Самозмащувальний композит

Самозмащувальний композит, що містить текстильний армуючий каркас із синтетичними та 3 - недостатньо високі антифрикційні властивості робочої поверхні підшипника, виконаної з капронової тканини, попередньо просоченої фторопластовою суспензією; - відносна складність структури композиційного матеріалу і технології виготовлення підшипників. Найбільш близьким з виявлених аналогів до передбачуваного винаходу є самозмащувальний композит [2], що містить текстильний армуючий каркас із синтетичними і вуглецевими нитками і металевими елементами. При цьому, лицьовий шар виконаний з лавсанової тканини, попередньо насиченої фторопластовою суспензією, виворітний шар з вуглецевої тканини, обидва шари просочені зв'язуючим на основі епоксидіанових олігомерів, а в суспензію і зв'язуюче додатково введені (ч дрібнодисперсна бронза, алюмінієва пудра і лускоподібний графіт при певному співвідношенні компонентів. Недоліками відомого підшипника є: - недостатня термостійкість, тому що мала термостійкість зв'язуючого на основі епоксидіанових олігомерів; - недостатньо високі антифрикційні властивості композиту; - відносна складність структури, обумовленої багатокомпонентним складом композита і, відповідно, ускладнення технології виготовлення підшипників. Метою винаходу, що заявляється, є створення такого самозмащувального антифрикційного композиційного матеріалу, виконання якого дозволило б спростити його структуру і технологію виготовлення підшипників, підвищити термостійкість і покращити антифрикційні властивості і при цьому зберегти високу зносостійкість і довговічність експлуатації без масляного мастила в умовах високих навантажень і швидкостей, надійність і екологічну чистоту самозмащувальних напрямних підшипників гідравлічних машин. Самозмащувальний композит (антифрикційна шарувата полімерметалева композиція СПК-БГЛ), що заявляється, характеризується тим, що містить текстильний армуючий каркас із синтетичними нитками і просочений зв'язуючим з металевим елементом. При цьому, відмітними ознаками передбачуваного винаходу в порівняні з прототипом є: - виконання лицьового і виворітного шарів композита з лавсанової тканини; - попереднє просочення шарів лавсанової тканини зв'язуючим (сполучним) на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС, в який введено дрібнодисперсну бронзу і лускоподібний графіт; - виконання композита з наступним співвідношенням компонентів, у об.%: лавсанова тканина 65, синтетичний термотвердіючий клей УВС-10ТС 35, в тому числі: дрібнодисперсна бронза 10-15, лускоподібний графіт 10-15. 87358 4 Виконання композита по обмежувальних ознаках дозволяє використовувати останній як підшипниковий матеріал. Виконання каркаса композита у вигляді лицьового і зворотного шарів з лавсанової тканини просоченої зв'язуючим на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС з додатками дозволяє суттєво спростити структуру композита і підвищити його термостійкість по відношенню до прототипу внаслідок того, що термостійкість лавсану і, особливо, синтетичного термотвердіючого клею УВС10ТС значно перевищує термостійкість капрону і зв'язуючого з епоксідианових олігомерів, які входять до складу композита прототипу. Попереднє насичення лавсанової тканини зв'язуючим на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС з додатками дозволяє підвищити не тільки термостійкість, а і міцність композиції. При цьому просочена лавсанова тканина не поглинає воду і не набухає, структура композита стає більш однорідною, додає робочому шару відмінні антифрикційні властивості, а також дозволяє з'єднувати шари тканини в дуже міцний композит, що має амортизаційні якості і добре працює при високих гідродинамічних навантаженнях, швидкостях і підвищених температурах. Виконання співвідношення лавсанової тканини і зв'язуючого на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС дозволяє одержати структуру композита з оптимальними властивостями. Відносне зменшення об'єму лавсанової тканини приводить до погіршення фізико-механічних і триботехнічних властивостей композита, що знижує зносостійкість і довговічність підшипника. При цьому відповідно зростає об'єм зв'язуючого, що приводить до збільшення хрупкості і зменшення міцності композита. Відносне збільшення об'єму лавсанової тканини приводить до зниження міжшарової міцності композита. Введення у зв'язуюче на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС дрібнодисперсної бронзи і лускоподібного графіту в кількості 1015% кожного від об'єму клею дозволяє забезпечити щільну структуру композита, збільшити жорсткість, теплопровідність і твердість, зменшити деформацію композита і поліпшити теплові дві д з зони тертя. Введення дрібнодисперсної бронзи і лускоподібного графіту менше 10% кожного від об'єму клею підвищує деформацію композита і зменшує тепловідвід, а більше 15% кожного - зменшує здатність сполучення до просочення лавсанової тканини і зменшує міцність композита (оптимальне співвідношення дрібнодисперсної бронзи і лускоподібного графіту до об'єму синтетичного клею в композиті складає 12% кожного компонента). Виконання композита при співвідношенні компонентів, що заявляється, об.%: Лавсанова тканина 65 Зв'язуюче на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС 35 у тому числі: дрібнодисперсна бронза 10-15 лускоподібний графіт 10-15 5 87358 дозволяє одержати композит з високими триботехнічними і фізико-механічними властивостями. Сукупність суттєвих ознак дозволяє одержати такий матеріал, котрий дозволяє зменшити коефіцієнт тертя, підвищити зносостійкість, термостійкість і довговічність підшипника з заданими фізикомеханічними і триботехнічними властивостями, з високими амортизаційними якостями, з можливістю працювати при високих гідродинамічних навантаженнях і швидкостях обертання, спростити його структуру і технологію виготовлення підшипників. На Фіг.1 - структура двошарового самозмащувального композита. На Фіг.2 - конструкція вкладиша підшипника. На Фіг.3 - конструкція підшипника. В таблиці 1 - приклади конкретного складу композита. В таблиці 2 - порівняльні характеристики конкретних складів композита і прототипу. Структура двошарового самозмащувального композита 1 (див. Фіг.1), нанесеного на металеву основу 2, складається із лицьового 3 і зворотного 4 шарів лавсанової тканини. Тканину застосовують з полотняним чи саржевим переплетенням ниток щільністю 8-12 некручених ниток на 1см довжини, при цьому тканина попередньо просочена зв'язуючим 5 на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС, в який введені дрібнодисперсна бронза 6 і лускоподібний графіт 7. Композит може бути складений із декількох шарів лавсанової тканини в залежності від заданої товщини матеріалу. У залежності від умов роботи і вимог до матеріалу, самозмащувальний композит може бути виконаний за конкретним рецептом і складом (див. таблицю 1), а підшипник - складовим - з вкладишами (див. Фіг.2) або суцільним (див. Фіг.3). Конструкція вкладиша підшипника (див. Фіг.2) складається з металевого сектора (2), на внутрішню поверхню якого нанесено самозмащувальний композит (1). Нанесення, наприклад, двошарового композиту можливо виконати в такий спосіб - на внутрішню поверхню металевого сектора наносяться один за одним два шари лавсанової тканини, попередньо просоченої синтетичним термотвердіючим клеєм УВС-10ТС з дрібнодисперсною бронзою і лускоподібним графітом і методом пря 6 мого контактного формування по спеціальній безвідхідній технології формується робоча поверхня вкладиша підшипника. Спосіб виготовлення суцільного підшипника (див. Фіг.3) полягає у тому, що на металеву шаблон-цапфу намотується кілька шарів лавсанової тканини, просоченої клеєм з додатками, і за допомогою розрізного циліндричного пуансона формується зовнішня поверхня втулки. Після контактного формування по спеціальній безвідхідній технології композиційний циліндр знімається з шаблон-цапфи і розрізається на втулки заданого розміру. Після чого втулка 1 за допомогою синтетичного термотвердіючого клею УВС10ТС вклеюється в металеву обойму 2. Приклади конкретного складу композита і порівняльні характеристики складів композита і прототипу приведені в таблицях 1 і 2. Рекомендований самозмащувальний композит у порівнянні з матеріалом відомого самозмащувального композита (прототипу) (див. таблицю 2) при робочому питомому навантаженні, характерному для напрямних підшипників гідротурбін, має більш високе значення PV - фактора, що потрібно для високошвидкісних підшипників ковзання. Коефіцієнти тертя запропонованого композиту мають суттєво нижчі значення по відношенню до прототипу у всіх досліджених умовах змащення (сухе тертя, у воді, у мастилі). Це обумовлено тим, що робоча поверхня композита так само, як і його внутрішні шари, формуються з антифрикційних і зносостійких компонентів, лавсанової тканини, насиченої зв’язуючим на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС, в яку введена дрібнодисперсна бронза і лускоподібний графіт. Все це забезпечує високі триботехнічні і міцнісні властивості не тільки поверхневого, а і внутрішнього шарів композита. При роботі допускається підвищення температури підшипника без втрати його властивостей до 200°С, що дозволяє його експлуатацію в режимі сухого тертя відносно довгий час. Джерела інформації, прийняті до уваги при складанні заявки: 1. Самозмащувальний композит. Патент України №73664, F16C33/20, 2005. 2. Самозмащувальний композит. Патент України №77705, F16C33/00, 2007. - Прототип. Таблиця 1 Самозмащувальний композит № п/п 1 2 2.1. 2.2. Найменування компонентів Лавсанова тканина Зв'язуюче на основі синтетичного термотвердіючого клею УВС-10ТС у тому числі: Дрібнодисперсна бронза Лускоподібний графіт № рецепта і склад композита по об'єму у % І II III 65 65 65 35 35 35 15 10 12 12 10 15 7 87358 8 Таблиця 2 Самозмащувальний композит № п/п 1 2 3 4 5 Найменування показників № рецепта (див. таблицю 1) І Питоме навантаження, МПа, до 10 Коефіцієнт тертя: 0,0025 - у воді - у мастилі 0,0015 - сухе тертя 0,005 ρ V- фактор, МПа м/с, до 18 Інтенсивність зношування, мм/10000 годин 0,045 Допущена температура нагріву підшипни200 ка, °С Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Відомий композит (прототип) (середні Примітка значення) 3...6 II III 10 10 0,002 0,001 0,004 20 0,045 0,0028 0,0015 0,006 17 0,045 0,029 0,014 1,25-5,3 0,047 200 200 60 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601