[1]Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шаровых шарнирах рулевых механизмов различных транспортных средств.
[2]Необходимость надежного функционирования узлов трения с малым значением коэффициента трения вызвала широкие исследования в области твердых смазок и твердосмазочных покрытий. Твердосмазочные покрытия способны обеспечить смазочное действие как при обычных условиях, так и в экстремальных, т.е. при очень высоких контактных давлениях, низких и высоких температурах, в вакууме в других средах, в условиях сильного облучения.
[3]По своему действию твердосмазочные покрытия можно разделить на две группы:
[4]1) образующие антифрикционные пленки на поверхности трения путем химического взаимодействия с подложкой, разрушающиеся и восстанавливающиеся в процессе работы;
[5]2) обладающие хорошими адгезионными свойствами, имеющие слоистую структуру, обеспечивающую легкое скольжение одного слоя относительно другого.
[6]Отдельные компоненты твердосмазочных покрытий используются в узком диапазоне условий эксплуатации, что не дает необходимого эффекта при работе в изменяющихся условиях воздействия на узлы трения: нормальных, высоких и низких температур, воздушной среды и вакууме, контактных давлений в широком диапазоне их значений.
[7]Так графитовое покрытие хорошо работает как при низких, так и при высоких температурах на воздухе, но не удовлетворительно в вакууме. Дисульфид молибдена, - напротив, на воздухе, уже при температурах 623К начинает окисляться, зато довольно хорошо выдерживает повышенную температуру в вакууме. Совместить положительные качества отдельных твердосмазочных покрытий попытались при создании композиционных многослойных покрытий.
[8]Известны сферические шаровые опоры с подшипниками скольжения (А.с. СССР №2016277, F16C 11/06, 1992 г., Патент РФ №2049376, F16C 11/06, 1994 г., Патент РФ №2338936, F16C 11/06, 2007 г., Патент РФ №2432506, F16C 11/06, 2010 г.).
[9]Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по Патенту РФ №2352829, F16C11/06, 2009 г., которое было принято авторами за ближайший аналог.
[10]Шаровая опора содержит корпус, состоящий из двух крышек 1 и 2 (фиг. 1), неразъемно 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, ЦПА 6/15 и др.). Наполнитель 5 выполнен из полимера модифицированного металлическими гранулами 6.
[11]Недостатком данной сферической опоры является недостаточная поверхностная прочность поверхности металлического шарового пальца, а также недостаточная способность к восстановлению и «залечиванию» повреждений антифрикционного слоя, которая тоже во многом зависит от материала подложки твердосмазочного покрытия.
[12]Антифрикционные свойства оцениваются по способности материалов трущихся деталей и слоя смазки обеспечивать малое трение в заданном диапазоне действующих факторов, а в предлагаемом варианте присутствует свойство не схватываться при трении, а прирабатываться и образовывать на поверхности трения прочные слои, предохраняющие поверхности контактирующих тел от металлического контакта при высоких нагрузках, восстанавливать эти слои при их местном разрушении.
[13]Технической задачей является повышение износостойкости шаровой опоры со сферическим подшипником скольжения, обеспечение положительного градиента напряжений, а также способность к восстановлению и «залечиванию» повреждений антифрикционного слоя.
[14]Указанная задача решается за счет того, что в шаровой опоре, содержащей корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, неразъемно соединенных между собой, с заключенным в корпус шаровым пальцем, сферической головкой, размещенной во вкладыше, при этом пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластичным наполнителем. Материал пальца 3 выполнен из жаропрочного сплава ВХЛ-16, а на сферической поверхности сформирована структура многослойного покрытия 7 методом гальванического покрытия подложки Та и электролитическим слоем Ag на подложку Та с последующим нанесением твердосмазочного покрытия ВАП (фиг. 2), состоящего из микродисперсного молибдена с лаком ФЛ.
[15]Под действием высоких контактных давлений и повышенных температур в процессе фрикционного взаимодействия возникает пластическое течение серебряного слоя и активное внедрение кристаллов дисульфида молибдена в его поверхность, т.е. возникают новые фрикционные свойства, которые не были присущи отдельным слоям. Это обусловлено облегченным скольжением по плоскостям базиса в процессе трения.
[16]Таким образом, формируя композиционные твердосмазочные покрытия со сдвиговым сопротивлением, меньшим сдвигового сопротивления материала основы, существенно повышается износостойкость шаровой опоры, а также возникает способность к восстановлению и «залечиванию» антифрикционного слоя.
