поверхностный слой этого материала, содержащий открытые поры, насыщают медью электролитическим способом на глубину открытых пор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128358A RU2741972C2 (ru) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Способ изготовления подшипника скольжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017128358A RU2741972C2 (ru) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Способ изготовления подшипника скольжения |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017128358A RU2017128358A (ru) | 2019-02-08 |
RU2017128358A3 RU2017128358A3 (ru) | 2020-10-01 |
RU2741972C2 true RU2741972C2 (ru) | 2021-02-01 |
Family
ID=65270765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017128358A RU2741972C2 (ru) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Способ изготовления подшипника скольжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2741972C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1079034A (zh) * | 1993-02-11 | 1993-12-01 | 李安国 | 无油润滑高转速复合轴承材料 |
RU2006706C1 (ru) * | 1991-09-02 | 1994-01-30 | Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов | Подшипник скольжения на основе углерода |
RU52956U1 (ru) * | 2005-10-05 | 2006-04-27 | Илья Александрович Буяновский | Алмазоподобное антифрикционное покрытие |
RU2361127C2 (ru) * | 2003-03-25 | 2009-07-10 | Оилс Корпорэйшн | Подшипник скольжения для стойки подвески |
-
2017
- 2017-08-08 RU RU2017128358A patent/RU2741972C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2006706C1 (ru) * | 1991-09-02 | 1994-01-30 | Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов | Подшипник скольжения на основе углерода |
CN1079034A (zh) * | 1993-02-11 | 1993-12-01 | 李安国 | 无油润滑高转速复合轴承材料 |
RU2361127C2 (ru) * | 2003-03-25 | 2009-07-10 | Оилс Корпорэйшн | Подшипник скольжения для стойки подвески |
RU52956U1 (ru) * | 2005-10-05 | 2006-04-27 | Илья Александрович Буяновский | Алмазоподобное антифрикционное покрытие |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017128358A3 (ru) | 2020-10-01 |
RU2017128358A (ru) | 2019-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201461740U (zh) | 一种双金属挤压衬套 | |
CN201116568Y (zh) | 一种自润滑向心关节轴承 | |
Tarelnyk et al. | New method of friction assemblies reliability and endurance improvement | |
JP5735363B2 (ja) | 燐酸塩皮膜冷間圧造用のステンレス鋼線及びそれを利用した直結ネジ | |
CN103388623B (zh) | 自润滑轴承及其生产工艺 | |
Djordjevic et al. | Comparative study of an environmentally friendly lubricant with conventional lubricants in strip ironing test | |
CN201507644U (zh) | 高性能、高可靠性及长寿命液压缸 | |
RU2741972C2 (ru) | Способ изготовления подшипника скольжения | |
CN104763740A (zh) | 一种自润滑式关节轴承 | |
RU103110U1 (ru) | Соединительный шарнир гарнитуры стрелочного электропривода | |
RU2450893C1 (ru) | Соединительный шарнир гарнитуры стрелочного электропривода | |
CN106351955A (zh) | 卷取轴半瓦衬套及其制备工艺 | |
CN203979145U (zh) | 一种具有黑色复合涂层的轴瓦 | |
CN105508431A (zh) | 四点接触球轴承及其制造工序 | |
RU184324U1 (ru) | Втулка для подвижных соединений стрелочной гарнитуры | |
RU112303U1 (ru) | Модуль подшипниковый скольжения пинуса (варианты) | |
CN203395020U (zh) | 自润滑轴承 | |
RU184722U1 (ru) | Ось подвижного соединения стрелочной гарнитуры стрелочного электропривода | |
CN219413271U (zh) | 一种耐磨损汽车铜套 | |
CN202194944U (zh) | 带法兰的高强度钢基铜合金轴套 | |
CN202451604U (zh) | 赛车发动机专用改进型轴瓦 | |
CN204692323U (zh) | 一种潜伏式固体润滑圆柱滚子轴承 | |
CN216642808U (zh) | 一种铝基固定座与铜基内衬的滑动轴承组件 | |
CN202144836U (zh) | 一种高精度高分子材料制成的滚子轴承保持架 | |
CN214304875U (zh) | 一种耐冲击的无油轴承 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201202 |