[1]Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шаровых шарнирах рулевых механизмов различных транспортных средств.
[2]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.
[3]Отсутствие универсальной теории трения предопределяет детальное изучение каждого конкретного агрегата (в крайнем случае группы или класса агрегатов) трения.
[4]К наиболее важным параметрам, определяющим служебные характеристики узла трения и требования, предъявляемые к материалам, относятся:
[6]2. Рабочие температуры.
[9]5. Характер нагружения.
[10]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.
[11]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.
[12]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:
[13]- высокой жаростойкостью и коррозионной стойкостью;
[14]- стабильностью механических характеристик при различных температурах (σв, НВ, Е, µ и др.);
[15]- высокой теплопроводностью, а также близкими значениями коэффициентов линейного расширения с материалом корпусных деталей и осей;
[16]- минимальное значением твердости при рабочих температурах должно быть не менее 40…45 HRC, а предел текучести должен быть значительно выше величины действующих контактных напряжений;
[17]- высокой износостойкостью и низким значением коэффициента трения.
[18]Как правило, совместить все эти качества в одном материале не удается, и поэтому необходимо применение твердосмазочных защитных покрытий и других технологических и конструкционных решений.
[19]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).
[20]Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2352829, F16C 11/06, 2009 г., которое было принято авторам за аналог.
[21]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.
[22]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.
[23]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.
[24]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.
[25]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.
[26]Это достигается следующим образом.
[27]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.
[28]Далее производят замену материала вкладыша 4. Вместо материала полимера применяют природный молибденит, который обладает более высокими антифрикционными свойствами.
[29]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.
[30]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.
[31]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.
