Спосіб відновлення поршнів і антифрикційна композиція для його здійснення

1 Спосіб відновлення поршнів, який відрізняється тим, що в поршні фрезерують дві лиски у вигляді "ластівчина хвоста", в яких розміщують вставки з композиційного полімерного матеріалу 2 Композиція ДЛЯ виготовлення вставки поршня, яка включає політетрафтороетилен, вуглецеву тканину, яка відрізняється тим, що додатково включає порошкову мідь при наступному співвідношенні компонентів, мас ч політетрафтороетилен 100 вуглецева тканина 4-12 порошкова мідь 100 - 200 Винахід може бути використаний для відновлення(виготовлення) юбки поршня двигунів внутрішнього згорання, а також для поршнів компресорів, насосів, парових машин з діаметром поршня до 600мм Антифрикційна композиція на основі політетрафтороетилену(ПТФЕ), яка застосовується для виготовлення поршневих вставок, також може бути використана для кілець компресорів та інших поршневих машин ДОВГОВІЧНІСТЬ деталей ціліндро-поршневої групи(ЦПГ) визначається зазором в робочому стані між поршнем і гільзою Зазор по довжині поршня залежить від точності виготовлення деталей ЦПГ, а також від деформації поршня і гільзи під дією теплового і механічного навантаження При виготовленні овальність і конусоподібність гільз двигунів в 1,2 - 1,9 рази перевищує допустимі по ТУ значення Також відомо, що досягнути рівномірного зазору в сполученні поршень - циліндр будьякою зміною профілю юбки поршня - неможливо Великі зазори між юбкою поршня і гільзою викликають прискорене спрацювання кілець, поршневих канавок, юбки поршня і самої гільзи, викликають стуки при прогріві двигуна Відомий спосіб відновлення поршнів залізоцинковими електролітичними покриттями [1] Недоліком цього способу є висока твердість покриття і як наслідок інтенсивне спрацювання спряженої деталі - гільзи, а також висока вартість технологічного процесу Відома конструкція комбінованого поршня, ущільнювальна частина якого виготовлена з спла ву алюмінію, а направляюча - з чавуну [2] Недоліком цих поршнів є складна і дорога технологія виготовлення, а також високий коефіцієнт тертя - чавун-чавун Найбільш близьким до винаходу є спосіб відновлення юбки поршня пластичною деформацією, з використанням накатних роликів, які на поверхні юбки утворюють ромбічні насічки і збільшують діаметр поршня більш ніж на 0,2мм [3] Недоліком цього способу є невисока ДОВГОВІЧНІСТЬ відновлених поршнів, а також високий коефіцієнт тертя - сплав алюмінію - чавун Метою винаходу є зниження коефіцієнту тертя і підвищення ЗНОСОСТІЙКОСТІ і ДОВГОВІЧНОСТІ сполу чення деталей поршень - циліндрова втулка Для досягнення вказаної мети в поршні в направляючій частині(юбці) профрезеровані дві лиски в вигляді "ластівчиного хвоста", в які вставлені вставки з композиційного полімерного матеріалу на основі ПТФЕ, який включає подрібнену вуглецеву тканину і порошкову мідь при слідуючому співвідношенні компонентів, мас ч політетрафтороетилен -100 вуглецева тканина - 4 - 12 порошкова мідь 100-200, Комбінований поршень з вставками з антифрикційної композиції представлений на фіг 1, полімерна вставка - на фіг2(позиція 2 фиг 1), на фіг 3 - розріз А-А на фіг 1 Призначення направляючої частини(юбки) поршня передати дзеркалу циліндра нормальне зусилля N, яке передається тільки частиною юбки(для двигунів внутрішнього згорання) Ця (О 61442 частина лежить в межах центрального кута В, який Найбільш близькою по технічній суті є антидорівнює 90 - 100°(фігЗ) [2] Для зменшення коефрикційна композиція на основі ПТФЕ "Флубон фіцієнту тертя між юбкою і циліндром пропонуєтьДМ-А", яка включає в себе вуглецеву тканину, дися в межах кута В профрезерувати дві лиски в висульфід молібдену [6] гляді "ластівчиного хвоста"[фіг 1], для Недоліком цієї композиції є високий коефіцієнт вставок[фіг 2] Різниця в коефіцієнтах термічного тертя і недостатня ЗНОСОСТІЙКІСТЬ, низька теплоЛІНІЙНОГО розширення дасть можливість „вибрати" провідність зазори між поршнем і гільзою Робоча температуЗНОСОСТІЙКІСТЬ І теплопровідність антифрикра направляючої частини поршняЩВЗ) коливаєтьційної композиції збільшуються за рахунок ввеся в межах 125 - 140°С(робоча температура комдення волокнистого вуглецевого матеріалу і попозиційного матеріалу на основі ПТФЕ, при який рошкової МІДІ, які забезпечують інтенсивний ВІДВІД матеріал зберігає високі механічні властивості - до тепла з зони тертя 250°С) Питомі навантаження поршня на стінку Політетрафтороетилен представляє собою циліндра складають 0,16 - 0,20МПа [2] (граничні фторопластовий порошок білого кольору Ф4 ГОСТ питомі навантаження для антифрикційного мате10007-78 ріалу на основі ПТФЕ коливаються в межах 3 Вуглецева тканина ТГН-2М попередньо подріЮМПа) В умовах напіврідинного і рідинного змабнюється до діаметру менш 150мкм і довжиною щення коефіцієнт тертя композиції на основі фтоменш бООмкм ропласту в 2 - 3 рази менше чим, чавун-по сплаву Порошкова мідь ПМС-1 ГОСТ 4960-75 застоалюмінію, що значно зменшує витрати на тертя совується з розміром 40мкм і менше поршня об стінки циліндра, а також збільшує ЗНОПриклад 1 100г порошку ПТФЕ, 4г вуглецевої СОСТІЙКІСТЬ та ДОВГОВІЧНІСТЬ деталей циліндротканини, 100г порошку МІДІ змішують продовж 10 поршневої групи, поліпшує умови запуску двигуна, хвилин в пропелерній мішалці з ріжучими ножами зменшує шум Для компресорів та інших поршнепри 7000об/хв вих машин значно зменшується пусковий момент Пресування в пресформі двосторонньої дії проводять під тиском Р = 70МПа Антифрикційна композиція на основі ПТФЕ для виготовлення вставок поршнів поршневих Спікання втулок проводять в вільному стані в машин, також може бути застосована для виготоелектричній печі зі швидкістю нагріву 60°С/год до влення кілець компресорів, зокрема азотно350°С і витримкою 1год, підвищення температури кисневого компресора високого тиску 2 ГП-2/220 від 350°С до 375°С із швидкістю 50°С/год з витримкою при 375°С -2 години Втулки охолоджують із Відома композиція, яка включає 90 - 60% полішвидкістю 40°С/год тетрафтороетилену, 10 - 40% наповнювача - порошкового графіту і порошку МІДІ З добавкою 20% Виготовлення вставок(фіг 2) з втулки провомінірального масла від маси суміші [4] дять механічною обробкою(токарна, фрезерувальна) Матеріал композиції має високий коефіцієнт тертя і низьку теплопровідність Приклад 2 100г порошку ПТФЕ, 8г вуглецевої тканини, 150г порошкової МІДІ Далі процес відбуВідома композиція на основі 90%(100масч) вається як в прикладі 1 ПТФЕ, 6%(6,67мас ч), вуглецевого волокна 4%(4,44мас ч ) порошку МІДІ або сурьми [5] Приклад 3 100г порошку ПТФЕ, 12г вуглецевої Матеріал композиції має високий коефіцієнт тканини, 200г порошкової МІДІ Далі процес відбутертя і низьку теплопровідність вається як в прикладі 1 Таблиця 1 Властивості антифрикційних композицій Композиції Основні показники №1 3280 0,70 0,04 Густина, кг/м Теплопровідність, Вт/мК Коефіцієнт тертя В порівнянні з базовим варіантом роботи сполучень поршень - циліндрова втулка, застосовування сполучення поршень з вставками - цилінд №2 3680 0,88 0,03 №3 3890 1,02 0,08 прототип 2300 0,39 0,10-0,19 рова втулка зменшить коефіцієнт тертя в 2 - З рази і збільшить ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи сполучень більш ніж в 2 рази Таблиця 2 ДОВГОВІЧНІСТЬ роботи сполучень поршень - циліндрова втулка Поршень - циліндрова втулка 1 Сплав алюмінію - чавун 2 Поршень з вставками - чавун Інтенсивність зношення, І 0,56 10 Іи 0,24 10 Іи 'Умови випробувань Р = 0,16 - 0,20МПа, V = 4,0м/с, Т = 125°С ДОВГОВІЧНІСТЬ, ГОД 2000 - 2500 4000 - 5500 61442 6 Джерела інформації учных работ - Саратовский СХИ, 1982г 1 Дьяков А М , Гольдинер Н Г Новый способ 4 Патент ГДР №145871, кл F16 115/12, опубл восстановления поршней автомобильных двига1981 телей - Труды Кишиневского СХИ, 1972 Т 87 5 Заявка Японії №55-165938, кл C08L27/12, опубл 1980 2 В Н Болтинский Тракторные и автомобильные двигатели М Гос изд с х литературы, 6 Флубон антифрикционный самосмазываю1953, щийся материал Информ листок №83-10, Хмельницкий ЦНТН, 1983 3 Рудик Ф Я , Сухоруков В И Восстановление поршней дизельных двигателей Сборник на Я-л Ь -3 Комп'ютерна верстка І Вихованець Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119