Спосіб з’єднання антифрикційного покриття з гумовим виробом і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к способам нанесения антифрикционных покрытий на резинотехнические изделия и может быть использовано в производстве резинотехнических изделий, для машиностроительной и других отраслей, в частности, для производства опор скольжения ленточных конвейеров. Известен способ нанесения фторопластовых покрытий на резиновые изделия путем формования фторопластовой оболочки, заполнения ее резиновой смесью и последующей вулканизацией в пресс-форме [1]. Такое покрытие, нанесенное путем обычного прессования, обладает очень низкой прочностью сцепления к резине и недолговечно. Оно легко отслаивается от резины и деталь выходит из строя. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием путем размещения антифрикционного покрытия на поверхности предварительно изготовленного резинового изделия с последующей обработкой покрытия с изделием [2]. Данный способ нанесения покрытий дает более высокое качество соединения, по отношению к первому. Однако не для любого антифрикционного покрытия такой способ приемлем. Например, в тех случаях, когда предельная рабочая температура антифрикционного покрытия значительно ниже температуры, требуемой в процессе вулканизации или отверждения, точнее, температурно-временный режим процесса вулканизации может привести к расплавлению антифрикционного покрытия, и оно по своим свойствам не будет соответствова ть своему назначению, в частности, при использовании в качестве опоры скольжения. Этот способ не позволяет использовать в качестве покрытий такой материал, как высокомолекулярный полиэтилен низкого давления ГОСТ 16338-85, допустимая температура нагрева которого не должна превышать +125°С. Для опор скольжения широко используются материалы с наименьшим коэффициентом трения. К ним прежде всего необходимо отнести класс полимеров; фторопласт, полиэтилен низкого давления, капролон, винипласт. и другие, а также композиционные материалы на их основе, например, эдпан и другие. Анализ результатов исследований позволил выявить наиболее приемлемый материал для опор скольжения - полиэтилен низкого давления, который по своим свойствам соответствует требованиям, предъявляемым к опорам скольжения [3]. Химическая инертность полиэтилена затрудняет его склеивание. Невысокая температура плавления (+125°С) не позволяет его соединить методом вулканизации к резиновому изделию. Последние характеристики полиэтилена низкого давления, касающиеся возможности его термообработки и химической инертности вызывают большие трудности при соединении его с резиновыми изделиями. Известно устройство для соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием, содержащее прессформу, состоящую из верхней и нижней частей, нажимной элемент [4]. Данное устройство не обеспечивает осуществление предлагаемого способа, так как крышка и загрузочная камера прессформы жестко соединяются между собой и не могут быть смещены относительно друг др уга. Кроме того, известное техническое решение не позволяет производить покрытия из малотемпературных антифрикционных материалов на резиновом изделии из-за большой разности между температурновременным режимом вулканизации резины и температурой плавления антифрикционных материалов, в частности, полиэтилена низкого давления, допустимая температура нагрева которого не должна превышать +125°С. Цель изобретения - повысить качество соединения за счет сохранения антифрикционных свойств покрытия, интенсификации способа соединения и снизить его энергетические затраты. Поставленная цель достигается тем, что в способе соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием антифрикционное покрытие прижимают к поверхности резинового изделия с обеспечением деформирования резинового изделия по контактной поверхности с изделием с амплитудой где Ρ = С · dсж - усилие сжатия резинового изделия. Н: С - жесткость резинового изделия, Н/м; dсж - предварительная деформация сжатия резинового изделия, м; Ктр - коэффициент сухого трения антифрикционного покрытия по резине; m - масса колеблющихся частей устройства, кг: ω - угловая скорость колебаний вибровозбудителя, с-1 и с частотой (10-30) Гц, посредством вибровозбудителя. Поставленная цель достигается также тем, что устройство для соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием, содержащее прессформу, состоящую из верхней и нижней частей, нажимной элемент, снабжено вибровозбудителем, шарнирно соединенным с верхней частью прессформы, при этом верхняя полуформа выполнена с полостью для размещения антифрикционного покрытия, а нижняя полуформа выполнена с полостью для размещения резинового изделия. Предлагаемый способ соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием не зависит от предельной температуры покрытия, так как их соединение производится без внешнего нагрева соединяемых изделий и основан на использовании энергии сил трения, возникающих в контактной зоне соединения. Важную роль в предложенном процессе соединения играют различные показатели теплоемкости соединяемых изделий. Предложенное устройство обеспечит быстрое соединение антифрикционного покрытия с резиновым изделием, практически, любой формы, в частности, для покрытия длинномерных полос. Кроме того, устройство обеспечит соединение таких антифрикционных покрытий с резиновым изделием, которые не могут быть соединены с ним другим способом, например, из-за невысокой предельной рабочей температуры. Предлагаемый способ соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием может быть реализован следующим образом. Пример. В качестве покрытия был взят образец из полиэтилена низкого давления сечением (100 x 25) мм, которое необходимо соединить с отрезком резино-тканевой пятипрокладочной транспортной ленты толщиной 16 мм, имеющей резиновую обкладку толщиной 6 мм. Транспортерную ленту фиксируют в полости нижней части прессформы, а полиэтиленовое покрытие в полости верхней части прессформы. При этом полиэтиленовое покрытие прижимают к резиновой обкладке ленты, деформируя ее на 1,5-1,6 мм (10% от толщины ленты). Затем в сжатом состоянии подвергают вибрации полиэтиленовое покрытие в направлении контактной поверхности с амплитудой 5 мм и частотой 23 Гц. Амплитуда колебаний покрытия относительно изделия подбирается такой, чтобы достигнуть проскальзывания покрытия по резиновому изделию. В связи с тем, что резина нагревается быстрее, чем полиэтилен, последний плавится только в контактной зоне и, частично, диффундирует в резину. Благодаря интенсивному режиму колебаний происходит быстрый нагрев резинового изделия в контактной зоне за счет сил трения, возникающих при относительном сдвиге соединяемых материалов. В результате чего, через 20-22 секунды достигается прочное соединение. После чего изделие извлекают из пресс-формы и подвергают испытаниям на прочность. Прочность соединения проверялась ударными нагрузками в направлении контактной поверхности. Результаты испытаний подтвердили высокое качество соединения полиэтилена с резиновым изделием согласно изобретению. При этом следует отметить, что превышение предела частоты колебаний свыше 30 Гц приводит с сверхдопустимому нагреву и увеличению околоконтактной зоны с последующим ее разрушением и ухудшением антифрикционных свойств покрытия. Уменьшение частоты колебаний ниже 10 Гц приводит к значительному увеличению времени соединения и снижению его качества. Параметры режима, заявляемого в способе, установлены экспериментально. По результатам экспериментов установлено, что воздействие вибраций на предварительно сдеформированное изделие с частотой (10-30) Гц позволило достигнуть высокого качества соединения, с наименьшими затратами энергии, времени и сохранить при этом антифрикционные свойства покрытия. Результаты экспериментальных испытаний соединения полиэтилена низкого давления с резиновым изделием представлены в таблице. На фиг. 1 изображено устройство для соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (свер ху); на фмг. 3 - вид Б на фиг. 1 (сбоку). Устройство для осуществления способа соединения антифрикционного покрытия с резиновым изделием содержит нажимной элемент 1, прессформу, состоящую из верхней и нижней частей 2.3 и вибровозбудитель 4. Верхняя часть 2 прессформы выполнена с полостью для размещения антифрикционного покрытия. Нижняя часть 3 прессформы выполнена с полостью для размещения резинового изделия. Верхняя часть прессформы 2 шарнирно связана с вибровозбудителем 4 и подвижно соединена с нажимным элементом 1. Резиновое изделие выступает за пределы прессформы. Анти фрикционное покрытие также выступает за пределы пресс-формы. Таким образом, контактная поверхность соединяемых изделий находится в свободной зоне и имеет возможность поверхностного смещения. Нажимной элемент 1 соединен с верхней частью прессформы 2 с возможностью перемещения в плоскости, параллельной контактной поверхности, например, с помощью соединения типа "ласточкин хвост" 5. При таком соединении нажимной элемент 1 может прижимать и поднимать верхнюю часть прессформы 2, которая в свою очередь приводится в движение с помощью вибровозбудителя 4. Устройство работает следующим образом. Резиновое изделие 6 размещают в нижней части 3 прессформы. Затем накладывают на резиновое изделие 6 антифрикционное покрытие 7 и прижимают его с помощью нажимного элемента 1 через верхнюю часть 2 прессформы. При этом резиновое изделие 6 сжимается на заданную в пределах 2,5-1,6мм величину и антифрикционное покрытие 7 фиксируется верхней частью 2 прессформы, чем исключается проскальзывание покрытия 7 относительно верхней части 2 прессформы. После этого включают вибровозбудитель 4 с заданным режимом колебаний. Через короткий промежуток времени (10-20) с включают вибровозбудитель 4 и поднимают нажимной элемент 1 с верхней частью 2 прессформы. Вынимают резиновое изделие 6 с покрытием 7 из нижней части 3 прессформы, В процессе вибрации антифрикционное покрытие 7 смещается совместно с верхней частью 2 прессформы в направлении колебаний по контактной поверхности покрытия 7 и резинового изделия 6. При этом амплитуда колебаний антифрикционного покрытия должна быть не меньше отношения силы трения к возбуждаемой силе вибровозбудителя. Таким образом создается проскальзывание антифрикционного покрытия по резине. Последняя, нагреваясь быстрее, чем покрытие 6, подплавляет сопрягаемый с ней слой, который частично диффундирует в резиновое изделие 6. Поэтому процесс соединения антифрикционного покрытия 6 с резиновым изделием 5 происходит достаточно быстро и эффективно. Таким образом, предложенный способ соединения антифрикционных покрытий с резиновым изделием позволяет решить вопрос быстрого, качественного и безотходного метода соединения двух противоположных по антифрикционным свойствам материалов. Предложенный способ соединения и его устройство не требуют высокоэнергоемких установок для осуществления вулканизации, что позволяет значительно снизить их энергоемкость. Предложенный способ соединения несложен и может быть осуществлен с помощью известных элементов, практически, в любых мастерских. Наиболее эффективно его применение для создания длинномерных опор скольжения несущих ставов ленточных конвейеров, внедрение которых, взамен роликоопор, дает 25-30 рублей экономии с каждого условного метра конвейера. Возможно применение способа и в други х областях, например, при разработке подшипников скольжения и други х изделий.