Підшипник ковзання

Реферат: Підшипник ковзання містить тришарову втулку з порошковими вуглецевими і металевими наповнювачами, антифрикційний тканинний шар, пружний демпфуючий і жорсткий шари, виконані як одне ціле на основі полімерної матриці. Антифрикційний тканинний шар додатково містить модифікатори тертя з синтетичних дисперсних фталоціанінів металів і фториду кальцію. UA 84085 U (54) ПІДШИПНИК КОВЗАННЯ UA 84085 U UA 84085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до підшипників ковзання, як опори валів машин різного призначення, що працюють в умовах комплексної дії змінного і ударного навантаження, вібрацій, з різними видами мастил. Широке використання підшипників ковзання на основі модифікованих і армованих полімерних матеріалів обумовлене високими експлуатаційними характеристиками вузлів тертя хорошою демпфуючою здатністю, швидкістю припрацювання, високою зносостійкістю і ресурсом, можливістю роботи в агресивних середовищах. Основний недолік підшипників на полімерній основі полягає в низькій теплопровідності і недостатній теплостійкості, значній різниці значень термічних коефіцієнтів лінійного розширення металів і полімеру, що призводить до зниження ефективності роботи підшипника ковзання в широкому інтервалі зміни температури. Наприклад, відомі металополімерні підшипники ковзання, що складаються з жорсткого металевого елемента з пористим шаром бронзи, просоченої політетрафторетиленом. Підшипник має високу теплопровідність, низький коефіцієнт тертя [Дроздов Ю.Н. Тертя і знос в екстремальних умовах / Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н.. - Μ.: Машинобудування, 1986]. Проте сильна залежність коефіцієнта термічного лінійного розширення полімеру і його повзучість при навантаженні понад 7 МПа і швидкості ковзання більше 0,5 м/с призводить до різкого зростання коефіцієнта тертя і зносу, що істотно обмежує сферу застосування. По сукупності істотних ознак і технічному рішенню найбільш близьким аналогом до підшипника ковзання, що заявляється, є підшипник ковзання [Патент РФ № 2084717 F16С 33/18, опублікований 20.07.1997], що містить тришарову втулку з порошковими вуглецевими і металевими наповнювачами антифрикційний тканинний шар, пружний демпфуючий і жорсткий шари, виконані за одне ціле на основі полімерної матриці. Армована вуглецева тканина в антифрикційному шарі і скловолокно в пружному і жорстких шарах завдяки їх високим показникам міцності і виконання їх як одне ціле на основі полімерної матриці в сукупності додають відомому підшипнику ковзання жорсткість, високу міцність при зрушенні, вібро- і демпфуючу здатність. Порошкові наповнювачі з вуглецю, м'яких металів і армуюча вуглецева тканина додають антифрикційному шару високу теплопровідність, низький і практично незалежний від температури лінійний коефіцієнт термічного розширення, низький коефіцієнт тертя унаслідок утворення графітоподібної плівки за участі активних часток металів на поверхнях тертя підшипника і металевого контртіла, тим самим забезпечуючи високу зносостійкість підшипника ковзання при роботі у водному середовищі у складі насосних агрегатів. Недолік відомого підшипника ковзання полягає в наступному. Перевищення питомого навантаження (більше 15 МПа) і короткочасно при сухому терті (навантаження менше 1 МПа) захисна антифрикційна графітоподібна плівка руйнується, знос антифрикційного шару різко зростає. Графітоподібна плівка украй нестійка при терті по шорсткій із загостреними вершинами твердої поверхні - знос поверхні антифрикційного шару носить абразивний характер особливо з обмеженим мастилом, що значно знижує зносостійкість відомого підшипника ковзання і обмежує сферу його застосування. Задача корисної моделі полягає у створенні такого підшипника ковзання, в якому вміст нових модифікованих добавок у складі полімерної матриці антифрикційного шару дозволив би поліпшити показники зносостійкості і розширити сферу його застосування. Поставлена задача вирішується тим, що підшипник ковзання, що містить тришарову втулку з порошковими вуглецевими і металевими наповнювачами, антифрикційний тканинний шар, пружний демпфуючий і жорсткий шари, виконані за одне ціле на основі полімерної матриці, згідно з корисною моделлю, антифрикційний тканинний шар додатково містить модифікатори тертя з синтетичних дисперсних фталоціанінів міді або заліза і фториду кальцію в кількості мас. %: фталоціаніни металів 1-3, фторид кальцію 3-16. Підвищення зносостійкості підшипника ковзання, що заявляється, при терті з мастилами різної природи забезпечують модифіковані добавки фталоціаніну металів і фториду кальцію у складі полімеру антифрикційного шару. Вони задовольняють двом основним умовам високої зносостійкості матеріалів при терті - шаруватість структури і висока адгезія до матеріалу контртіла в широкому інтервалі зміни температури (до 650 °С). Крім того, у складі синтетичної природи фталоціанінів металів і фториду кальцію відсутні частки домішок, що викликають абразивний знос. Фталоціаніни міді (C32H16N6Cu11) і заліза (C32H16N8Fe) шаруваті поліциклічні органічні сполуки із слабким міжмолекулярним зв'язком, абсолютно волого- і водостійкі, стійки до вуглеводнів, що додає їм стабільність як модифікатор тертя в різних середовищах. Через низьку поверхневу енергію, фталоціаніни металів мають фізичну адсорбцію і хемосорбцію з утворенням хемосорбційних плівок на поверхнях тертя, термічно стійких до 650 °С. 1 UA 84085 U 5 10 15 20 25 30 Синтетичний фторид кальцію (CaF2) дисперсійний (частки до 100 нм) і високопористий, структура кубічна флюоритова - пухка з порожнинами, заповненими атомами проникнення, що ще більш ослаблюють міжатомний зв'язок, в результаті фторид кальцію має високу змащуючу властивість. Фторид кальцію має високу адгезію різної природи до металів: низька поверхнева енергія сприяє фізичній адгезії, а сильний електромагнітний зв'язок з позитивним металом додає молекулі CaF2 висока електронегативність атома фтору, що створює умову утворення міцної адсорбованої плівки на поверхні металу при терті, що перешкоджає його окисленню і розпушуванню. Хемосорбційні тонкі плівки з наведених модифікуючих добавок в антифрикційному шарі підшипника ковзання, що заявляється, забезпечують стабільно коефіцієнт тертя у воді 0,08...0,20 (швидкість ковзання до 0,1м/с, навантаження до 25МПа), при цьому адсорбовані плівки зберігають стійкість. При граничному масляному мастилі з підвищенням навантаження вузла тертя руйнуванню піддаються вершини шорсткості, температура локально підвищується. У присутності фториду кальцію температура плавлення продуктів розпаду значно знижується, створюються умови протікання фізико-хімічних реакцій фталоціанінів заліза (або мідь) і фториду кальцію з продуктами розпаду і ювенільною поверхнею металу в зруйнованій вершині. Текуча «шихта» заповнює мікродефекти, утворюється міцно пов'язана з металом плівка з кристалічною структурою, схожою із структурою металу. Утворена плівка має високі антифрикційні властивості, коефіцієнт тертя знижується (0,02-0,05) в інтервалі температури 300-550°С, що підвищує зносостійкість і надійність роботи підшипника ковзання. За результатами випробувань оптимальний вміст в матриці антифрикційного шару модифікуючої добавки фталоціаніну міді або заліза складає мас. %: 1-3, фториду кальцію 3-16. При вмісті модифікуючих добавок менше нижньої границі інтервалів істотного впливу на зміну антифрикційних властивостей не відмічено. У зв'язку з надмірно високою в'язкістю полімерного сполучного антифрикційного шару при вмісті фталоціанінів металів більше верхньої границі інтервалу структура шару після затвердіння неоднорідна: нерівномірний розподіл армуючої вуглецевої тканини, утворення закритих і відкритих мікропор, що знижують міцнісні характеристики шару і зносостійкість. Вміст фториду кальцію більше мас. % 16 не приводить до зниження ні коефіцієнта тертя, ні до подальшого зниження інтенсивності зношування. Результати спеціальних досліджень показали - додатковий вміст в антифрикційному шарі підшипника ковзання модифікаторів тертя фталоціанінів міді або заліза, що заявляється, приводить до підвищення його антифрикційних властивостей і зносостійкості при водяному і масляному мастилах, тим самим розширюючи сферу застосування підшипника ковзання, що заявляється. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Підшипник ковзання, що містить тришарову втулку з порошковими вуглецевими і металевими наповнювачами, антифрикційний тканинний шар, пружний демпфуючий і жорсткий шари, виконані як одне ціле на основі полімерної матриці, який відрізняється тим, що антифрикційний тканинний шар додатково містить модифікатори тертя з синтетичних дисперсних фталоціанінів металів і фториду кальцію в кількості мас. %: фталоціаніни металів 13, фторид кальцію 3-16. 2. Підшипник ковзання за п. 1, який відрізняється тим, що як фталоціани металів антифрикційний тканинний шар містить фталоціаніни міді або заліза. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2