RU2812870C1 - Anti-friction polymatrix composite - Google Patents
Anti-friction polymatrix composite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812870C1 RU2812870C1 RU2023128697A RU2023128697A RU2812870C1 RU 2812870 C1 RU2812870 C1 RU 2812870C1 RU 2023128697 A RU2023128697 A RU 2023128697A RU 2023128697 A RU2023128697 A RU 2023128697A RU 2812870 C1 RU2812870 C1 RU 2812870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- acetal resin
- antifriction
- polymer elements
- friction
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 21
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011354 acetal resin Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 13
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 abstract description 4
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 11
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 11
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 102220057728 rs151235720 Human genes 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к полимерным композитным материалам антифрикционного назначения и может быть использовано для изготовления узлов трения в машиностроении.The invention relates to polymer composite materials for antifriction purposes and can be used for the manufacture of friction units in mechanical engineering.
Известны полимерные полиматричные материалы для подшипников скольжения, содержащие армированный волокном эпоксидный композит с заформованной в него системой фторопластовых цилиндрических элементов, расположенных так, что они охватывают равномерно всю поверхность трения антифрикционного композита (RU 2321782, кл. F16C 33/04). Композит состоит из эпоксидной и фторопластовых матриц, интегрированных в единый композит.Polymer polymatrix materials for sliding bearings are known, containing a fiber-reinforced epoxy composite with a system of fluoroplastic cylindrical elements molded into it, arranged so that they evenly cover the entire friction surface of the antifriction composite (RU 2321782, class F16C 33/04). The composite consists of epoxy and fluoroplastic matrices integrated into a single composite.
Известный композит при армировании эпоксидной матрицы углеродным волокном типа УКН 3000 или УКН-М-6К обеспечивает высокую нагрузочную способность вкладыша подшипника скольжения до 250 МПа, при этом коэффициент сухого трения по стали составляет 0,07-0,09 при площади фторопластовых элементов от 20 до 50% от общей площади трения.The well-known composite, when reinforcing the epoxy matrix with carbon fiber type UKN 3000 or UKN-M-6K, provides a high load capacity of the sliding bearing shell of up to 250 MPa, while the coefficient of dry friction on steel is 0.07-0.09 with an area of fluoroplastic elements from 20 to 50% of the total friction area.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является вкладыш подшипника скольжения по патенту RU 2803475, кл. F16C 33/04, выполненный из армированного углеродным волокном эпоксидного пластика с заформованной в него заподлицо системой фторопластовых цилиндрических элементов, расположенных так, что они охватывают равномерно всю поверхность трения вкладыша, а эпоксидный углепластик вкладыша содержит внутренний слой трения из углепластика, намотанного на эпоксидном связующем с содержанием (15-20) % по массе мелкодисперсного дисульфида молибдена или вольфрама с заформованной в него заподлицо системой фторопластовых элементов. Вкладыш подшипников скольжения прототипа позволяет получить прочность при сжатии до 300 МПа с реализацией коэффициента сухого трения около 0,05.The closest in technical essence to the claimed object is the sleeve bearing according to patent RU 2803475, cl. F16C 33/04, made of carbon fiber-reinforced epoxy plastic with a flush-molded system of fluoroplastic cylindrical elements arranged so that they uniformly cover the entire friction surface of the liner, and the epoxy carbon fiber liner contains an internal friction layer made of carbon fiber, wound on an epoxy binder with containing (15-20)% by weight of finely dispersed molybdenum or tungsten disulfide with a system of fluoroplastic elements molded flush into it. The prototype sliding bearing shell makes it possible to obtain a compressive strength of up to 300 MPa with a dry friction coefficient of about 0.05.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение коэффициента трения с одновременным повышением нагрузочной способности изделий из заявляемого антифрикционного композита за счет применения дисперсно-наполненной дисульфидом молибдена или вольфрама ацетальной смолы с прочностью при сжатии до 100 МПа для системы полимерных элементов, равномерно заформованных в углепластиковый каркас с реализацией в композите прочности при сжатии до 350 МПа.The technical problem to be solved by the invention is to reduce the coefficient of friction while simultaneously increasing the load capacity of products made from the inventive antifriction composite through the use of dispersed molybdenum or tungsten disulfide-filled acetal resin with a compressive strength of up to 100 MPa for a system of polymer elements uniformly molded into carbon fiber frame with compressive strength of up to 350 MPa in the composite.
Поставленная задача решается тем, что заформованная в эпоксидном углепластике система полимерных элементов из ацетальной смолы содержит (5÷10) % по массе дисульфида молибдена или вольфрама.The problem is solved by the fact that the system of polymer elements made of acetal resin molded in epoxy carbon fiber contains (5÷10)% by mass of molybdenum or tungsten disulfide.
Повышение эксплуатационной надежности изделий из заявляемого композита достигается за счет повышения нагрузочной способности до 17% и уменьшения коэффициента сухого трения до 0,04÷0,05, что способствует повышению износостойкости пары трения и ресурса узла.Increasing the operational reliability of products made from the inventive composite is achieved by increasing the load capacity to 17% and reducing the dry friction coefficient to 0.04÷0.05, which helps to increase the wear resistance of the friction pair and the service life of the unit.
Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:Distinctive features of the proposed technical solution are:
- выполнение разных матриц слоя трения композита дисперсно-наполненных дисульфидом молибдена;- making different matrices of the composite friction layer dispersedly filled with molybdenum disulfide;
- выполнение равномерно заформованных в углепластиковый каркас полимерных элементов из ацетальной смолы с содержанием мелкодисперсного дисульфида молибдена (5÷10) % по массе от ацетальной смолы;- making polymer elements uniformly molded into a carbon fiber frame from acetal resin containing finely dispersed molybdenum disulfide (5÷10)% by weight of the acetal resin;
- обеспечение объемного сжатия, при работе пары трения, элементов из менее деформируемой, по сравнению с фторопластом, ацетальной смолы в жестком углепластиковом каркасе с обеспечением более высокой прочности при сжатии композита.- ensuring volumetric compression, during the operation of a friction pair, of elements made of less deformable, compared to fluoroplastic, acetal resin in a rigid carbon fiber frame, ensuring higher compressive strength of the composite.
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Решение неочевидно, является результатом НИОКР по разработке композитных материалов для высоконагруженных подшипников скольжения для узлов сухого трения в судостроении, энергетическом машиностроении.A single set of new essential features with common known ones provides a solution to the problem and characterizes the proposed technical solution with significant differences compared to the known level of technology and analogues. The solution is not obvious, it is the result of R&D on the development of composite materials for highly loaded sliding bearings for dry friction units in shipbuilding and power engineering.
Описание чертежей и предпочтительного варианта осуществления изобретенияDescription of the drawings and preferred embodiment of the invention
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображен продольный разрез вкладыша из антифрикционного полиматричного композита с коническими полимерными элементами, на фиг. 2 - поперечный, на фиг. 3 - продольный разрез вкладыша из антифрикционного полиматричного композита с полимерными элементами в форме ромбических пирамид, на фиг. 4 изображена изометрия варианта исполнения с полимерными элементами в форме ромбических пирамид, на фиг. 5 - зависимости коэффициента трения и прочности при сжатии антифрикционного полиматричного композита от содержания дисульфида молибдена в ацетальной смоле полимерных элементов.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a longitudinal section of an insert made of an antifriction polymatrix composite with conical polymer elements; Fig. 2 - transverse, in Fig. 3 is a longitudinal section of a liner made of an antifriction polymatrix composite with polymer elements in the shape of rhombic pyramids; FIG. 4 shows an isometric view of an embodiment with polymer elements in the shape of rhombic pyramids; FIG. 5 - dependence of the coefficient of friction and compressive strength of the antifriction polymatrix composite on the content of molybdenum disulfide in the acetal resin of the polymer elements.
Вкладыш из антифрикционного полиматричного композита содержит установленный в обойме 1 силовой слой 2 и слой трения 3, в котором заформованы полимерные конические элементы 4, фиг. 1, 2 или полимерные элементы в форме ромбических пирамид 4, фиг. 3. На фиг. 4 показана изометрия вкладыша с размещением полимерных элементов из ацетальной смолы с содержанием 5-10% по массе дисульфида молибдена. Толщина слоя трения композита выполнена из углепластика с содержанием в эпоксидном связующем до 15% по массе дисульфида молибдена, а полимерные элементы из ацетальной смолы содержат (5-10)%) по массе дисульфида молибдена. Силовой слой композита 2 выполнен на эпоксидном связующем с реализацией более высокой прочности композита.An insert made of an antifriction polymatrix composite contains a power layer 2 installed in a cage 1 and a friction layer 3, in which polymer conical elements 4 are molded, Fig. 1, 2 or polymer elements in the form of rhombic pyramids 4, FIG. 3. In FIG. Figure 4 shows the isometry of the liner with the placement of polymer elements made of acetal resin containing 5-10% by weight of molybdenum disulfide. The thickness of the friction layer of the composite is made of carbon fiber containing up to 15% by weight of molybdenum disulfide in the epoxy binder, and polymer elements made of acetal resin contain (5-10)%) by weight of molybdenum disulfide. The strength layer of composite 2 is made on an epoxy binder to ensure higher strength of the composite.
Выполнение полимерных антифрикционных элементов в композите из ацетальной смолы с прочностью при сжатии до 100 МПа (для сравнения у фторопласта 4 до 40 МПа) с высоким модулем упругости - до 3000 МПа позволяет получить в сетчатой структуре композита прочность при сжатии до 350 МПа, а наличие (5-10) % дисульфида молибдена в ацетальной смоле позволяет получить низкий коэффициент трения (0,045-0,05) композита при сухом трении. Зависимости прочности и коэффициента трения композита от содержания дисульфида молибдена на фиг. 5 показывают возможность оптимизации свойств композита с реализацией минимального коэффициента трения с высокой прочностью при сжатии композита.Making polymer antifriction elements in a composite of acetal resin with a compressive strength of up to 100 MPa (for comparison, fluoroplastic has 4 to 40 MPa) with a high elastic modulus of up to 3000 MPa makes it possible to obtain a compressive strength of up to 350 MPa in the mesh structure of the composite, and the presence of ( 5-10)% molybdenum disulfide in acetal resin makes it possible to obtain a low coefficient of friction (0.045-0.05) of the composite during dry friction. The dependences of the strength and coefficient of friction of the composite on the content of molybdenum disulfide in Fig. 5 show the possibility of optimizing the properties of the composite with the implementation of a minimum coefficient of friction with high compressive strength of the composite.
Пример конкретного выполнения антифрикционного полиматричного композита: намотанная сетчатая структура из углепластика - пластина или втулка с ячейками в форме конической или ромбических пирамид размещается в литьевой форме, установленной на термопластавтомате, и ячейки заполняются ацетальной смолой, содержащей (5-10) % по массе дисульфида молибдена. Полученный композит содержит эпоксидную матрицу в сетчатой структуре из углеродных волокон и дисперсно-наполненную матрицу антифрикционных элементов из ацетальной смолы.An example of a specific implementation of an anti-friction polymatrix composite: a wound mesh structure made of carbon fiber - a plate or sleeve with cells in the shape of a conical or rhombic pyramid is placed in an injection mold installed on an injection molding machine, and the cells are filled with acetal resin containing (5-10)% by weight of molybdenum disulfide . The resulting composite contains an epoxy matrix in a mesh structure of carbon fibers and a dispersed matrix of antifriction elements made of acetal resin.
При разработке антифрикционного композита использованы углеродное волокно УКН-М-6К, ацетальная смола СТД, эпоксидное связующее на основе смолы ЭД-20.When developing the antifriction composite, UKN-M-6K carbon fiber, STD acetal resin, and epoxy binder based on ED-20 resin were used.
Использование изобретения позволяет создать антифрикционный композит с высокой прочностью и низким коэффициентом сухого трения для подшипников и направляющих скольжения с повышенной надежностью, износостойкостью и долговечностью.The use of the invention makes it possible to create an antifriction composite with high strength and a low coefficient of dry friction for bearings and sliding guides with increased reliability, wear resistance and durability.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812870C1 true RU2812870C1 (en) | 2024-02-05 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2401804A1 (en) * | 1973-01-17 | 1974-07-25 | Garlock Inc | BEARINGS |
| RU2155198C2 (en) * | 1994-08-09 | 2000-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Турбоатом" | Antifriction composite |
| RU2278878C1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-06-27 | Павел Алексеевич Чукаловский | Antifriction composite material |
| RU2321782C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-04-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Insert for plain bearing and method of its making |
| US10066670B2 (en) * | 2012-12-13 | 2018-09-04 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh | Plain bearing composite material |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2401804A1 (en) * | 1973-01-17 | 1974-07-25 | Garlock Inc | BEARINGS |
| RU2155198C2 (en) * | 1994-08-09 | 2000-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Турбоатом" | Antifriction composite |
| RU2278878C1 (en) * | 2005-03-29 | 2006-06-27 | Павел Алексеевич Чукаловский | Antifriction composite material |
| RU2321782C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-04-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Insert for plain bearing and method of its making |
| US10066670B2 (en) * | 2012-12-13 | 2018-09-04 | Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh | Plain bearing composite material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8668108B2 (en) | Pressure vessel shear resistant boss and shell interface element | |
| DK2376797T3 (en) | Segmented composite bearings and wind generator that uses hydraulic pump / motor combination | |
| RU2812870C1 (en) | Anti-friction polymatrix composite | |
| US20070140861A1 (en) | Bearing structure | |
| US20050207683A1 (en) | Stave bearing assembly and stave for a bearing assembly | |
| CA2186968C (en) | Composite roll shell | |
| US20020051586A1 (en) | SPA super demountable bearing | |
| CN104471270B (en) | Driftage control brake block and braking element | |
| RU2321782C1 (en) | Insert for plain bearing and method of its making | |
| Guo et al. | Bending performance of prestressed continuous glulam beams | |
| RU2803475C1 (en) | Plain bearing liner | |
| CN208236896U (en) | A kind of self-lubricating bearing for heavy-duty truck balance axle | |
| CN111486049A (en) | Composite structure and blade | |
| US5251540A (en) | Piston having an aperture with an insert secured therein | |
| CN206173786U (en) | High elastic support of horizontal direction crashproof | |
| WO2023055602A1 (en) | Power transmission belt with textile surface layer and methods of making the same | |
| CN109435270B (en) | Static ring material for sealing end face of ship shafting and preparation method thereof | |
| RU2269683C1 (en) | Sliding bearing | |
| Portnov et al. | Design of steel-composite multirim cylindrical flywheels manufactured by winding with high tensioning and in situ curing. 1. Basic relations | |
| JP4787882B2 (en) | Roller cylinder | |
| CN106012818B (en) | Horizontal direction anticollision high resiliency bearing | |
| CN108504050A (en) | A kind of preparation method and friction pair of bridge pad composite slide-plate | |
| Pervaiz et al. | Evaluation of the influence of fibre length and concentration on mechanical performance of hemp fibre reinforced polypropylene composite | |
| RU2112159C1 (en) | Sliding bearing | |
| RU2667023C1 (en) | Sliding bearing insert |