Полупара скольжения

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях узлов трения различных машин и механизмов, где по условиям эксплуатации трудно обеспечить постоянную смазку трущихся поверхностей, в частности в лесопильных рамах, поворотных механизмах и других. Волокнистый углеродный наполнитель в контактном массиве выполнен на основе вискозы, при этом основание содержит в качестве наполнителя волокнистый и/или порошковый материал с антифрикционными свойствами. Полупара скольжения обеспечивает длительный ресурс работы узла трения, работающих в условиях вибрации, ограниченной смазки и запыленной среды. 5 з.п. ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях узлов трения различных машин и механизмов, где по условиям эксплуатации трудно обеспечить постоянную смазку трущихся поверхностей, в частности в лесопильных рамах, поворотных механизмах и других парах скольжения.

Известны опоры скольжения, выполненные в виде текстолитовых ползунов, в направляющих рам имеются отверстия для подачи смазки. Такие опоры используют в лесопильных рамах, где обилие опилок, однако, приводит к забиванию смазочных отверстий и, как следствие, к работе опоры в режиме сухого трения, приводящей к ее перегреву и даже возгоранию.

Известны также полупары скольжения, выполненные в виде многослойного ползуна с основанием из стеклопластика, на котором последовательно расположены неподвижно соединенные с ним слой фрикционного материала и поверхностный слой антифрикционного самосмазывающегося материала, образующий контактный массив /1/. Расположенный между основанием и контактным массивом слой фрикционного материала выполнен из асбестовых волокон на термореактивном связующем. По замыслу этот слой предназначен для демпфирования, однако его наличие зачастую (при износе поверхностного антифрикционного массива) приводит к аварийным ситуациям, так как ползун при этом превращается в тормозную колодку, разрушающую контактирующие с нею поверхности металлических полупар.

Слой фрикционных волокон предназначен для демпфирования ударных нагрузок, действующих на контактный поверхностный массив, который выполнен из высокомодульных волокон (на основе ПАН-волокна), создающих в силу своей высокой жесткости большие внутренние напряжения, способные привести к нарушению целостности контактного поверхностного массива.

Выполнение поверхностного контактного массива из углеродных волокон на основе ПАН-волокна повышает коэффициент трения полупары скольжения и, как следствие, приводит к возрастанию температуры в зоне контакта пар скольжения. Это катастрофически увеличивает износ поверхностного контактного массива и приводит к резкому снижению ресурса работы пары скольжения. В условиях же лесопильного производства это создает высокую пожароопасность.

В основу предлагаемого изобретения положена задача увеличения ресурса безаварийной работы пары скольжения в условиях эпизодической смазки и запыленности окружающей среды.

Решение поставленной задачи в полупаре скольжения, содержащей выполненные на термореактивном связующем основание из материала с волокнистым наполнителем и соединенный с основанием поверхностный контактный массив из волокнистого углеродного антифрикционного наполнителя, обеспечивается тем, что волокнистый углеродный наполнитель в контактном поверхностном массиве выполнен на основе вискозы, при этом основание пары скольжения в качестве наполнителя содержит волокнистый или/и порошковый материал с антифрикционными свойствами.

При этом углеродный волокнистый наполнитель в контактном массиве может содержаться в виде штапельных жгутов, или тканного материала, в виде штапельных жгутов с добавкой порошкового углеродного наполнителя, а сам порошковый углеродный наполнитель в контактном массиве может представлять собой твердую смазку.

Выполнение углеродного волокнистого наполнителя контактного поверхностного массива на основе вискозы по сравнению с вариантом выполнения его на основе ПАН-волокна способствует существенному снижению коэффициента трения, а следовательно, и температуры в зоне контакта поверхностного массива с ответной полупарой. Кроме этого, контактный массив с углеродными волокнами на основе вискозы обладает меньшей жесткостью, исключает появление внутренних напряжений и обладает высокой устойчивостью к ударным нагрузкам. Это позволяет отказаться от промежуточного демпфирующегося слоя из фрикционного материала, создающего опасность.

Все перечисленные качества контактного поверхностного массива с углеродным волокнистым наполнителем на основе вискозы существенно увеличивают ресурс работы полупары скольжения.

Выполнение основания пары скольжения с наполнителем, обладающим антифрикционными свойствами, исключает появление аварийной ситуации даже при полном износе контактного поверхностного массива, так как разница в коэффициентах трения контактного поверхностного массива и материала основания в этом случае не так велика, как между антифрикционным и фрикционным материалами.

Полупара скольжения содержит основание в виде слоя из антифрикционного материала, выполненного на основе термореактивного связующего с волокнистым или/и порошкообразным наполнителем, обладающим антифрикционными свойствами. В качестве такого наполнителя могут использоваться как синтетические, так и вискозные волокна, или смесь таких волокон, а также тканные материалы, трикотажные, древесная крошка, опилки и другие антифрикционные материалы. Кроме этого, полупара скольжения содержит контактный поверхностный массив из антифрикционного волокнистого углеродного материала на основе вискозы на термореактивном связующем, соединенный с основанием в единый монолит за счет общего для них термореактивного связующего и образования при горячем прессовании единой матрицы (трехмерной сетчатой структуры). В качестве порошкообразного наполнителя поверхностный контактный массив может содержать дополнительно твердую смазку.

Полупару изготавливают следующим образом.

Приготавливают смесь связующего и наполнителя для формования основания и закладывают полученную массу в разогретую пресс-форму. Отдельно на термореактивном связующем приготавливают смесь связующего и наполнителя для поверхностного массива и закладывают ее в пресс-форму на массу основания. Заложенную в пресс-форму массу подвергают воздействию давления 150-800 кг/см² (характерному для термореактивных связующих) и температуре от 120 до 200^oC. Проводят выдержку (в зависимости от массы изделия) и распрессовывают изделие.

В случае выполнения полупары с двумя рабочими контактными массивами первой в пресс-форму закладывают массу для контактного массива, затем - массу основания и массу второго контактного массива.

Возможно несколько вариантов реализации процесса в зависимости от конкретных условий (толщины изделия, объема массы, толщины контактных массивов, возможной мехобработки). Один из возможных вариантов приводится ниже.

Пример. Взяли 430 г приготовленной массы для основания, состоящей из 50% целлюлозного наполнителя и 50% термореактивного связующего. Пресс-форму предварительно разогрели до 160^oC и приготовленную массу заложили в пресс-форму (в один или несколько приемов с подпрессовкой). Сверху в пресс-форму вложили приготовленную массу для поверхностного массива в количестве 100 г и произвели формование подогретым пуансоном при удельном давлении в 50 МПа при температуре 160^oC. При этом в качестве связующего для основания и для поверхностного контактного массива использовали жидкую фенолформальдегидную смолу. Выдерживали массу в пресс-форме под заданным давлением и температуре 25 мин. После распрессовки получили полупару скольжения, обладающую следующими свойствами: плотность, г/см³ - 1,40 прочность при сжатии, МПа - 145 коэффициент трения (при удельном давлении 1 МПа и линейной скорости 0,5 м/с) - 0,2 температура в зоне контакта, ^oC - 52 скорость изнашивания, мкм/ч - 2,257 Сравнение полученных результатов со свойствами пары скольжения, имеющей (при тех же условиях формования) поверхностный контактный массив с углеродным наполнителем на основе ПАН-волокна показало, что плотность, г/см³ - 1,45 прочность при сжатии, МПа - 130 коэффициент трения - 1,098
температура в зоне контакта, ^oC - 230
скорость изнашивания, мкм/ч - 6,039
Если полупара скольжения будет получена другим, не описанным выше способом, то не будет получено монолитного изделия, что в процессе эксплуатации приведет к его разрушению.

Изложенное показывает, что совокупность приведенных в формуле изобретения существенных признаков обеспечивает решение поставленной задачи в полном соответствии с формулой изобретения.

При использовании такой полупары скольжения в пилораме в качестве ползуна пильной рамки при 2-сменной работе обеспечит ресурс безаварийной работы не менее 2 лет.

Источники информации
/1/ Авторское свидетельство СССР N 1204376, кл. В 27 В 3/10, 1986.

Формула изобретения

1. Полупара скольжения, содержащая выполненные на термореактивном связующем основание из материала с волокнистым наполнителем и связанный с основанием поверхностный контактный массив из волокнистого углеродного антифрикционного наполнителя, отличающаяся тем, что волокнистый углеродный наполнитель в контактном массиве выполнен на основе вискозы, при этом основание содержит в качестве наполнителя волокнистый и/или порошковый материал с антифрикционными свойствами.

2. Полупара скольжения по п.1, отличающаяся тем, что углеродный волокнистый наполнитель в контактном массиве содержится в виде штапельных жгутов.

3. Полупара скольжения по п.1, отличающаяся тем, что углеродный волокнистый наполнитель в контактном массиве содержится в виде тканного материала.

4. Полупара скольжения по п.1, отличающаяся тем, что углеродный волокнистый наполнитель в контактном массиве содержится в виде штапельных жгутов с порошковым наполнителем.

5. Полупара скольжения по п.4, отличающаяся тем, что в качестве порошкового наполнителя контактная масса содержит твердые смазки.

6. Полупара скольжения по пп.1-5, отличающаяся тем, что термореактивное связующее в ней содержится в виде отвержденной новолачной смолы.