Способ изготовления подшипника скольжения

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ(71) Заявители Врублевская Невзорова А.Б.(73) Патентообладатели Врублевская Валентина Ивановна,Руев Викторий Иванович,Невзорова Алла Брониславовна(57) Способ изготовления подшипника скольжения, включающий формообразование древесного вкладыша путем торцового гнутья заготовки, установку полученного вкладыша в промежуточную технологическую обойму и последующую перепрессовку полученного вкладыша из технологической обоймы в корпус подшипника, отличающийся тем, что торцовое гнутье заготовки производят при температуре окружающего воздуха путем приложения равномерных усилий одновременно к наружным торцовым и боковым поверхностям заготовки до получения вкладыша в виде втулки со степенью уплотнения по наружной поверхности 20-30 и по внутренней поверхности 55-70 , после установки полученного вкладыша в технологическую обойму его сушат в ней при температуре 10515 С до абсолютно сухого состояния, а перепрессовку высушенного вкладыша из технологической обоймы в корпус подшипника осуществляют через технологический конус. Фиг. 1 Известны различные способы изготовления подшипников скольжения из уплотненной древесины. Недостатками их является появление зазора между втулкой и осью вала при колебаниях температур. Наиболее близким техническим решением является способ изготовления монолитных подшипников скольжения из материалов на основе древесины 1. Недостатком способа является неудовлетворительная формоустойчивость согнутой древесной заготовки и неравномерное сжатие волокон древесины, что в условиях колебания температур приводит к усыханию втулки и появлению зазора между валом. Цель изобретения - получить втулку подшипника из уплотненной древесины, обладающей хорошими теплофизическими свойствами, стабильными размерами, отсутствием заклинивания при эксплуатации в любых условиях, а следовательно надежностью, износостойкостью, долговечностью при работе в режиме самосмазки. Предлагается способ изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения с втулкой из уплотненной древесины. Достигается это тем, что древесная заготовка толщиной вдоль волокон 4-20 мм заданной длины 2487 1 и ширины в зависимости от размера готового изделия и имеющая влажность 7-15 , методом торцового гнутья загибается во втулку при температуре окружающего воздуха. Торцовое гнутье заготовки осуществляют путем одновременного приложения усилий к наружным торцовым поверхностям и поперек волокон к боковым поверхностям (фиг. 1), обеспечивающими уплотнение по наружной поверхности 20-30 , по внутренней - 55-70 затем втулка 1 выталкивается в промежуточный металлический корпус 2 (фиг. 2), который помещается вместе с запрессованными втулками в сушильный шкаф для их сушки при температуре 10515 С. Древесная втулка высушивается до абсолютно сухого состояния, при этом у нее появляется зазор между стыками (фиг. 3), и она свободно выпадает из металлического корпуса. Эта втулка перепрессовывается через конусообразный приемник 2 в корпус подшипника 3 с меньшим внутренним диаметром (фиг. 4) для полного устранения зазора, а затем растачивается по внутреннему диаметру до необходимого размера и погружается в смазку для пропитки. Подшипник, изготовленный по данному способу, имеет стабильные размеры при эксплуатации в любых условиях при колебании температуры и влажности окружающей среды, при работе в воде и агрессивных средах. Это объясняется следующим. По данным 1 древесина при разбухании и усушке изменяет свои размеры при сохранении объема макро- и микрополостей (полости сосудов, капилляр, пор). Разбухание происходит вследствие внедрения влаги в межмолекулярные пространства (между макромолекулами) компонентов древесного вещества, составляющего клеточную стенку, а усыхание является следствием удаления влаги, которая называется гигроскопической или связанной. При колебании гигроскопической (связанной) влаги в древесине от 0 до 30 она разбухает (усыхает),т.е. изменяет свои размеры вдоль волокон на 0,1 , поперек волокон в направлениях радиальном на 6 ,тангенциальном на 12 . Следовательно, при изменении гигроскопической влаги в древесине на 1 разбухание (усушка) составят вдоль волокон 0,130 - 0,0033 . поперек волокон в радиальном направлении 6300,2 ,в тангенциальном направлении 12300,4 . Поэтому, например, запрессованная в корпус втулка влажностью 10 при эксплуатации, под действием генерируемого в контактной зоне тепла, усыхает, вследствие чего увеличивается зазор в стыке. Пример 1. Изготавливается подшипник скольжения взамен подшипника качения 204, имеющего размеры н 47, вн 20,14 мм. Выберем толщину древесной заготовки, а следовательно, и втулки 7 мм. Тогда размер древесной втулки составят вн 20 мм, н 2202734 мм, а размеры металлического корпуса н 47 мм, внн 34 мм. Длина окружности древесной втулки по наружному диаметру равнан 34106,76 мм. При степени уплотнения по наружной поверхности н 25 длина заготовки должна быть 3/ (1-н)106,76 / (1-0,25)142,35 мм. Торцовое гнутье заготовки, имеющей влажность 7, осуществляют при температуре окружающего воздуха путем одновременного приложения усилий к наружным торцовым поверхностям заготовки и поперек волокон. Длина окружности втулки по внутреннему диаметру равна 2062,8 мм. Степень уплотнения по внутреннему диаметру составит вн(3-) / 3(142,35-62,8) / 142,350,56. Допустим, влажность уплотненной заготовки была 7. Через непродолжительное время при работе трения она становится абсолютно сухой и ее размеры уменьшаются в тангенциальном направлении на 7 х 0,42,8, что составит по окружностям наружной ун 0,028106,760,0283,0 мм,внутренней увн 10,02862,800,0281,76 мм,а вдоль волокна на 7 х 0,00330,023, т.е. по толщине усушка втулки составит ун 0,0002370,000230,0016 мм. Поэтому после гнутья втулки выпрессовываются в промежуточный металлический корпус (фиг.2) и вместе с ним помещаются в сушильный шкаф для их сушки при температуре 10515 С, обуславливающей интенсивное удаление влаги. При температуре свыше 120 С некоторые компоненты древесины могут деструктировать,что вызовет снижение ее механических свойств. При температурах ниже 90 С сильно удлиняется продолжительность сушки. В абсолютно сухих втулках в стыке карточки появляется зазор (фиг.3) и они из промежуточного корпуса перепрессовываются в корпус подшипника с меньшим внутренним диаметром через конусообразный приемник (фиг. 4), обеспечивающий устранение зазора. 2487 1 Пример 2. Изготавливается подшипник скольжения тех же размеров, как и в примере 1, из древесной заготовки влажностью 15 . При сушке древесной втулки в промежуточном корпусе (фиг. 2) до абсолютно сухого состояния ее размеры уменьшают в тангенциальном направлении на 150,46,0 , что составит по окружностям наружной ун 0,06106,760,066,4 мм,внутренней увн 10,0662,800,063,8 мм,а вдоль волокна на 15 х 0,00330,0495, т.е. по толщине усушка втулки составит ун 0,00049570,0004950,0034 мм. После сушки втулки перепрессовываются из промежуточного корпуса через конусообразный приемник в корпус подшипника (фиг. 4). При гнутье заготовок с влажностью 7 резко возрастает процент растрескивания их вдоль волокон. При влажности заготовок 15 в процессе сушки втулок возрастает величина зазора в стыке карточки, а это в свою очередь обуславливает увеличение длины конуса при перепрессовке кроме того, чем больше зазор в стыке, тем больший процент растрескивания втулок в процессе их перепрессовок в корпус подшипника. Поэтому наиболее оптимальной влажностью заготовок при торцовом гнутье является влажность 715 . Как видно из расчетов, в результате усушки древесной втулки у нее появляется зазор в стыке, изменяется зазор между втулкой контртелом (валом), а следовательно изменяется и давление на подшипник при одной и той же нагрузке, что спонтанно вызывает изменения коэффициента трения, износа контактирующих поверхностей, количество генерируемого тепла, т.е. нарушается режим работы узла трения. Чем больше влажность древесной втулки, тем большая нестабильность в работе узла трения. Изготовленный по предлагаемому способу подшипник, представляющий металлический корпус с впрессованной древесной втулкой, в абсолютно сухом состоянии и пропитанной модифицированной смазкой, имеет стабильные размеры при эксплуатации в любых условиях, так как объемный размер втулки зафиксирован корпусом подшипника, и влага не может проникнуть в межмолекулярные пространства ее клеточной стенки. Вследствие того, что древесина обладает исключительной износостойкостью при трении торцовой поверхностью, то этот способ позволяет изготавливать износостойкие самосмазывающиеся подшипники скольжения со стабильными параметрами трения, о чем свидетельствуют длительные испытания таких подшипников на стендах Гомельского государственного подшипникового завода, Института механики металлополимерных систем АН Б, в производственных условиях взамен подшипников качения в узлах трения роликоопор ленточных транспортеров на угледобывающих карьерах, в сошниках сеялок, взамен импортных шарикоподшипников НК 20 фирмыв узлах трения шагового транспортера а/л Атрема на КАМАЗе и др. Исследования показали, что зазор при длительных испытаниях при различных скоростях скольжения,нагрузках и температурах не изменяется износ подшипника и контртела практически отсутствует. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.