Подшипник скольжения с бинарной поверхностью
Владельцы патента RU 2337259:
Колесников Игорь Владимирович (RU)
Лапицкий Валентин Александрович (RU)
Колесников Владимир Иванович (RU)
Сычев Александр Павлович (RU)
Лапицкий Александр Валентинович (RU)
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорных узлах скольжения. Подшипник скольжения с бинарной поверхностью содержит втулку, на рабочей поверхности которой выполнены пазы или отверстия и размещенные в них твердосмазывающие вкладыши. Вкладыши изготовляют из антифрикционного пресс-материала, полученного путем вальцевания эпоксидного предполимера на основе продукта взаимодействия смеси эпоксидированного новолака (А) и эпоксидной диановой смолы с м.м. от 360 до 540 (Б) с 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметаном (В) при 60-130°С в течение 30-120 мин в соотношении А:Б:В от 85:10:5 до 5:80:15 с последующей модификацией предполимера на вальцах фторкаучуками в соотношении от 90:10 до 60:40 в течение 5:30 мин при 60-90°С и дальнейшим введением отвердителя - ароматического амина, наполнителя - смеси порошка фторированного олефина с рубленым волокном и антиадгезива и обработке на вальцах дополнительно в течение 5-15 мин при 40-80°С. Технический результат: изготовление вкладыша, обеспечивающего высокие антифрикционные свойства узла трения, устойчивость при повышенных температурах и его долговечность. 1 ил., 3 табл.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорных узлах скольжения.
Ближайшим прототипом заявленного изобретения является подшипник скольжения, в котором втулка выполнена с пазами по ее рабочей поверхности, в которых смонтированы твердосмазывающие вкладыши, представляющие маслянит К-37, ТУ-88, БССР 22-79 (см. Патент РФ №2025589, опубликован 1994.12.30).
Недостатком такого подшипника является крайне низкая прочность и теплостойкость вкладыша, плохая его адгезия к поверхности втулки, а также высокая трудоемкость при его вмонтировании и недостаточная долговечность.
Целью заявляемого изобретения является подшипник скольжения с бинарной поверхностью, содержащий во втулке вкладыш, обеспечивающий высокие антифрикционные свойства узла трения, устойчивость при повышенных температурах и его долговечность (чертеж).
Поставленная цель достигается тем, что вкладыш подшипника изготавливают из антифрикционного прессматериала, полученного путем вальцевания эпоксидного предполимера на основе продукта взаимодействия смеси эпоксидированного новолака (А) и эпоксидной диановой смолы с м.м. от 360 до 540 (Б) с 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметаном (В) при 60-130°С в течение 30-120 мин в соотношении А:Б:В от 85:10:5 до 5:80:15 с последующей модификацией предполимера на вальцах фторкаучуками в соотношении от 90:10 до 60:40 в течение 5:30 мин при 60-90°С и дальнейшим введением отвердителя - ароматического амина, наполнителя - смеси порошка фторированного олефина с рубленым волокном и антиадгезива и обработке на вальцах дополнительно в течение 5-15 мин при 40-80°С, при этом состав содержит, мас.ч:
| Предполимер, модифицированный фторкаучуком | 100,00 |
| Отвердитель | 15,00-50,00 |
| Порошок фторированного олефина | 5,00-50,00 |
| Рубленое волокно | 10,00-100,00 |
| Антиадгезив | 2,00-6,00 |
Состав и метод изготовления материала вкладыша впервые разработан авторами и нигде не описан.
Пример 1. Получение предполимера.
В реактор, снабженный мешалкой, обогревом и охлаждением, загружают 45 мас.ч. эпоксидированного новолака - эпоксидной смолы марки ЭН-6, с содержанием 20% эпоксидных групп (ТУ 6-05-1585-89) (А), 45 мас.ч. эпоксидной диановой смолы ЭД-20, с содержанием 20% эпоксидных групп и м.м. 400 (ГОСТ 10587-84) (Б) и 10 мас.ч. 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметана (ТУ 6-14-980-84) (В). Соотношение А:Б:В=45:45:10.
Температуру в реакторе поднимают до 95°С и смесь выдерживают при постоянном перемешивании в течение 75 мин. При этом происходит уменьшение содержания эпоксидных групп с 20% до 12% и образуется твердый прозрачный предполимер с м.м. 900, который выливается в противень и охлаждается до +20°С и дробится.
Получение пресс-материала.
На вальцы, разогретые до 75°С, загружают фторкаучук марки ФКС-26 в количестве 25 мас.ч. и после его равномерного распределения на вальцах добавляют 75 мас.ч. дробленого предполимера. Смесь обрабатывают при 75°С в течение 18 минут с постоянным подрезанием вальцуемой массы. Далее температуру вальцов снижают до 60°С и вводят отвердитель-4,4'диаминодифенилметан в количестве 38 мас.ч., порошок фторированного олефина - политетрафторэтилен (фторпласт-4) в количестве 28 мас.ч., рубленое стекловолокно с диаметром элементарных волокон 13 мкм в количестве 55 мас.ч. и антиадгезив - стеарат кальция - 4 мас.ч. Полученную смесь дополнительно вальцуют при 60°С в течение 10 минут. Срезанную с вальцов массу охлаждают, дробят и упаковывают.
Примеры 2-8 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением компонентов и параметров в соответствии с табл.1. Свойства пресс-материалов и пресс-изделий по примерам 1-8 приведены в табл.2.
Изготовление втулок с вкладышами осуществляют при 140°С, удельном давлении 10 МПа и выдержке 1 мин/мм толщины изделия.
Изготовление втулок с вкладышами по примерам 2-8 приведено в таблице 3.
На чертеже изображена втулка с бинарной поверхностью и варианты формы и расположения пазов и отверстий на бинарной втулке.1 - основа втулки, 2 - вставки из антифрикционного материала.
| Таблица №1 | |||||||
| Условия выполнения заявляемого способа по примерам 2-8. | |||||||
| Наименование показателей | Величина показания по примерам | ||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| Соотношение компонентов А:Б:В | 85:10:5 | 5:80:15 | 45:45:10 | 45:45:10 | 45:45:10 | 45:45:10 | 45:45:10 |
| Марка эпоксидированного новолака входящего в предполимер (А) | Смола ЭН-6 (ТУ 6-05-1585-72) | Смола УП-643 | Смола DEN-4038 (фирма DAU Chemical) | ЭН-6 | ЭН-6 | ЭН-6 | ЭН-6 |
| Марка эпоксидной диановой смолы, входящей в предполимер и м.м. (Б) | ЭД-20 м.м. 400 | ЭД-22 м.м. 360 | ЭД-16 м.м. 540 | ЭД-20 м.м. 400 | ЭД-20 м.м. 400 | ЭД-20 м.м. 400 | ЭД-20 м.м. 400 |
| Марка фторкаучука | СКФ-26 | СКФ-32 | СКФ-26 | СКФ-32 | Вайнон А (США) | СКФ-26 | СКФ-26 |
| Соотношение предполимер:фторкаучук | 75:25 | 75:25 | 75:25 | 75:25 | 75:25 | 60:40 | 90:10 |
| Вид и количество отвердителя, мас.ч. | 4,4'диаминодифенилметан | парааминобензиланилин, 50 | Метафенилен диамин, 15 | ароматический полиамин,50 | |||
| 38 | 38 | 38 | |||||
| Вид и количество фторированного олефина, масс.ч. | Фторопласт-4 | Фторопласт-4Д | |||||
| 28 | 28 | 28 | 5 | 10 | 20 | 28 | |
| Вид и количество рубленого волокна | стекловолокно | Волокно полиамидное СВМ | Волокно «оксалон» | ||||
| 50 | 50 | 50 | 100 | 10 | 50 | 50 | |
| Вид и количество антиадгезива | Стеарат кальция | Стеарат цинка, 2 | Стеарат кадмия, 6 | церезин, 4 | церезин, 4 | ||
| 4 | 4 | 4 |
| Таблица №2 | |||||||||||
| Свойства антифрикционных пресматериалов по примерам 1-8 в сравнении с известными техническими решениями | |||||||||||
| Наименование показателя | Величина показателя | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | аналог | прототип | Патент RU 2(8)128 С1 | |
| Текучесть по спирали, см | 1200 | 1300 | 1100 | 1000 | 1100 | 1200 | 1200 | 1300 | 500 | 300 | Не течет |
| Режим прессования вкладышей, температура °С, время выдержки | 140, 1 мин/мм толщина изделия | 130,2 мин/мм | 160, 0,5 мин/мм | 150, 0,8 мин/мм | 140, 1 мин/мм | >1 час | |||||
| Стабильность прессматериала | Не менее 12 месяцев | 1 мес | |||||||||
| Предел прочности при статическом изгибе, МПа | 300 | 320 | 350 | 310 | 300 | 310 | 320 | 310 | 220 | 80 | |
| Удельная ударная вязкость, кДж/Н | 85 | 100 | 95 | 90 | 103 | 88 | 106 | 92 | 26 | 20 | 12 |
| Теплостойкость по Мартенсу, °С | 190 | 185 | 195 | 190 | 190 | 200 | 195 | 190 | 150-160 | 120 | 120 |
| Коэффициент трения (υ=0,15 м/с; Р=4,0 МПа) | 0,12 | 0,11 | 0,12 | 0,11 | 0,15 | 0,14 | 0,14 | 0,13 | - | - | |
| Интенсивность изнашивания, 10-9 (υ=0,15 м/с; Р=4,0 МПа) | 5,4 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 5,7 | 5,6 | 5,6 | 5,4 | - | - |
| Таблица №3 | |||||||
| Условия изготовления втулок с вкладышами по примерам 2-8. | |||||||
| Наименование показателя | Величина показания по примерам | ||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| Состав пресс-материала | пример 2, табл.1 | пример 3, табл.1 | пример 4, табл.1 | пример 5, табл.1 | пример 6, табл.1 | пример 7, табл.1 | пример 8, табл.1 |
| Вид вкладыша | |  |  |  |  |  |  |
| Параметры литьевого прессования, Т°С/мин×мм толщины | 130/2 | 150/0,5 | 140/1 | 140/1 | 140/1 | 140/1 | 140/1 |
Подшипник скольжения с бинарной поверхностью, содержащий втулку, на рабочей поверхности которой выполнены пазы или отверстия, и размещенные в них твердосмазывающие вкладыши, отличающийся тем, что вкладыши изготавливают из антифрикционного пресс-материала, полученного путем вальцевания эпоксидного предполимера на основе продукта взаимодействия смеси эпоксидированного новолака (А) и эпоксидной диановой смолы с м.м. от 360 до 540 (Б), с 3,3'дихлор-4,4'диаминодифенилметаном (В) при 60-130°С в течение 30-120 мин в соотношении А:Б:В от 85:10:5 до 5:80:15 с последующей модификацией предполимера на вальцах фторкаучуками в соотношении от 90:10 до 60:40 в течение 5-30 мин при 60-90°С и дальнейшим введением отвердителя - ароматического амина, наполнителя - смеси порошка фторированного олефина с рубленым волокном и антиадгезива и обработкой на вальцах дополнительно в течение 5-15 мин при 40-80°С, при этом состав содержит, мас.ч.:
| предполимер, модифицированный фторкаучуком | 100,00 |
| отвердитель | 15,00-50,00 |
| порошок фторированного олефина | 5,00-50,00 |
| рубленое волокно | 10,00-100,00 |
| антиадгезив | 2,00-6,00 |
