Самосмазывающийся сочленяющий элемент, изготовленный из композитного материала и действующий под высокими динамическими нагрузками

Изобретение относится к самосмазывающимся шарнирам. Изобретение предпочтительно применяется для всех типов шарниров, требующих действия в отсутствие смазки, то есть с самосмазывающим действием, и действующих под высокими нагрузками в динамическом режиме. Самосмазывающийся шарнирный элемент, действующий под высокими нагрузками в динамическом режиме, сформирован путем намотки ткани небольшой толщины в диапазоне от 20 мкм до 150 мкм, смешанной со смолой, содержащей наполнители, для формирования изделия, однородного по всей своей толщине, при этом указанная ткань имеет форму полосок, имеющих ширину в диапазоне от 5 мм до 200 мм. Полоски скрещены в несколько слоев посредством намотки нитей. Технический результат: создание самосмазывающегося шарнира, изготовленного из полимера, который является однородным по всей своей толщине, без усиливающей основы, и действующего под высокими нагрузками, например более 60 МПа, в динамическом режиме. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к самосмазывающимся шарнирам.

Изобретение предпочтительно применяется для всех типов шарниров, требующих действия в отсутствие смазки, то есть с самосмазывающим действием, и действующих под высокими нагрузками в динамическом режиме.

Изобретение ставит целью получение самосмазывающегося шарнира, изготовленного из полимера, который является однородным по всей своей толщине, без усиливающей основы, и действующего под высокими нагрузками, например более 60 МПа, в динамическом режиме.

Согласно уровню техники такой тип композитного полимерного шарнира не является вполне удовлетворительным по причине своего неудовлетворительного поведения под нагрузкой и по причине рисков течения и расслоения под динамической нагрузкой, в том числе под нагрузками ниже 60 МПа. Например, согласно уровню техники шарнирный элемент можно получить путем намотки синтетической ткани, смешанной с термореактивной или термопластичной смолой эпоксидного, полиэфирного или другого типа, при этом порядок толщины ткани составляет 300 мкм. Эта ткань представлена в форме полосок, сформированных для получения требуемой толщины в несколько слоев, например в 3 слоя.

Изобретение ставит целью преодоление этих недостатков простым, надежным, эффективным и разумным образом.

Проблема, к решению которой стремится изобретение, заключается в получении шарнира полимерного типа, способного действовать под высокой динамической нагрузкой более 60 МПа.

Согласно изобретению шарнирный элемент сформирован путем намотки ткани небольшой толщины в диапазоне от 20 мкм до 150 мкм, и предпочтительно от 20 мкм до 130 мкм, смешанной со смолой, содержащей наполнители, при этом указанная ткань имеет форму полосок, имеющих ширину в диапазоне от 5 мм до 200 мм, при этом указанные полоски являются скрещенными в несколько слоев в соответствии с технологией намотки нитей.

Эти характерные признаки обеспечивают улучшенную однородность при использовании более тонких полосок и улучшенное сопротивление тангенциальной силе трения – по причине скрещивания слоев ткани, образующей материал.

Кроме того, это приводит к улучшенному поведению под динамической нагрузкой по причине скрещивания полосок и к улучшенному поведению под статической нагрузкой по причине улучшенной однородности материала.

Предпочтительно угол скрещивания находится в диапазоне от 10° до 90° и предпочтительно от 30° до 86°.

Согласно другим характерным признакам, смола относится к эпоксидному, винилэфирному, полиэфирному, фенольному, полиимидному или другому типу, в то время как наполнители относятся к типу PTFE, MoS₂ или графита.

Следует отметить, что наполнители составляют 5–70% по объему.

Далее изобретение описано подробнее посредством сопутствующих графических материалов, среди которых:

на фиг. 1 показана намотка ткани небольшой толщины согласно признакам изобретения;

на фиг. 2 представлен очень упрощенный вид, показывающий намотку ткани согласно известному уровню техники для получения определенной толщины;

на фиг. 3 представлен вид, сходный с фиг. 2, показывающий намотку ткани согласно изобретению для получения такой же определенной толщины.

Согласно изобретению, самосмазывающийся шарнирный элемент, такой как кольцо, например, изготовлен путем намотки синтетической ткани небольшой толщины в диапазоне от 20 мкм до 150 мкм, и предпочтительно от 20 мкм до 130 мкм.

Ткань, которая представлена в форме полосок, смешивается со смолой эпоксидного, винилэфирного, полиэфирного, фенольного, полиимидного или другого типа.

Эта смола содержит наполнители, относящиеся к типу PTFE, MoS₂, графита или другим типам, в количестве порядка 5–70% по объему. Цель заключается в получении изделия, являющегося однородным по всей своей толщине.

Полоски ткани имеют ширину в диапазоне от 5 мм до 200 мм и являются намотанными на сердечник определенного диаметра в соответствии с технологией намотки нитей.

Полоски намотаны и скрещены в несколько слоев, при этом угол скрещивания находится в диапазоне от 10° до 90°, и предпочтительно от 30° до 86°.

Следует сделать ссылку на фиг. 3, на которой показана намотка в форме 9 витков по 100 мкм, что отличается от намотки согласно уровню техники в форме 3 витков по 300 мкм.

Следует отметить, что ткань, предназначенная для смешивания со смолой, может быть изготовлена из тафты, атласа, саржи или ситовой ткани без исключения других волокнистых текстур.

Следует упомянуть следующие испытания в случае шарнира в форме самосмазывающегося композитного кольца, вмещающего ось с характеристикой 16 NC 6 CT Ra: 04.

Диаметр вала: 30 мм

Ширина направляющей: 20 мм

Движение: возвратно-поступательное вращение на 90°

Давление, вычисленное на проектной площади: 80 МПа

Скорость скольжения: 8 мм/с

Коэффициент трения >0,25

Испытания имеют следующие результаты:

1. Самосмазывающийся шарнирный элемент, действующий под высокими нагрузками в динамическом режиме, отличающийся тем, что он сформирован путем намотки ткани небольшой толщины в диапазоне от 20 мкм до 150 мкм, смешанной со смолой, содержащей наполнители, для формирования изделия, однородного по всей своей толщине, при этом указанная ткань имеет форму полосок, имеющих ширину в диапазоне от 5 мм до 200 мм, при этом указанные полоски скрещены в несколько слоев посредством намотки нитей.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что толщина ткани находится в диапазоне от 20 мкм до 130 мкм.

3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что угол скрещивания находится в диапазоне от 10° до 90°.

4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что угол скрещивания находится в диапазоне от 30° до 86°.

5. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что ткань относится к синтетическому типу.

6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что смола относится к эпоксидному, винилэфирному, полиэфирному, фенольному или полиимидному типу.

7. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что наполнители относятся к типу PTFE, MoS₂ или графита.

8. Элемент по п. 7, отличающийся тем, что наполнители составляют 5–70% по объему.