Антифрикционный композит

 

Изобретение относится к антифрикционным материалам и может быть использовано в узлах трения, например в подшипниках рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин, гидрозатворов, сервомоторов. Технический результат при осуществлении изобретения - получение материала, повышающего долговечность работы подшипников без смазки при высоких нагрузках и, следовательно, надежность последних и гидроагрегата в целом, также позволяющего применять подшипники для экологически чистых поворотно-лопастных рабочих колес гидротурбин. Антифрикционный композит (полиамидо-молибдено-бронзо-фторопластовая композиция) - материал, содержащий в основе слои кремнеземной ткани, а на рабочей поверхности - насыщенные политетрафторэтиленом слои полиамидной ткани при объемном соотношении тканей 1/1,2, причем слои тканей пропитаны связующим на основе эпоксидиановых смол, при этом в связующее и политетрафторэтилен введены дисульфид молибдена, соответственно, 5-30 и 5-30% от их объема, и мелкодисперсная бронза, соответственно, 0,3 и 0,3% от их объемов, при следующих соотношениях компонентов, об %: полиамидная ткань 30, кремнеземная ткань 25, связующее на основе эпоксидиановых смол 42,4, содержащее: дисульфид молибдена 5-30, мелкодисперсную бронзу 5-30, политетрафторэтилен 2,6, содержащий: дисульфид молибдена 0,3, мелкодисперную бронзу 0,3. 2 табл. 2 ил.

Изобретение относится к антифрикционным самосмазывающимся материалам и может быть использовано в узлах трения, например, в подшипниках рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин, гидрозатворов, сервомоторов.

Известен слоистый пластик антифрикционного назначения, у которого первый слой (со стороны поверхности трения) выполнен из тканевого материала на основе неплотно переплетенного жгута из нескрученных полимерных волокон, пропитанных полимерным связующим, а второй слой - из стеклоткани, пропитанной тем же связующим (Патент Швейцарии N 580765, кл. J 16 C 33/20, опублик. 1976).

Недостатком известного антифрикционного материала является его неработоспособность при высоких давлениях в узлах трения.

Наиболее близким из выявленных аналогов к предлагаемому изобретению является слоистый пластик антифрикционного назначения, выполненный в виде чередующихся слоев стеклоткани (кремнеземной ткани), пропитанных эпоксидным связующим, в состав которого введен фторопласт в количестве 5...30 об.% (а. с. СССР N 411748 кл. C 08 L 63/00, 30.11.88).

Недостаток известного пластика - недостаточная износостойкость и долговечность, т. к. антифрикционный слой, состоящий из эпоксидного связующего и вкраплений фторопласта, имеет небольшую толщину и со временем стирается, после чего трение происходит по стеклоткани, которая не является антифрикционным материалом.

Недостатком известного слоистого пластика является недолговечность при применении в подшипниках экологически чистых рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин, т. е. без смазки. При этом у материала вырабатывается заложенная в нем твердая смазка, повышается коэффициент трения и износ, что приводит к необходимости замены подшипников и, соответственно, разборки гидроагрегата.

Заявленный материал - антифркционный композит ПМБФ (полиамидомолибдено-бронзо-фторопластовая композиция) - характеризуется тем, что содержит слои кремнеземной ткани, пропитанные связующим на основе эпоксидиановых смол.

При этом отличительными признаками предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются: - применение дополнительно полиамидной ткани, насыщенной политетрафторэтиленом и пропитанной связующим на основе эпоксидиановых смол; - выполнение соотношения слоев кремнеземной и полиамидной тканей, как 1/1,2; - введение дополнительно в связующее и политетрафторэтилен дисульфида молибдена, соответственно, 5. . . 30% и 0,3% от объемов, и мелкодисперсной бронзы, соответственно, 5...30% и 0,3% от объемов; - выполнение следующего соотношения компонентов, в об.%: Полиамидная ткань - 30,0 Кремнеземная ткань - 25,0 Связующее на основе эпоксидиановых смол - 42,4 содержащее: Дисульфид молибдена - 5-30
Мелкодисперсную бронзу - 5-30
Политетрафторэтилен - 2,6
содержащий:
Дисульфид молибдена - 0,3
Мелкодисперсную бронзу - 0,3
Выполнение материала по ограничительным признакам позволяет использовать его в качестве подшипникового материала.

Применение в материале полиамидной ткани позволяет повысить износостойкость и долговечность композита.

Выполнение соотношения кремнеземной и полиамидной тканей, как 1/1,2, позволяет получить оптимальную структуру материала. Относительное уменьшение объема кремнеземной ткани приводит к снижению прочности материала, а относительное уменьшение объема полиамидной ткани приводит к снижению износостойкости и долговечности материала.

Введение в связующее и в политетрафторэтилен дисульфида молибдена и мелкодисперсной бронзы позволяет обеспечить равномерное распределение последних по объему материала.

Введение дополнительно дисульфида молибдена позволяет уменьшить коэффициент трения и износ материала. При этом содержание дисульфида молибдена, например, в связующем менее 5% от объема приводит к увеличению коэффициента трения, а содержание более 30% от объема приводит к увеличению износа.

Введение дополнительно мелкодисперсной бронзы позволяет выполнить структуру материала более плотной и стабильной, а также улучшить теплопроводность. При этом, содержание мелкодисперсной бронзы, например, в связующем, менее 5% от объема приводит к увеличению коэффициента трения и износа, а содержание более 30% приводит к более значительному увеличению коэффициента трения и износа.

Оптимальное сочетание дисульфида молибдена и мелкодисперсной бронзы - равное объемное содержание последних.

Сочетание дисульфида молибдена с бронзой позволяет увеличить твердость и уменьшить деформацию материала.

В целом, совокупность существенных признаков позволяет получить такой материал, который повышает долговечность работы подшипников без смазки и при высоких нагрузках, т.е., позволяет повысить надежность подшипников и гидроагрегата в целом, также позволяет применять подшипники для экологически чистых рабочих колес гидротурбин, что исключает загрязнение рек и водоемов масляными отходами.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами и таблицами, в которых:
на фиг. 1 изображена структура композита ПМБФ;
на фиг. 2 изображена конструкция подшипника;
в табл. 1 приведены примеры конкретного состава композита;
в табл. 2 приведены сравнительные характеристики конкретных составов композита и прототипа.

Структура антифрикционного композита ПМБФ 1, например, нанесенного на обойму 2 (см. фиг. 1), состоит из слоев кремнеземной ткани 3 толщиной 0,3... .2 мм с полотняным или саржевым переплетением нитей, слоев полиамидной ткани 4 толщиной 0,3...2 мм с полотняным или саржевым переплетением нитей, политетрафторэтилена 5, дисульфида молибдена 6, мелкодисперсной бронзы 7 и связующего 8 на основе экопксидиановых смол.

Конструкция подшипника, например, состоит (см. фиг. 2) из обоймы 2 и нанесенного на нее композита ПМБФ 1. Слой композита МПБФ 1 требуемой толщины наносится на металлическую или другую обойму 2 по специальной технологии методом контактного формования.

В зависимости от условий работы и требований к материалу, композит ПМБФ может быть выполнен по конкретному рецепту и составу (см. табл. 1).

Антифрикционный композит ПМБФ (при различном конкретном составе) по сравнению с известным слоистым пластиком (см. табл. 2) обладает более низким коэффициентом трения и в полтора-два раза более высокой долговечностью в условиях высоких удельных нагрузок.

Формула изобретения

Антифрикционный композит, содержащий слои кремнеземной ткани, пропитанные связующим на основе эпоксидиановых смол, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиамидную ткань, насыщенную политетрафторэтиленом и пропитанную связующим на основе эпоксидиановых смол, при этом соотношение кремнеземной и полиамидной тканей составляет 1 : 1,2, а в связующее и политетрафторэтилен дополнительно введены дисульфид молибдена, соответственно, 5 - 30% и 0,3% от объемов, и мелкодисперсная бронза, соответственно, 5 - 30% и 0,3% от объемов, при следующем соотношении компонентов, об.%:
Полиамидная ткань - 30
Кремнеземная ткань - 25
Связующее на основе эпоксидиановых смол, - 42,4
содержащее:
Дисульфид молибдена - 5 - 30
Мелкодисперсную бронзу - 5 - 30
Политетрафтрэтилен, - 2,6
содержащий:
Дисульфид молибдена - 0,3
Мелкодисперсную бронзу - 0,3

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4