Способ изготовления подшипников

 

Изобретение может использоваться для изготовления экологически безопасных крупногабаритных подшипников поворотных лопастей и затворов гидроагрегатов, судовых движительно-рулевых устройств и гребных винтов регулируемого шага, работающих без смазки или на воде. Пазы для металлофторопластовых вкладышей выполняют на внутренней поверхности нержавеющей втулки. Вкладыши с вогнутой по радиусу подшипника рабочей поверхностью формуют из бронзового порошка на индивидуально пригоняемых к пазам втулки подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5 % в групповых пресс-формах, спекают в среде водорода, после охлаждения пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают в сборе со втулкой, протравливают и повторно пропитывают, сушат и полимеризуют, после чего крепят глухими винтами заподлицо с подложкой изнутри втулки. Высокие нагрузочные и антифрикционные свойства несмазываемого металлофторопласта реализуются в серийно изготавливаемых с минимальным браком подшипниках, которые могут иметь неограниченные размеры. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидравлическим машинам и двигателям, в частности к способам изготовления крупногабаритных подшипников, предпочтительно для поворотных узлов гидроагрегатов, и может быть использовано также для изготовления подшипниковых узлов судовых рулевых устройств и гребных винтов регулируемого шага.

Известны способы изготовления подшипников на подложках из стали или бронзы спеканием в пресс-формах из бронзовых порошков с последующей пропиткой фторопластовым наполнителем, сушкой, полимеризацией и механической калибровкой в точный размер посредством обработки давлением (прокатка, прессовка и т. п.) [1] Подшипники, изготовленные известными способами, могут быть цельными или разрезными, однако, изготовление крупногабаритных подшипниковых узлов оказывается технологически сложным и дорогим вследствие необходимости применения дефицитных материалов и крупногабаритного оборудования, а главное - большого (до 80) брака вследствие нарушения структуры металлокерамики в процессе калибровки и при эксплуатации. Применение иных методов калибровки приводит к потере антифрикционных свойств рабочей поверхности подшипника.

Наиболее близкими к изобретению являются способы изготовления крупногабаритных разрезных подшипников, включающие выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки подшипника, формовку вкладышей из композиционных материалов в пресс-формах с последующими пропиткой наполнителем (связующим полимером), сушкой, полимеризацией наполнителя и механической обработкой в размер [2] Однако известные способы при изготовлении несмазываемых (или смазываемых водой) металлофторопластовых вкладышей недостаточно технологичны, дороги и малопригодны в серийном производстве. Они не позволяют получать точные размеры изделия без снижения прочностных свойств спеченного материала при обработке и формовке даже на высокоточном оборудовании. Очень узкий для металлокерамики интервал допустимых значений коэффициента остаточной деформации при калибровке давлением и под рабочей нагрузкой приводит к разрушению межзеренных связей спеченного материала, а обтачивание разрушает поверхностный слой фторопласта и "наволакивает" металл зерен на рабочую поверхность вкладыша с замещением фторопласта и потерей антифрикционных свойств. Применение в качестве материала подложки облуженной или омедненной стали или бронзы с высоким содержанием олова приводит к снижению объема фторопласта в межзеренном пространстве с одновременным ослаблением межзеренных связей в спеченном материале. Применение высокоточного крупногабаритного оборудования и большой процент брака резко удорожают производство крупногабаритных подшипников, снижают их надежность и увеличивают размеры втулок подшипников и гидроагрегатов в целом.

Задача изобретения согласованный выбор конфигурации и размеров металлокерамической заготовки, материалов для нее, способа калибровки и крепления вкладышей во втулке, которые исключили бы нарушение межзеренных связей и потерю антифрикционных свойств металлофторопласта как в процессе изготовления, так и при эксплуатации подшипника.

Сущность технического решения указанной задачи заключается в предотвращении деформаций металлокерамики за счет калибровки точением взамен давления и за счет индивидуальных пригонки и крепления подложек вкладышей, выполняемых с вогнутой рабочей поверхностью для обеспечения минимальной толщины протачиваемого слоя металлофторопласта, антифрикционные свойства которого восстанавливаются травлением и повторной пропиткой, с сохранением максимального объема фторопласта в межзеренном пространстве путем предотвращения выплавления олова подложки.

Ожидаемый технический результат изобретения реализация высоких нагрузочной способности и антифрикционных свойств металлофторопласта в условиях отсутствия смазки или смазки водой, а также возможность изготовления подшипниковых узлов неограниченных размеров на доступном оборудовании в условиях серийного производства.

Решение указанной задачи реализуется в способе изготовления подшипников, включающем выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки, формовку вкладышей в пресс-формах с последующими пропиткой наполнителем, сушкой, полимеризацией и обработкой в размер.

Втулку выполняют из нержавеющего в воде материала, вкладыши изготавливают на подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5 и пригоняют по соответствующим пазам втулки, формуют вкладыши из бронзового порошка с вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхностью, спекают в среде водорода и после охлаждения на воздухе пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают рабочие поверхности вкладышей в сборе со втулкой и подвергают вкладыши травлению, повторной пропитке, сушке и полимеризации, после чего крепят во втулке индивидуально.

Дополнительно в способе изготовления подшипников вкладыши крепят глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки.

На фиг. 1 показана конфигурация вкладыша в сборе со втулкой; а на фиг. 2 схематически изображены вкладыши в пресс-форме для групповой обработки.

Способ изготовления подшипников в соответствии с настоящим и изобретением осуществляется следующим образом.

Выбирают размеры вкладыша 1 (и соответственно количество вкладышей в подшипнике), исходя из сохранения минимальной толщины пропитываемого слоя металлокерамики 2 в середине вкладыша 1 (не менее 2 мм) при образовании вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхности 3. Подложку 4 вырезают из полосовой бронзы с содержанием олова не более 6,5% и толщиной, обеспечивающей минимальную деформацию вкладыша 1 при его креплении во втулке 5 подшипника и под рабочей нагрузкой. При необходимости подложку 4 вальцуют по выбранной форме паза 6.

Втулку 5 изготавливают из не ржавеющего в воде материала, например нержавеющей стали, бронзы и т. п. Прорезают пазы 6 на внутренней поверхности втулки 5 с учетом образования зазора 7 величиной до 3 мм между вкладышами 1 и точно пригоняют тыльные поверхности подложек 4 по индивидуальным пазам 6. Напекаемые поверхности подложек 4 облуживают.

Групповые герметизируемые пресс-формы 8 изготавливают по форме и размерам вкладышей 1 и по их количеству в группе, определяемому возможностями имеющегося оборудования. Для формовки слоя металлокерамики 2 используют облуженные бронзовые порошки известных марок и применяют их по соответствующим техническим условиям. Порошок засыпают в пресс-формы 8 с уплотнением и спекают с подложками 4 в печи в среде водорода. После охлаждения на воздухе извлекают спеченные вкладыши и пропитывают в вакууме суспензией фторопласта одной из известных марок, сушат и полимеризуют в печи по режимам, предусмотренным для соответствующих материалов.

После зачистки и нарезки глухих отверстий под крепежные винты 9 вкладыши 1 раскрепляют по своим пазам во втулке 5 и протачивают рабочие поверхности 3 в сборе в точный размер подшипника. Затем вкладыши демонтируют и протравливают рабочие поверхности в кислоте или методами электрохимполировки с целью удаления неровностей, заусенцев, "намазанного" металла зерен и получения в поверхностном слое металлокерамики сферических зерен меньшего радиуса, что улучшит адгезию фторопласта с зернами и увеличит объем фторопласта в поверхностном (рабочем) слое. После этого вкладыши повторно пропитывают суспензией фторопласта, сушат и полимеризуют с получением на рабочей поверхности вкладыша пленки фторопласта с наивысшими эксплуатационными характеристиками.

По готовности комплекта вкладышей их крепят в соответствующих пазах втулки глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки.

Изготовление подшипников гидроагрегатов по настоящему способу позволяет в максимальной степени реализовать высокие надежность, нагрузочные и антифрикционные характеристики металлофторопласта с обеспечением абсолютной экологической безопасности подшипниковых узлов гидроагрегатов, не требующих смазки или смазываемых водой. Кроме того, обеспечивается возможность высокотехнологичного серийного изготовления подшипниковых узлов неограниченных размеров с одновременным уменьшением их габаритов за счет индивидуального крепления вкладышей и отсутствия необходимости конструктивной организации их смазки и группового крепления. При этом зазоры между вкладышами обеспечивают вынос из зон трения мелких частиц и уменьшение износа. Упрощаются процессы ревизии и ремонта подшипниковых узлов. Высокая технологичность изготовления без использования высокоточного и крупноразмерного оборудования и резкое снижения брака позволяют существенно снизить стоимость изготовления подшипниковых узлов крупногабаритных гидроагрегатов.

Формула изобретения

1. Способ изготовления подшипников предпочтительно для поворотных узлов гидроагрегатов, включающий выполнение пазов для вкладышей на внутренней поверхности втулки, формовку вкладышей в пресс-формах с последующей пропиткой наполнителем, сушкой, полимеризацией и обработкой в размер, отличающийся тем, что втулку выполняют из нержавеющего в воде материала, вкладыши изготавливают на подложках из бронзы с содержанием олова не более 6,5% и пригоняют по соответствующим пазам втулки, формуют вкладыши из бронзового порошка с вогнутой по внутреннему радиусу подшипника рабочей поверхностью, спекают в среде водорода и после охлаждения на воздухе пропитывают суспензией фторопласта под вакуумом, сушат и полимеризуют в печи, а затем протачивают рабочие поверхности вкладышей в сборе с втулкой и подвергают вкладыши травлению, повторной пропитке, сушке и полимеризации, после чего крепят во втулке индивидуально.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вкладыши крепят глухими винтами заподлицо с подложкой вкладыша изнутри втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2