SU670243A3 - Подшипник скольжени и способ его изготовлени - Google Patents

Description

1

Изо )р .-ение относитс  к области .машиностроени .

И.вестн подшипник скольжени , выполненный и .1атериала с пористой структурой, пропитанной св зывающим веществом 1.

Известен также способ изготовлени  этого подшипника, заключаюп 1ийс  в приготовлении смеси, формировании детали, спекании и пропитке смазывающим веществом 1.

Однако этот подшипник не обладает удовлетворительной характеристикой параметров при работе с повышенными нагрузками и частотами вращени .

Это объ сн етс  тем, что спекаема  пориста  структура состоит из отдельных частиц большого размера и разнообразной формы , что при фор.мировании детали дает не однородную структурную сетку.

Целью изобретени   вл етс  повышение работоспособности подп1ипника при повышенных нагрузках и частотах вращени .

Это достигаетс  тем, что пориста  структура образована из отдельных микрочастиц, сцепленных между собой с помощью св зуюпдего вещества, частично заполн ющего промежутки между микроэлементами с образованием взаи.мосв занных пор.

Микрочастицы могут быть полностью выполнены из стекла и иметь сферическую форму.

Больша  часть микрочастиц может быть выполнена из стекла и и.меть сферическую форму, 3 остальна  часть выполнена из металла .

Св зующее вещество может содержать органический, отверждаемый компонент, или неорганический компонент, или частицы твердой смазки, диспергирующей с ним.

Больща  часть микрочастиц может иметь покрытие из св зующего вещества.

Способ изготовлени  описываемого подшипника характеризуетс  тем, что формование ведут путем уплотнени  смеси с образованием плотноупакованной структуры без деформации микрочастиц, перед нагреванием заготовку извлекают из формы, а

нагревание ведут до расплавлени  св зующего вещества.

Claims (6)

1. Смесь исходных компонентов могут образовывать нанесением покрыти  св зующего вещества па каждую мнк ючастицу дс; образовани  пористой массы. На фиг. 1 изображен подшипник скольжени , об|ций вид; на фиг. 2 - микрочастиrioAHjnHHHK ско.1ьжении В1з1полнеп из материала с пористой структурой, котора  образована из отдельпы.х микрочастиц 1, которые могут быть выпо.пнены из стекла и и.меть сферическую фор.му. Возможно гакже, что только часть микрочастиц (и при том больша ) может быть выполнена из стекла, а остальна  часть - из металлов. Больша  часть микрочастиц .может и.меть покрытие из св зующего веп1ества в форме частиц 2. Покрытие 3 св зующего материала сцепл ет микрочастицы 1 не только между собой, но и с отдельными частицами св зующего вещества, так как покрытие 3 пленкообразное липкое. Пориста  структура подшипника пропитана смазывающим веществом, которое может со.аержать органический, отверждае.мый компонент или неорганический компонент. Св зующее вещество может содержать чаетицы твердой смазки, диспергирующей с ним. Св зующее вещество частично заполн ет промежутки между микрочастицами. Дл  получени  предлагаемого подшипника скольжени  приготавливают смесь исходных компонентов, уплотн ют их твердые частицы с одновременным формованием заготовки подщипника так, что частицы смеси располагаютс  в ви.де плотноупакованпой матрицы без деформации, а св зующий материал только частично заполн ет npo.vieжутки между частицами матрицы, ввиду того, что он дает воз.можноеть отформовать заготовку. После формовки заготовку извлекают из формы и нагревают до расплавлени  св зующего вещества, которое растекаетс  и отверждаетс . При изготовлении смеси исходных компонентов на каждую микрочастицу нанос т св зующее вещество до образовани  пористой массы. Пример I. 9,1 кг стекл нных микросфер, имеющих диаметры от 37 до 53 мкм, подвергают силановой обработке путем смещивани  их в течение 10 мин с 64 см раствора разбавленного аминосилана в смесителе емкостью 8,9 л с небольщой скоростью. Покрытие микросферы высущивают в течение ночи при 150° -66°С, а затем смещивают 15 мин, чтобы раздробить комки. На обработанные частицы нанос т клейкое покрытие св зующего материала путем перемещивани  микросфер в растворе, состо щем из 25,4 частей диглицидилового эфира бисфенола А, 8,29 частей имеющего более высокий молекул рный вес диглицидилового эфира бисфенола А, 6,76 частей изофталилдигидразита , 15,6 частей двуокиси титана, 1,05 частей толуола и 41,.23 частей метилэтилкетона . Этот раствор добавл ют к микросферам в количестве 564 с.м-. С.меситель работает в течение 15 мин с низкой скоростью . Полученна  глинообразна  смесь помещаетс  в С.меситель с двойны.м барабаном, имеющим побудитель, и пере.мещиваетс  в течение 5 мин с микроизмельчением, отверждаемым на В-стадии органически.м св зующи .м .материалом. 95% св зующего .материала должно быть размером более, че.м 9 мкм, а 5% - больще, чем 18 мкм. Этот св зующий .материал включает 69 частей диглицидилового эфира бисфенола А, модифицированного нескольки.ми дес ты.ми части видоизмененного акрилата, который  вл етс  выравнивающим агентом, 0,44 части тридиметиламиноэтилфенола , 5,5 частей катализаторной смеси, содержащей около 80 вес. ч, изофталилдигидрозида, 20 частей дициандиамида и 25 частей графитовых частиц со средним размером 9 мкм. В результате этого получаетс  .масса покрытых микросфер. Далее масса просеиваетс  с помоишю сита с размером  чеек 60 мешей (60  чеек на 25,4 мм), чтобы удалить агломераты, получа  выход 90%. Часть массы покрытых микросфер затем помещаетс  в фор.му и уплотн етс  при комнатной температуре при давлении 700кг/см, чтобы изготовить полый цилиндр длиной 2,5 см с наружным диаметром 3,8 см и внутренним диаметром 2,8 см. Полученна  таким образом неспеченна  прессовка удал етс  из формы и нагреваетс  до температуры 205°С в течение 10 мин, в результате чего частицы св зующего материала расплавл ютс , растекаютс  и отверждаютс . Цилиндр после отверждени  св зующего материала должен иметь пористость около 23 % при среднем размере пор около 2- 8 мкм в противоположность порам 2-40 мкм в обычных бронзовых подшипниках. Цилиндр подвергаетс  пропитке под вакуумом 3,55 г смазки. Изготовленный описанны.м способом подшипник испытывалс  в качестве подшипника дл  холоднокатанного однодюймового стального вала. Испытани  начинают при скорости врац 1ени  550 об/мин и радиальной нагрузке 22,7 кг. Нагрузку увеличивают на 22,7 кг за каждый час до максимальной нагрузки в 205 кг, что эквивалентно нагрузочной способности 64500. В этот момент ПОДН1ИПНИК дымитс  и испытание прекращают . Измерени  размеров, после того как испытание было прекращено, показывают, что внутренний диаметр подщипника увеличиваетс  на 0,0038 см, длина на 0,018 см, а вес подщипника уменьп аетс  на 0,35 грамма . Коэффициент трени  измен етс  от 0,056 до 0,180 во врем  испытани . Пример 2. Использование смеси стекл нных микросфер и металлических частиц в качестве частиц матрицы при изготовлении подшипника. Изготавливаетс  смесь из 2,8 кг стекл нных микросфер, покрытых св зующим, как описано в примере 1, и 1,7 кг алюминиевого порошка, имеющего средний р змер частиц приблизительно 20 мкм. Эти материалы подвергают сухому смещиванию в смесителе с двум  барабанами с побудителем в течение одной минуты. Затем формуют полый цилиндр , имеющий такие же размеры, что и цилиндр по примеру 1, с использованием такого же давлени  прессовани , температуры отверждени  и времени отверждени .Пористость цилиндра составл ет 20% и средний размер пор 2 мкм. После пропитки смазкой таким же способом , что и в примере 1, цилиндр испытывают как подшипник с использованием такого же оборудовани  и режимов, что и в примере 1. Проведенные таким способом испытани  показали следующее. Испытание было начато при 550 об/мин и исходной радиальной нагрузке 22,7 кг, котора  была увеличена со скоростью 22,7 кг/час до предельной нагрузки 318 кг испытательного оборудовани . Макси.мальна  нагрузка и скорость соответствуют нагрузочной способности 100 800. Измерени  размеров после испытани  не показали никакого изменени  длины или диаметра и потери веса составл ют 0,10 г. Лучщие результаты показаны в примере 2, что частично св зано с меньщими размерами пор и улучщенной теплопроводностью дл  образца. Улучшенна  теплопроводность обеспечивает лучший теплоотвод от границы раздела вал - подщипник, который в противном случае и.меет тенденцию разрушать или удал ть смазку и приводит к нежелательным изменени м размеров и усталости материалов подшипника и вала. Наибольшее улучшение теплопроводности отмечаетс , когда металлические частицы, не покрытые св зующим материалом, смешаны с покрыты.ми стекл нными мпкросферами, хот  полезные результаты достигаютс  также при использовании металлических частиц, покрытых св зующим материалом. Предпочтительно, чтобы стекл нные микросферы составл ли большую часть матрицы в предлагаемых подшипниках, поскольку стекло обладает хорошей прочностью на сжатие и из него можно легко сформовать сферы желаемого размера, а стоимость его неболь ша . Другие стойкие к раздавливанию или неломкие матричные частицы, которые могут оыть использованы в целом ил1 к;1к част1. включают неорганические частппы. например гранулы песка, частиц-.: ofiranir-iocKni-o полимера, наход щиес  в oTBop i4;uniii;i;i форме, по меньшей мере, в сотопом и дишпнике , и металлические части1;ы. Сферические частицы  в. юс  прг.чпочтительными , но частицы с He|iaBH(nicpii(in формой, например гранулы пески и in ;-кравномерные металлические частицы, xioi i быть также использованы. Чает1пи- 1 лол/кны быть твердыми, а не жидкими (()ни i быть полыми или пористыми) и ПреЛП(1ЧГИтельно недеформпруемыми при уме)енн()1 давлении прессовани , напрпме. 70ii кггм-. чтобы можно было испо.пьзовать то даи.1ение дл  образовани  неспеченной прессоикп. Частицы матрицы также не л.1жпы растекатьс  во врем  отверждени , чтобы сохран ть желаемую пористость. Размер частиц может измом;; гьс . чтоб| 1 получать изменепШ)1е сво1Ктва, и смеси частиц различного размера могут быть использованы или в произвольной с.меси, и.ш в дискретных сло х. Например, структура у поверхности предлагаемого подпшнника может иметь одну пористост1, а впугренши слой, который хранит смазкх. nocTynaioniyio к поверхности подпшпника, может другую пористость. Дл  бо,чьн1пнс1 ва ii H iлагаемых пс)дп1ипников частицы мат|1ицы будут находитьс  в диапазоне между И) и 200 мкм, и предпочтительно мепыпе 100 .мкм в диаметре, но полезные ре.чу.чьгат) могут быть но.Пчены и v, ире le.iaMn диапазопа. Большое количество раз.шчных си зуюбыть испо.п зовано шпх материалов .может между co6oii. Как дл  соединени  частиц правпло, св зую1ций матерпа, от/шчаетс  от частиц матрицы, по меньшей мере, параметрами текучести во врем  изготов.тсчш  подшипников. В некоторой точке в п|)опесее изготовлени  св зуюпи1Й материа.ч в основном течет и расплавл етс  и.чи смешиваетс  сам с собой. Предпочтительно использованне органических материалов, чтобы они были термореактивными или отверждаемыми материалами , т. е. химически актп1иН)1ми, нерасплавл емыми и нерастворимыми. Такие материалы обычно ввод тс  в подпшпнпк и после отверждени , об,1ада1от хороп ей способностью сохран ть стабил1 ность размера даже при высоких температурах и .хорошхю стойкость к воздействию смазок или других химически.х веществ. Эпоксидные смолы, т. е. органические материалы,  вл ютс  предпочтительными и .могут принимать форму полиглицидиловых эфиров многоатомных спиртов, например бисфенола А. Можно использовать также новолаковые смолы и цик,тоалефатические смолы. Помимо эпоксидных с.мол другие св зующие материалы могут содержать полиэфиры, полиурсмаиы. фенолы и такие неорганические материал), как силикаты, которые споеобны выдерживать сверхвысокие темиературы и химически стойки. Включение графита в св зующий материал предпочтительно, поскольку он обеспечивает вспомогательную мазку, котора  oco6ei но полезна в начале вращени  вала в под1пиннике . Другими материалами, которые могут быть включены вместо графита,  вл ютс  двусернистый молибден или днусернистый вольфрам. Когда такие материалы используютс , то они содержат от I до 50 вес./о св зующего материала. При изготовлении подщипника необходимо , чтобы образовывалс  продукт, в котором частицы плотно упакованы в матрицу (т. е частицы обычно наход тс , по меньшей мере, в близком контакте, будучи отделенными от их ближайших соседних частиц на )ассто ние не более около их диаметра так, чтобы обеспечить внедренную структуру между чаетицами) и соеди}1ены между собой так, чтобы т()льк(1 частично заполн ть про .межутки между частицами. Частицы обычно соедин ютс  в нлотную упаковку без деформации и остаютс  недеформированными в конечном продукте. В пекоторых вариантах, по .меньшей мере, часть частиц спрессовываетс  до состо ни  пр мого контакта. Однако во врем  ирессова1т  давление может повышатьс  посто нно и прессовки непрерывно у.мен1 паетс , показ1 1ва , что не все частицы наход тс  в ир мом контакте. Пред.пагаемый нод1нинник не нро в;1 ет свойств термического распшрени  органического материа.ча, которые можно было бы ожидат,, если рассматривать его нс дишиник как непрерывную матрицу органического; ев зуюп1его материала, в которой дисиергировапы частицы. Коэффициент термического )асщирени  дл  органических материалов обычно достаточно высок и это  вл етс  нежелательным дл  подшиншичов. В предлагаемом подшипнике, выиолненном из стекл нных частиц и органического св зующего материала, коэффициент термического распшрени  гораздо мешлне из-за непосредственной близости стекл  П1ых микросфер, что ириводит к преобладанию в нодщипнике коэ(|)фициента термического расширени  CTCK.ia. Термичеекий коэффициент распшрени  нредлагаемого нодншшшка меньше, чем в подшипнике из пористой бропзы и ближе к нодшиппику из стали. Пористость подшинршка может измен гь контроль количества св зующего .материала, вход щего в нодшипник, или количества, при котором НОДИ1ИПНИК «голодает от недостатка св зующего материала. Пористость нодцщнника, которую необходимо нс)Л чить, зависит от области его исиользовани . Паиболее часто предлагаемый подшипник будет иметь пористость хот  хорошие результаты .могут быть получены при более низких величинах. Размер пор и распределение размера пор будут также измен тьс  в зависимости от применени  и сорта смазки и т. д. Пористость, включа  количество, размер пор и распределение размеров нор, поддаетс  контролю. Предлагаемые подшипники могут быть отлиты и в виде различных форм, но цилиндрические втулки  вл ютс  наиболее распространенной фор.мой. Подшипники .могут быть сформованы в соответствии с конечными размерами, т. е. формующа  часть (нреесформа ), котора  образует отверстие подшиппика , .может иметь точный размер, необходимый дл  внутреннего диаметра подшипника. Смазки, обычно используемые в пористых металлических подшипниках, будут пригодны и дл  предлагаемого подшипника. Эти смазки наиболее чаето представл ют собой масл нистые жидкости, но они могут также находитьс  в пастообразной форме. Свойства смазок  вл ютс  такими, что они будут перемещатьс  в процессе работы подшиниика под вли нием температуры и давлени , создаваемых при вращении вала. В зкость смазки при рабочей температуре обычно относитс  к размеру и количеству пор так, чтобы дозировать выход смазки через поры желаемым образом. Формула изобретени  1.Подишппик скольжени , выполпепный из .материала с пористой структурой, пропитанной смазывающим веществом, отличающийс  тем, что, с целью повыц ени  его работоспособпости при иовышепных нагрузках и частотах врап1епи , пориста  структура образована из отдельных микрочастиц, сцепленных между собой с помощью св зующего вещества, частично заполн ющего промежутки между микроэлемента.ми с образованием взаимоев занных пор.
2. 2.Подшипник скольжени  по п. 1, отличающийс  те.м, что микрочастицы выполнены из стекла и имеют сферическую форму.
3. 3.Подшипник скольжени  по п. 1, отличающийс  те.м, что больша  часть микрочастиц выполнена из стекла и имеет сферическую форму, а остальна  часть выполнена из металла.
4. 4.Подшипник скольжени  по п. 1, отличающийс  тем, что св зующее вещество содержит органический, отверждаемый компонент .
5. 5.Подшипник скольжени  по и. I, отличающийс  тем, что св зующее вещество содержит неорганический компонент.
6. 6.Цодщипник скольжени  но пн. I, 4 и 5, отличающийс  тем, что св зующее вещество