Шаровая опора

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве опор скольжения в узлах трения, способных сохранять свою работоспособность в широком диапазоне нагрузок и температур как в воздушной среде, так и в глубоком вакууме. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух частей, неразъемно соединенных между собой, с заключенным в корпус шаровым пальцем со сферической головкой, размещенной во вкладыше из антифрикционного материала. Пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластическим наполнителем. На сферическую головку пальца методом электроискрового напыления нанесен карбид вольфрама с последующим нанесением слоя серебра методом электролитического осаждения, при этом вкладыш выполнен из молибденита. Технический результат: повышение износостойкости и работоспособности шаровой опоры за счет увеличения максимальных значений давления и более равномерного распределения контактных давлений за счет изменения структуры материалов шарового пальца и вкладыша. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шаровых шарнирах рулевых механизмов различных транспортных средств.

Условия работы узлов трения изделий авиационной и космической техники включают в себя целую гамму различных факторов, оказывающих существенное влияние на рабочие характеристики изделия в целом.

Отсутствие универсальной теории трения предопределяет детальное изучение каждого конкретного агрегата (в крайнем случае группы или класса агрегатов) трения.

К наиболее важным параметрам, определяющим служебные характеристики узла трения и требования, предъявляемые к материалам, относятся:

1. Скорость.

2. Рабочие температуры.

3. Удельные нагрузки.

4. Рабочая среда.

5. Характер нагружения.

Проблема повышения износостойкости пар трения приобретает все большую актуальность в связи с необходимостью повышения качества, надежности и долговечности современных машин. Для обеспечения надежной работы узлов трения, работающих в экстремальных условиях, широко применяют антифрикционные, износостойкие покрытия и самосмазывающиеся композиционные материалы, которые должны быть одинаково эффективны не только при высоких рабочих температурах, но и при относительно низких температурах начала работы и разогрева.

При выборе материалов и покрытий для пар трения в соответствии с условиями их применения необходимо учитывать соответствующие триботехнические характеристики, механизм изнашивания, а также целый ряд дополнительных факторов технологического и конструктивного характера.

Специфика применения шарнирных подшипников в экстремальных условиях обуславливает выбор материалов, способных выдерживать воздействие высоких нагрузок в широком диапазоне температур в различных газовых средах и в вакууме. Наряду с общими требованиями, предъявляемыми к подшипниковым материалам, материалы для высокотемпературных подшипников должны обладать целым рядом специальных свойств:

- высокой жаростойкостью и коррозионной стойкостью;

- стабильностью механических характеристик при различных температурах (σв, НВ, Е, µ и др.);

- высокой теплопроводностью, а также близкими значениями коэффициентов линейного расширения с материалом корпусных деталей и осей;

- минимальное значением твердости при рабочих температурах должно быть не менее 40…45 HRC, а предел текучести должен быть значительно выше величины действующих контактных напряжений;

- высокой износостойкостью и низким значением коэффициента трения.

Как правило, совместить все эти качества в одном материале не удается, и поэтому необходимо применение твердосмазочных защитных покрытий и других технологических и конструкционных решений.

Известны сферические шаровые опоры с подшипниками скольжения (А.с. СССР N2016277, F16C 11/06, 1992; Патент РФ №2049376, F16C 11/06, 1994; Патент РФ №2338936, F16C 11/06, 2007; Патент РФ №2432506, F16C 11/06, 2010).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2352829, F16C 11/06, 2009 г., которое было принято авторам за аналог.

Шаровая опора содержит корпус, состоящий из двух крышек 1 и 2 (фиг.1), независимо соединенных между собой, металлический шаровой палец 3, заключенный в корпус, вкладыш полимерный 4, наполнитель 5 с металлическими гранулами 6. Вкладыш 4 выполнен из твердосмазочного материала (фторопласт-4, УПА-6/15 и др.). Наполнитель 5 выполнен из полимера модифицированного металлическими гранулами.

Недостатком данной сферической опоры является неравномерность распределения контактных давлений, что существенным образом влияет на величину напряженного состояния. Вопрос о распределении контактных давлений и о максимальном значении давления в сферических подшипниках остается одним из важнейших способах повышения надежности и работоспособности сферического шарового подшипника.

Как показывает практика - величина радиального зазора в сферических шарнирных подшипниках (СШП) сильно влияет на контактные параметры (угол контакта, максимальное давление), и, как следствие, на работоспособность. Малый зазор может привести к заклиниванию подшипника из-за неравномерности температурных расширений или из-за большого количества продуктов износа.

В процессе эксплуатации СШП величина радиального или диаметрального зазора может меняться. Изнашивание рабочих поверхностей подшипника, а также деформирование твердосмазочного покрытия или материала основы, может привести к увеличению зазора сверх допустимого предела и, как следствие, к увеличению момента трения.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение износостойкости шаровой опоры со сферическим подшипником скольжения за счет более равномерного распределения контактных давлений путем изменения структуры материалов шарового пальца и вкладыша с применением многослойных композиционных материалов и способов их нанесения.

Это достигается следующим образом.

В шаровой опоре, содержащей корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, неразъемно соединенных между собой, с заключенными в корпус шаровым пальцем, сферической головкой, размещенной во вкладыше, при этом пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластичным наполнителем, путем электроискрового легирования на материал шарового пальца 3 наносят карбид вольфрама. Далее методом электролитического осаждения из цианистых или железосинеродистых электролитов наносится слой серебра на полученный шероховатый слой.

Далее производят замену материала вкладыша 4. Вместо материала полимера применяют природный молибденит, который обладает более высокими антифрикционными свойствами.

1. Таким образом формируются защитные пленки на мягких металлах путем внедрения слоистых кристаллов и в то же время однородность пленок и их способность выдерживать нагрузку увеличивается при возрастании твердости металла за счет более высокой температуры плавления, малой потери веса при нагреве и высокой адгезии к стали.

2. Природный молибденит, в котором шесть атомов серы располагаются вокруг каждого атома молибдена в вершинах тригональной призмы на воздухе устойчив до температуры 300…380°C. Температурная устойчивость его зависит от размеров кристалла (чем меньше кристалл, тем ниже температура окисления), а также от присутствия неметаллов в зоне окисления. При окислении молибденит переходит в трехокись молибдена MoO3, представляющую собой абразивный порошок, за счет которого происходит более равномерное распределение контактных давлений.

Таким образом в техническом решении существенно повышается износостойкость и работоспособность шаровой опоры. Путем увеличения максимальных значений давления и более равномерного распределения контактных давлений за счет изменения структуры материалов шарового пальца и вкладыша с применением многослойных композиционных материалов и способов их нанесения.

Шаровая опора, содержащая корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, неразъемно соединенных между собой, с заключенными в корпус шаровым пальцем, сферической головкой, размещенной во вкладыше, при этом пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластичным наполнителем, отличающийся тем, что на сферическую головку пальца методом электроискрового легирования нанесен карбид вольфрама с последующим нанесением слоя серебра методом электролитического осаждения, при этом вкладыш выполнен из молибденита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к конструированию шарниров с эластичным элементом применяемых для производства стоек стабилизатора, рулевых наконечников и шаровых опор.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин, в частности в узлах соединения гидроцилиндра привода направляющих аппаратов с промежуточным корпусом газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шаровых шарнирах рулевых механизмов различных транспортных средств. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, неразъемно соединенных между собой, с заключенными в корпус шаровым пальцем, сферической головкой, размещенной во вкладыше из антифрикционного материала.

Изобретение относится к шарниру, с помощью которого могут быть переданы или же восприняты осевые силы и моменты вращения в сочетании с эксцентрическими вращательными движениями насосов.

Изобретение относится к шаровым шарнирам, использующимся для соединения нижнего рычага подвески с подрамником транспортного средства. Шаровой шарнир (10) содержит монтажную часть (50) с отверстием, центральную часть (60), расположенную внутри отверстия, эластомерный материал (52), расположенный между монтажной частью (50) и центральной частью (60) для закрепления центральной части (60) внутри отверстия и проходящий в радиальном направлении непрерывно от монтажной части (50) до центральной части (60); а также первую и вторую полости, выполненные в эластомерном материале (52) и продольно разделяющие его на две части.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способам проведения однонаправленных испытаний на износ динамическим способом для определения механического ресурса шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля.

Изобретение относится к устройствам для передачи вращения между валами, которые могут совершать плоское угловое смещение относительно друг друга, в том числе во время вращения, и может быть использовано в машиностроении.

Изобретение в целом относятся к подшипнику, а точнее к установке сферического подшипника в подшипниковый узел для применения в авиационно-космической технике. Заявлены подшипниковый узел (100) и способ формирования подшипникового узла, включающего в себя корпус (110) с отверстием (132).

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пылеводонепроницаемым шарнирам. Пылеводонепроницаемый шарнир содержит стойки, рычаг, головку рычага, ось, а также упругие конические втулки, расположенные между головкой рычага и осью.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть применено в трансмиссионных валах, передающих крутящий момент от силового агрегата транспортного средства к движителю.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шаровых шарнирах рулевых механизмов различных транспортных средств. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, неразъемно соединенных между собой, с заключенным в корпус шаровым пальцем, сферической головкой, размещенной во вкладыше. Пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластичным наполнителем и далее ускоренным потоком ионизированных атомов с энергией 100…200 КэВ воздействуют на шаровой палец. Высокие скорости нагрева приводят к образованию на сферической поверхности метастабильной фазы - металлического стекла, а металлические стекла обладают высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью. Технический результат: повышение поверхностной плотности шарового пальца и повышение износостойкости шаровой опоры в целом. 1 ил.

Изобретение относится к шарнирным муфтам. Синхронная муфта в виде пятизвенного сферического механизма содержит меньшую и большую вилки, соединенные последовательно через меньшую и большую крестовины шарнирами. Центробежными силами вращение крестовин удерживают в бисекторной плоскости угла между осями вращения вилок при совпадении осей пары шарниров большей и меньшей вилок. Меньшая крестовина парой своих шипов соединена шарнирно с меньшей вилкой, а другой парой своих шипов соединена шарнирно с большей крестовиной. Большая крестовина охватывает большую вилку и выполнена с двумя парами отверстий для подшипников шарнирного соединения и с большей вилкой, и с меньшей крестовиной. Большая крестовина может быть выполнена овальной рамкой, причем отверстия для шарнирного соединения с меньшей крестовиной расположены в дугообразной стенке рамки, а шипы шарнирного соединения с большей вилкой примыкают к прямолинейной стенке рамки. Достигается упрощение сборки. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве опор скольжения в узлах крепления, способных сохранять свою работоспособность в широком диапазоне нагрузок как в воздушной среде, так и в глубоком вакууме. Шаровая опора содержит корпус, выполненный их двух крышек (1, 2), жестко соединенных между собой, с заключенным в корпус шаровым пальцем (3) со сферической головкой, размещенной во вкладыше (4). Шаровой палец (3) выполнен из материала ВЖЛ-16, а на его поверхности сформировано многослойное композиционное покрытие (7) со сдвиговым сопротивлением, меньшим сдвигового сопротивления шаровой опоры, при этом первый слой подложки методом гальванического покрытия выполнен из тантала, второй слой из серебра нанесен электролитическим способом, а третий - твердосмазочное покрытие ВАП. Технический результат: повышение износостойкости шаровой опоры, обеспечение положительного градиента напряжения, а также способность к восстановлению повреждений антифрикционного слоя. 2 ил

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям защитных чехлов шаровых шарниров, закрывающим подвижные относительно друг друга элементы шарового шарнира от пыли, грязи и влаги и выполняющим роль контейнера для смазки, необходимой для работы подшипника скольжения шарового соединения. Гофрочехол для защиты шарового шарнира от пыли, грязи и влаги, представляющий собой гофрированную трубу (2) из резины, содержит на концах трубы поверхности для присоединения к деталям шарового шарнира. На одном конце гофрированная труба (2) имеет поясок (1) цилиндрической формы для присоединения к хвостовику шаровой головки шарнира, а на противоположном конце труба (2) имеет поверхность в виде фланца (4) с отверстиями (5) под винты для крепления гофрочехла с помощью прижимной пластины к корпусу шарнира. Между поверхностью, выполненной в виде фланца (4), и гофрированной частью резиновой трубы выполнен участок цилиндрической формы, длина которого определяется опытным путем в зависимости от наружного диаметра посадочной поверхности корпуса шарового шарнира для исключения возможности вхождения инструмента для зажима винтов в ближайшую складку гофрированной части резиновой трубы (2). Технический результат: исключение возможности случайного повреждения гофрочехла инструментом (отверткой) при закреплении гофрочехла на корпусе шарового шарнира, за счет существенного уменьшения величины пути движения инструмента до упора его в гофрочехол, что в свою очередь уменьшает скорость движения инструмента. 1 ил.

Группа изобретений относится к узлу опорной стойки для опоры корпуса функционального блока газовой турбины, к газовой турбине и к способу опоры корпуса функционального блока газовой турбины. Узел (100) опорной стойки содержит тело (101) стойки для опоры блока на основании, шаровой поворотный элемент (102), который установлен с возможностью поворота на теле (101) стойки с образованием шарового шарнира, и качающийся рычаг (103), который установлен на элементе (102). Рычаг (103) предназначен для введения в опорное отверстие (121) опорного тела (120), являющегося частью корпуса или основания. Рычаг (103) предназначен для введения в отверстие (121) с подвижной посадкой, так что образуется поворотная точка (105) в первой зоне контакта между рычагом (103) и внутренней поверхностью (122) отверстия (121), так что обеспечивается возможность поворота рычага (103) внутри отверстия (121) вокруг точки (105). Эластомерный пружинный и демпфирующий элемент (104) установлен на рычаге (103) так, что обеспечивается возможность расположения элемента (104) между рычагом (103) и телом (120) для обеспечения центрирующей силы и демпфирования поворота рычага (103) относительно тела (120) вокруг точки (105). Группа изобретений направлена на обеспечение эффективного технического обслуживания газовой турбины. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области безрельсовых транспортных средств и может быть использовано в конструкциях рулевого управления переднеприводного легкового автомобиля. Наружный шарнир состоит из корпуса (1) и обоймы (2) с выступами (3) криволинейной формы, с расположенными в ней телами качения (4) шаровой формы, размещенными подвижно в сепараторе (5). Обойма (2) и корпус (1) выполнены из упругого материала, а выступы (3, 9) криволинейной формы, по их длине, снабжены сквозными пазами, снабженными на своей внутренней поверхности насечкой. В сквозных пазах жестко установлены вкладыши, выполненные из резины. Технический результат: повышение надежности работы наружного шарнира в эксплуатационных условиях. 2 ил.

Изобретение относится к области авиа- и ракетостроительного машиностроения и может быть использовано в создании узлов трения, где в качестве опор скольжения используются сферические шарнирные подшипники. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух крышек, независимо соединенных между собой, металлический шаровой палец, заключенный в корпус, вкладыш полимерный, наполнитель с металлическими гранулами. Материал шарового пальца выполнен из легированного сплава ЭП517Ш, а на его сферической поверхности методом вакуумно-дугового ионно-плазменного осаждения нанесено покрытие Ni-Cr-Mo-Ti редкоземельного металла Gd. Таким образом, используя данную лигатуру осаждения совместно с РЗМ Gd, на сферической поверхности шарового пальца формируется дополнительное антифрикционное покрытие, содержащее пластичную металлическую матрицу на основе Ni с РЗМ Gd и твердые частицы карбидов металлов Cr, Mo, W, Ti. Керамический оксид, стабилизированный гадолинием, благодаря высокой твердости керамики, позволяет защитить сферическую поверхность шарового пальца, тем самым повысить износостойкость и выровнять средние значения контактных давлений рабочих поверхностей сферических шарнирных подшипников. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве опорных узлов трения, способных сохранять свою работоспособность в широком диапазоне нагрузок и температур как в воздушной среде, так и в глубоком вакууме. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, жестко соединенных между собой, с заключенным в корпус шаровым пальцем со сферической головкой, разделенной во вкладыше, при этом между вкладышем и корпусом находится термопластичный наполнитель, а палец выполнен из сплава ВЖЛ, на сферической поверхности которого нанесено многослойное композиционное покрытие, со сдвиговым сопротивлением, меньшим сдвигового сопротивления шаровой опоры, при этом первый слой подложки методом гальванического покрытия выполнен из Та, второй слой из Ag нанесен электролитическим способом, а третий выполнен из твердосмазочного покрытия ВАП. На сферической поверхности шарового пальца сформировано многослойное твердосмазочное покрытие и методом гальванического покрытия подложка выполнена из Та и электролитического слоя Ag с последующими нанесениями твердосмазочного покрытия ВАП на обе его поверхности и с верхним слоем сплава ВЖЛ, нанесенного методом алитирования. Технический результат: повышение фрикционных характеристик, снижение коэффициента трения, а также снижение реверсивности процесса трения. 2 ил.

Изобретение относится к шарнирному устройству. Шарнирное устройство (1), включающее в себя простирающийся аксиально палец (3) шарнира, прежде всего так называемую лапку, и полностью или частично радиально окружающий его эластично деформируемый слой (5), который на его радиальной внешней стороне (6), по меньшей мере, участками находится в контакте с корпусом (2) и который по меньшей мере на одном аксиальном конце соединен с кольцевой деталью (7), прежде всего привулканизирован к ней, причем палец (3) шарнира образует с эластично деформируемым слоем (5) и по меньшей мере одной кольцевой деталью (7) подвижное по отношению к корпусу (2) тело (8) шарнира. Возможность прокручивания тела (8) шарнира вокруг его продольной оси (9) сдерживается посредством предусмотренной на корпусе дополнительно к прилеганию внешней стороны (6) эластично деформируемого слоя защиты (10) от прокручивания, для образования которой кольцевая деталь (7) удерживается в корпусе (2) посредством прессовой посадки. На кольцевой детали (7) расположен направленный радиально наружу зубчатый профиль (12) типа накатки. Зубчатый профиль (12) входит в зацепление с геометрическим замыканием в направленную радиально наружу стенку корпуса (2). В предусмотренной в корпусе (2) канавке удерживается запорное кольцо (11), которое под аксиальным предварительным натяжением фиксирует кольцевую деталь (7) и эластично деформируемый слой (5). Технический результат: обеспечение высокой защищенности от отказов и высокого комфорта шарнира даже в случае кручения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к шарнирному устройству. Шарнирное устройство (6) включает в себя простирающийся аксиально палец (8) шарнира и полностью или частично радиально его охватывающий корпус (11). Палец (8) шарнира и корпус (11) выполнены с возможностью, по меньшей мере, поворота относительно друг друга. С шарнирным устройством (6) соотнесена отдельная защита (12, 13) от выпадения для корпуса (11), которая выполнена в виде единого целого с центрировано охватывающей палец (8) шарнира и соотнесенной с корпусом (11) крышечной частью (11b) или другой частью корпуса (11) или закреплена на ней. Защита от выпадения (12, 13) исходит из расположенной по меньшей мере в одном поворотном положении шарнира (6) в осевом продолжении пальца (8) области (14) корпуса (11) и входит в, по меньшей мере, по существу осевой канал (15) пальца (8). Технический результат: облегчение монтажа при сохранении возможности поворачивания шарнира в любом направлении. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве опор скольжения в узлах трения, способных сохранять свою работоспособность в широком диапазоне нагрузок и температур как в воздушной среде, так и в глубоком вакууме. Шаровая опора содержит корпус, выполненный из двух частей, неразъемно соединенных между собой, с заключенным в корпус шаровым пальцем со сферической головкой, размещенной во вкладыше из антифрикционного материала. Пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластическим наполнителем. На сферическую головку пальца методом электроискрового напыления нанесен карбид вольфрама с последующим нанесением слоя серебра методом электролитического осаждения, при этом вкладыш выполнен из молибденита. Технический результат: повышение износостойкости и работоспособности шаровой опоры за счет увеличения максимальных значений давления и более равномерного распределения контактных давлений за счет изменения структуры материалов шарового пальца и вкладыша. 1 ил.

Наверх