Подшипник со слоем скольжения

Изобретение относится к подшипнику со слоем скольжения и способу его получения. Подшипник со слоем скольжения состоит из формообразующего корпуса, с нанесенным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди или алюминия и гальваническим слоем скольжения, который включает в себя матрицу из твердого раствора олова и сурьмы в количестве 0,5…4,5 вес.%, содержащую включения медно-оловянных частиц соединения Cu6Sn5 при общем содержании меди в сплаве 2…25 вес.%. Содержание примеси свинца не более 0,35% и общее содержание примесей остальных элементов не более 1%. Технический результат: создание подшипника со слоем скольжения с улучшенными рабочими свойствами.

 

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к подшипникам со слоем скольжения, например, для двигателей внутреннего сгорания.

Необходимые для длительной и надежной работы свойства слоя скольжения подшипников известны и включают, в частности, следующие основные требования:

- усталостная прочность, выражающаяся в способности выдерживать знакопеременные нагрузки во всем диапазоне рабочих температур;

- хорошие триботехнические свойства, включая низкий коэффициент трения в условиях смешанной и граничной смазки;

- высокая сопротивляемость задирам в условиях кратковременных нарушений режима жидкостного трения за цикл работы двигателя или нарушений маслоснабжения;

- высокая износостойкость материала подшипника и способность в минимальной степени изнашивать и повреждать шейки коленчатого вала в аварийных режимах;

- способность удерживать посторонние частицы, находящиеся в смазочном материале, без повреждения поверхности шейки коленчатого вала;

- высокая коррозионная стойкость в среде смазочного масла;

- способность хорошо прирабатываться и компенсировать допустимые неточности изготовления и сборки;

- технологичность и невысокая стоимость изготовления за счет использования высокотехнологичного и производительного современного оборудования, а также постоянного совершенствования технологии изготовления;

- невысокая стоимость материалов подшипника.

Известен многослойный материал для подшипников скольжения (например, патент RU 2247658, 28.12.1999 г.) с несущим слоем, слоем подшипникового сплава, первым промежуточным слоем из никеля, вторым промежуточным слоем из олова и никеля, а также слоем скольжения из меди и олова.

При этом слой скольжения имеет матрицу из олова, включающую медно-оловянные частицы, состоящие на 39-55 вес.% из меди, и остальное олово. По данному патенту под действием рабочих нагрузок и температур олово из матрицы слоя скольжения диффундирует во второй промежуточный слой олово-никель, при этом толщина слоя скольжения уменьшается, а следовательно, в нем увеличивается концентрация относительно твердых медно-оловянных частиц и в соответствии с правилом Шарли повышается его прочность.

К недостаткам данной конструкции относятся:

относительно невысокая прочность чистого олова, используемого в качестве матрицы слоя скольжения, и склонность чистого олова к превращению в α-фазу («оловянной чуме») при пониженных температурах;

- длительный процесс диффузии олова во второй промежуточный слой при рабочей температуре подшипника (около 120°C). Как указывается в патенте, заметные результаты диффузии появляются после 1000 часов работы двигателя, а следовательно, в первоначальный длительный период работы двигатель не может работать на полной мощности во избежание усталостного повреждения слоя скольжения подшипников;

- при диффузии олова из слоя скольжения во второй промежуточный слой толщина его уменьшается, а второго промежуточного слоя (олово-никель) увеличивается. Поэтому при износе слоя скольжения работа поверхности шейки коленчатого вала будет происходить по второму промежуточному слою, который имеет значительную толщину и относительно высокую твердость (700 HV), но не обладает необходимыми для надежной работы антифрикционными свойствами. Это может приводить к повышенному износу и задиру подшипника.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и решаемой задаче является элемент скольжения по патенту RU 2456486, 12.09.2008 г. со слоем скольжения, образованным из сплава с компонентами олова, сурьмы и меди, доля которых составляет, вес.%:

сурьма 5-20%
медь 0,5-20%
остальное олово

причем содержание свинца составляет не более 0,7%, а полное содержание прочих компонентов не более 0,5%.

Из этого же изобретения также известен способ получения элемента скольжения со слоем скольжения из сплава с компонентами олово, сурьма, медь путем электролитического осаждения на формообразующий корпус.

Недостатками упомянутого изобретения являются повышенное допустимое содержание свинца (до 0,7%), что приводит к образованию легкоплавкой перитектики с температурой плавления 182°C, понижающей механическую прочность сплава при повышенных температурах (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения». М.: Машиностроение, 1965 г. С. 43), наличие в структуре сплава с содержанием сурьмы свыше 7,5% твердых и хрупких частиц SbSn, вызывающих повышенный износ шеек вала, а также сложный и чувствительный к составу электролита и режимам нанесения способ электролитического осаждения трехкомпонентного сплава слоя скольжения.

Целью настоящего изобретения является повышение за счет оптимизации структуры материала слоя скольжения подшипника его прочности и способности сопротивляться усталостному разрушению, повышение износостойкости слоя скольжения и его способности в минимальной степени изнашивать и повреждать шейки коленчатого вала, повышение способности хорошо прирабатываться и компенсировать допустимые неточности изготовления и сборки.

Для достижения этой цели предлагается подшипник со слоем скольжения, состоящий из формообразующего корпуса, с нанесенным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди или алюминия и гальваническим слоем скольжения. Слой скольжения подшипника выполняется из материала, содержащего олово, сурьму и медь, причем в отличие от аналогов олово с сурьмой в количестве 0,5…4,5 вес.% образуют матрицу в виде твердого раствора, а медь образует с оловом соединение Cu6Sn5, распределенное в этой матрице в виде более твердых медно-оловянных частиц при общем содержании меди в сплаве 2…25 вес.%, причем содержание примеси свинца составляет не более 0,35% и общее содержание примесей остальных элементов не более 1%. Общее содержание примесей остальных элементов в составе оловянистых баббитов ограничено величиной около 1% в соответствии с требованиями Американского общества автомобильных инженеров (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., с. 45, табл. 5).

Как известно (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М., с. 42), добавление сурьмы и меди повышает прочностные свойства олова, однако при слишком большом содержании этих элементов значительно увеличивается хрупкость сплава. Поэтому в предлагаемом изобретении содержание сурьмы находится в пределах 0,5…4,5%, что позволяет повысить прочность матрицы слоя скольжения, избежать образования хрупких и твердых частиц SnSb, а также исключить возможность перехода чистого олова в α-фазу («оловянную чуму»). Медь в данном сплаве, в количестве, начиная с 2%, в соответствии с диаграммой состояния сплава олово-сурьма-медь (Рудницкий Н.М. «Материалы автотракторных подшипников скольжения», М.: Машиностроение, 1965 г. С. 39) образует частицы Cu6Sn5 в твердом растворе олова с сурьмой, что повышает твердость, а следовательно, прочность и износостойкость слоя скольжения подшипника. Содержание меди может колебаться в пределах от 2 до 25% в зависимости от нагрузок, воспринимаемых слоем скольжения и необходимых для данных условий антифрикционных свойств.

Технический результат изобретения - создание подшипника со слоем скольжения с улучшенными рабочими свойствами.

Подшипник со слоем скольжения, состоящий из формообразующего корпуса, с нанесенным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди или алюминия и гальваническим слоем скольжения, выполненным из материала, содержащего олово, сурьму и медь, отличающийся тем, что олово с сурьмой в количестве 0,5…4,5 вес.% образуют матрицу в виде твердого раствора, а медь образует с оловом соединение Cu6Sn5, распределенное в этой матрице в виде более твердых медно-оловянных частиц при общем содержании меди в сплаве 2…25 вес.%, причем содержание примеси свинца не превышает 0,35% и общее содержание примесей остальных элементов не превышает 1%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, например к гидротурбиностроению, судостроению, в частности к узлам трения гидромашин, гребных валов, работающих при высоких нагрузках: больших удельных давлениях, скоростях скольжения без смазки и в водной среде.

Настоящее изобретение относится к триботехническому составу, характеризующемуся тем, что он выполнен в виде композиции, составленной из природных минералов, полученных при измельчении керна, взятого из нескольких скважин с разной глубины, при этом композиция содержит природные минералы при следующем соотношении компонентов, мас.%: Антигорит 5-7; Лизардит 1-3; Тремолит 1-5; Хлорит 23-35; Тальк 26-38; Карбонат 22-26; Магнетит 1-3; Примеси 1-3, причем триботехнический состав содержит субмикронных частиц не более 20 мас.% порошка и частицы размером не более 15 мкм.

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к конструкции антифрикционной прокладки подпятника и подшипника скольжения. Антифрикционная прокладка подпятника и подшипника скольжения представляет собой содержащий фторопласт антифрикционный элемент, наклеенный на металлическое основание.

Изобретение относится, прежде всего, к прецизионному станкостроению и приборостроению и может применяться для создания пористых газостатических опор в высокоскоростных и/или высокоточных шпиндельных узлах, линейных направляющих, подпятниках и в других устройствах станков и измерительного оборудования.
Изобретение относится к композиции для преобразования и восстановления металлических поверхностей трения, приготовленной в виде мелкодисперсного порошка, включающей хризотил, карбид кремния и окислы титана и меди, при этом она дополнительно содержит тальк и терморасширенный графит, содержащий не менее 7% элементов, присутствующих в природном графите, при следующем соотношении компонентов, мас.%: тальк Mg3Si4O10(OH)2 6-8; терморасширенный графит 8-12; SiC 6-8; TiO2 2-4; CuO 2-4; хризотил Mg6Si4O10(OH)8 остальное.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно - к обработке поверхностей узлов трения, и может быть использовано как при обработке новых деталей и узлов трения, так и при ремонтно-восстановительных работах. Триботехническая композиция для металлических узлов трения включает серпентинит Mg6[Si4O10][OH]8 с содержанием в композиции в диапазоне 30-40 мас.%, хлорит H4Mg2Al2SiO9 с содержанием в композиции 20,0-30,0 мас.%, барит BaSO4 с содержанием 20,0-30,0 мас.%, коалинит Al4[Si4O10](OH)8 с содержанием 10,0-15,0 мас.% и сферокобальтит СоСО3 с содержанием 10,0-20,0 мас.%.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления колодок подпятника и подшипника скольжения. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тяжелонагруженным подшипникам скольжения. .
Изобретение относится к элементу скольжения и способу его получения. .

Изобретение относится к области машиностроительного производства и может быть использовано для изготовления узлов и механизмов, эксплуатация которых осуществляет в условиях, максимально близких к экстремальным.

Изобретение относится к способу восстановления размеров корпуса моторно-осевого подшипника электровоза при помощи электродуговой металлизации. Способ восстановления размеров корпуса моторно-осевого подшипника электровоза электродуговой металлизацией.

Изобретение может быть использовано при изготовлении детали подшипника, например в виде сварного кольца или сегмента кольца, которая подвергается переменным механическим напряжениям, в частности, при качении или качении и скольжении.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в металлургической, строительной, горнорудной промышленностях для обеспечения надежной и долговечной работы оборудования при значительных снижениях затрат на изготовление и эксплуатацию машин.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергетике, судостроении, металлургии, для обеспечения долговечной, надежной работы оборудования (турбины, компрессоры, двигательные установки, центрифуги и т.д.).
Изобретение относится к износостойким и антифрикционным покрытиям на рабочих поверхностях узлов трения. Предварительно получают стержень путем прессования и спекания состава, содержащего порошок меди, порошок политетрафторэтилена и хлорид аммония.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости смазываемых поверхностей трения различных деталей механизмов и машин.

Изобретение относится к деревообработке, в частности к получению подшипников скольжения из древесины. Подшипник скольжения выполнен из прессованной древесины с радиальным расположением волокон и равномерной плотностью по всему сечению и содержит смазку в количестве 7-8% от массы древесины и металлическое включение.

Изобретение относится к применению CuFe2P в подшипнике скольжения или в качестве материала подшипника скольжения, причем CuFe2P представляет собой медный сплав, содержащий 2,1-2,6 мас.% Fe, 0,05-0,2 мас.% Zn, 0,015-0,15 мас.% Р, до 0,03 мас.% Pb и до 0,2 мас.% других добавок.

Группа изобретений относится к деталям скольжения двигателя внутреннего сгорания. Деталь содержит основу и нанесенное на нее термическим напылением покрытие с открытой контактной поверхностью, включающее, по меньшей мере, две фазы материала покрытия с различной прочностью, причем одна из, по меньшей мере, двух фаз материала покрытия, имеющая наименьшую прочность, углублена относительно другой или других фаз покрытия.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к композиции для получения сенсорных покрытий на основе водных суспензий наночастиц диоксида олова.

Изобретение относится к подшипнику со слоем скольжения и способу его получения. Подшипник со слоем скольжения состоит из формообразующего корпуса, с нанесенным антифрикционным подшипниковым сплавом на основе меди или алюминия и гальваническим слоем скольжения, который включает в себя матрицу из твердого раствора олова и сурьмы в количестве 0,5…4,5 вес., содержащую включения медно-оловянных частиц соединения Cu6Sn5 при общем содержании меди в сплаве 2…25 вес.. Содержание примеси свинца не более 0,35 и общее содержание примесей остальных элементов не более 1. Технический результат: создание подшипника со слоем скольжения с улучшенными рабочими свойствами.

Наверх