SE446475B - Antifriktionsmaterial for rullningslager - Google Patents

Description

20 25 30 35 446 4.75 2 hållarna förslites förhållandevis snabbt, vilket beror på att den självsmörjande hâllaren skall fylla tvâ funktioner i lagret, dvs den skall fungera som hållare och som smörj- medel, varvid den måste uppfylla ett antal motstridiga krav.

En sådan hållares belastningsförmâga är lägre än standard- hållarnas. Även om hâllaren icke pâverkas direkt av stora krafter, uppkommer emellertid under arbetsförloppet - genom eventuella fel i framställningen av lagerdelar (t o m inom toleransgränserna) - en rad ytterligare drag- och böjpâ- känningar, vilka i regel blir så stora, att hållaren skadas (se exempelvis boken av Kragaljskilj I.V. o.a. “Friktion och förslitning i vakuum", Machinostroenie, Moskva, 1973).

Vidare är känt ett antifriktionsmaterial i fast form (jfr exempelvis den sovjetiska patentansökningen 2 479 961/27, 25 april 1977). _ Ett plastiskt härdbart material införes i det monterade lagret, varefter lagerringarna bringas att vrida sig rela- tivt varandra samtidigt som de värmebehandlas. Det ursprung- ligen plastiska materialet härdar, varigenom mellanrummet mellan ytter- och innerringarna fylles med antifriktionsma- terial i fast form, som skyddar lagrets friktionsytor mot eventuell skada och nedsmutsning. ' Nämnda material utgöres av en blandning av ett binde- medel (exempelvis vattenglas, aluminiumkromfosfat), grafit och molybdendisulfid i ett inbördes blandningsförhållande av 5:l:4 respektive (jfr exempelvis den sovjetiska patent- ansökningen 2 579 962/27).

Detta kända antifriktionsmaterial har valts som utgångs- punkt för föreliggande uppfinning.

En sâdan utformning av ett antifriktionsmaterial i fast form gör det möjligt att i många fall öka lagerlivslängden jämfört med tidigare kända antifriktionsmaterial. En genom- förd bänkprovning har emellertid visat, att detta kända lagers livslängd blir väsentligt begränsad under stränga drifcsförhålianaen (3eo°c och en belastning av zoo xp), vilket beror på att - då lagerringarna bringas att vrida sig i förhållande till varandra -, genom att antifriktionsma- 10 15 20 25 30 35 446 475 3 terialet icke fått tillräcklig tid för att sluthärda, ett sammanpackat sintrat skikt av sönderdelningsprodukter från antifriktionsmaterialet, vilket leder till att rullnings- kropparna under lagrets arbetsförlopp står i kontakt med nämnda sönderdelningsprodukter och inte med det fasta anti- friktionsmaterialet, som måste smörja rullningskropparna.

Detta innebär att lagrets friktionszon blir förorenad av sönderdelnings- och förslitningsprodukterna från antifrik: tionsmaterialet. d Samtliga omständigheter medför att lager med detta kända antifriktionsmaterial får en mycket begränsad livs- längd. _ Vidare är känt ett antifriktionsmaterial, vars av textolite eller polyamider med olika fyllmedel framställda hållare - för att minska kulornas glidning i ringens spår och följaktligen friktionsförlusterna -_är armerad med en metallring (se exempelvis boken I.Ja.”Aljschits o.a. "Pro- jektering av detaljer av plastmaterial", l969, Machinostroe- sid 174).

En sådan kombination av den icke-metalliska hâllaren och metallarmeringen gör det möjligt att något öka hållarens hållfasthet men säkerställer icke lagrets funktionssäkerhet under stränga driftsförhållanden, eftersom rullningskrop- nie, parna endast samverkar med det härdade antifriktionsmate- rialet, varför det senare kan sönderdelas lokalt med efter- följande fullständig sönderdelning av detsamma, medan ar- meringsringen icke förhindrar att hållaren skadas.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera dessa nackdelar, dvs att öka rullningslagers livslängd speciellt under stränga driftsförhållanden (hög temperatur, avsevärda belastningar, aggressiva medier) och att åstad- komma ett nytt bättre antifriktionsmaterial.

Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att medelst antifriktionsmaterialet så ändra karaktären av samverkan mellan lagrets med varandra friktionsmässigt samverkande element, att man avsevärt kan öka lagerlivslängden under stränga driftsförhållanden, dvs vid arbete vid extrema 10 15 20 25 30 35 446 475 4 _ temperaturer, i vakuum, aggressiva medier samt under in- verkan av kärnstrålning. _ Detta uppnås medelst ett antifriktionsmaterial, som är utformat att såsom en härdbar massa utfylla hela lagrets fria utrymme och härdas så, att massan bindes till rull- kroppshâllaren, vilken massa innehåller grafit och ett bin- demedel, som företrädesvis utgöres av vattenglas och/eller aluminiumkromfosfat, varjämt massan enligt uppfinningen ytterligare innehåller koppar, bly, tenn, koks och sot, var- vid samtliga beståndsdelar ingår med följande mängder i viktprocent: koppar 5 - 20 bly 1 - 5 tenn 0,5 - 5 koks 0,5 - 5 sot 0,5 - 3 grafit l3 - 37, samt bindemedel resten.

En sådan teknisk lösnina gör det möjligt att använda antifriktionsmaterial med olika sammansättning. Vid detta utförande av uppfinningen angives emellertid antifriktions- materialet med den optimala sammansättningen, som uppvisar höga antifriktionsegenskaper och som framgångsrikt provats i praktiken.

Det plastiska, härdande antifriktionsmaterialet inne- håller grafit och ett bindemedel och skiljer sig från kända antifriktionsmaterial genom att det ytterligare innehåller koppar, bly, tenn, koks och sot, varvid samtliga bestånds- delar användes i nämnda mängder i viktprocent.

Bindemedlet man liksom vid det kända materialet, ut- göras av vattenglas, aluminiumkromfosfat eller annat känt, exempelvis organiskt,bindemedel.

Grafit kan användas i vanlig form eller i form av s k termografit.

Det är fördelaktigt att massan utformas härdbar i två steg så, att massan efter det första steget förlorat sin fria flytförmåga vid bibehållen viskositet och efter det andra steget härdat helt. 10 15 20 25 30 35 446 475m 5 Företrädesvis genomföres det första härdningssteget vid en temperatur av 200 - 250°C under 2-4 timmar och det andra steget vid en temperatur av 260 - 30000.

Det är vidare viktigt, att partikelstorleken i bland- ningen är högst 50 - 70 /um.

Materialet enligt uppfinningen har en antifriktionsför- måga, som är avsevärt högre än hos kända antifriktionsma- terial. ' Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, som visar ett snitt genom ett med ett antifriktionsmaterial enligt uppfinningen försett rullnings- lager.

Det färdiga lagret har ett skikt av ett antifriktions- material i fast form, en massa l, som är anordnad mellan lagrets innerring 2 och dess ytterring 3. Skiktet av anti- friktionsmassa är fast förbundet med lagrets hållare 4.

Mellan skiktet och rullningskropparna 5 är en sfärisk spalt med mycket liten tjocklek anordnad. Mellan ytterringens 3 insida och skiktet av antifriktionsmassa är ett spår 6 utformat, som i djupriktningen sträcker sig fram till rull- ningskropparna 5. Antifriktionsmassan l i fast form fyller lagrets friktionszon till i jämnhöjd med lagrets ändytor, varigenom lagrets inre blir tillslutet och följaktligen skyddat mot eventuella yttre nedsmutsningar.

Under lagrets arbetsförlopp medföres partiklar av anti- friktionsmassa in i glidzonen i riktning mot rullnings- kropparnas 5 yta, varigenom de smörjer kropparna 5, medan förslitningsprodukterna avlägsnas ur lagret via spåret genom inverkan av centrifugalkrafter.

Framställning och användning av det i form av en anti- friktionsmassa uppfunna härdbara antifriktionsmaterialet be- lyses närmare nedan medelst olika exempel.

Exempel l Man framställer en blandning, som i viktprocent inne- håller 20% koppar, 5% bly, 5% tenn, 0,5% koks, 3% sot och 13% grafit och som försättes - tills 100% uppnåtts - med 10 15 20 25 30 35 446 475 6 ... vattenglas med en modul av 3. Beståndsdelarna omröres i en skovelförsedd blandningsanordning vid omgivningstemperathr.

Det framställda antifriktionsmaterialet inpressas i ett i förväq avfêttât lager så, att den fyller hela fria ut- rymmet mellan lagrets element, varefter lagret värmebehand- las vid 200°C i 4 timmar. Man avlägsnar ett övre skikt av antifriktionsmaterialet med en tjocklek av l mm, varigenom ett spår bildas mellan ytterringen och antifriktionsmassan, vilket spår i djupled sträcker sig fram till rullningskrop- parna. Spåret upptages medelst ett svarvstål eller annan godtycklig lämplig anordning. Man vrider sedan manuellt den ena lagerringen relativt den andra och värmebehandlar lag- ret på nytt vid 260°C tills massan sluthärdats, varefter lagret bringas att rotera med varvtalet 1000 varv/min i en minut. Genom att samtliga processoperationer för framställ- ning av lagrets element och för montering av lagret liknar de som användes vid framställning av standardlager, beskri- ves de icke i följande exempel. §xempel 2 Antifriktionsmaterialet framställes på samma sätt som i exempel l,_medan dess beståndsdelar användes i följande mängder i viktprocent: koppar 5; bly l; tenn 0,5; koks 5; sot 0,5; termografit 37 och resten utgöres av bindemedel.

Bindemedlet utgöres av ett alnminiumkromfosfathaltigt bin- deäxme, som 1 vika-procent innehåller: 36% P2o5; 9.12; A12o3 och 4.S% cr203, medan resten utgöres av vatten.

Antifriktionsmassan inpressas i det i förväg avfettade standardlagret så, att det fyller hela det fria utrymet mellan lagrets element. Lagret värmebehandlas därefter vid 260°C i 2 timar. Medelst en svarv upptages ett spår med en bredd av 1,5 mm mellan lagrets ytterring och skiktet av fast antifriktionsmassa. Spåret når i djupled rullnings- kropparna vid lagrets båda sidor. Den ena lagerringen vrides sedan manuellt relativt den andra ringen, varefter lagret värmebehandlas på nytt vid 300°C tills massan sluthärdat.

Lagret bringas sedan att rotera med 1450 varv/min i en minut. 10 15 20 25 30 35 Exempel 3 446 =475 Man förfar på sama sätt som i exempel 2, medan anti- friktionsmaterialet i viktprocent innehåller: 10% koppar; 2,5% bly; 2,S% tenn; 2,5% koks; l,5% sot; 34% grafit varvid resten utgöres av bindemedel (enligt exempel 2).

Den framställda antifriktionsmassan inpressades i lager och härdades på ovan beskrivet sätt. Lagren under- kastades provningar, vilkas resultat redovisas i följande tabell: Lagertyp Provningsför- Drifttid, hâllanden timmar 1 2 3 l. Lager med antifriktions- n 1450 varv/min 2000 massa i fast form och med t 350°C fortfarande ett i massan upptaget spår P 50 kp driftdugligt vidéytterringens inre yta 2. Lager enligt l), utan spår n 1450 varv/min 700 t 350°C sönderde- P 50 kp lats 3. Lager med antifriktions- t 350°C 18 massa i fast form P 50 kp ej funktions- dugligt 4. Lager med antifriktions- _ 1000 varv/min 40 massa i fast form och P 200 kp fortfarande med spår funktions- dugligt 5. Lager med antifriktions- n 1000 varv/min l beläggning i fast form P 200 kp ej funktions- dugligt 6. Lager enligt 4) t l20°C 10000 och äng-luftblandning fortfarande driftdugligt 7. Lager enligt 5) Lastvagn 720 t = l20° ej funktions- âng-luftblandning dugligt 446 475 8 Man har således åstadkommit en ny, av flera bestånds- delar bestâende massa såsom antifriktionsmaterial, vilket genom resultat från bänk- och produktionsprovning visat sig ge rullningslager en 10-faldigad funktionssäkerhet och livs- 5 läng jämfört med kända antífriktionsmaterial.

Resultat av bänk- och produktionsprovningar har visat, att det nya antifriktionsmaterialet vid användning i rull- ningslager ger lagren en tiotal gånger högre funktions- säkerhet och större livslängd, jämfört med kända antifrik- l0 tionsmaterial.

Claims (4)

10 15 20 25 30 446 475 PATENTKRAV

1. l. Antifriktionsmaterial för rullningslager med ytter- ring (3), innerring (2), rullkroppar (5) och rullkroppshâl- lare (4) varvid antifriktionsmaterialet är utformat att så- som en härdbar massa (l) utfylla hela lagrets fria utrymme och härdas så, att massan (l) bindes till rullkroppshâlla- ren (4), vilken massa innehåller grafit och ett bindemedel, som företrädesvis utgöres av vattenglas och/eller aluminium- kromfosfat, k ä n n e t e c k n a t av att massan (l) ytterligare innehåller koppar, bly, tenn, koks och sot, varvid samtliga beståndsdelar ingår med följande mängder i viktprocent: koppar 5 - 20 bly l - 5 tenn 0,5 - 5 ” koks 0,5 - 5 sot' 0,5 - 3 grafit 13 - 37 bindemedel resten.

2. Antifriktionsmaterial enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a t av att massan (1) härdas i två steg så att massan efter det första steget förlorat sin fria flytförmåga vid bibehållen viskositet och efter det andra steget härdat helt. “

3. Antifriktionsmaterial enligt krav 2, t e c k n a t av att det första härdningssteget genom- föres vid en temperatur av 200-250°C under 2-4 timmar och k ä n n e - att det andra steget utföres vid en temperatur av 260-300°C.

4. Antifriktionsmaterial enligt något av föregående av att beståndsdelarna krav, k ä n n e t e c k n a t uppvisar en partikelstorlek som är högst 50-70 /um.