Способ технологической обработки элемента пары трения

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к металлополимерным парам трения. Цель изобретения - повышение износостойкости элементов пар трения из полимерных композиционных материалов, армированных дискретными углеродными волокнами при снижении величины осадки. Элемент пары трения предварительно помещают в жидкую среду. Затем подвергают сжатию в направлении, перпендикулярном поверхности трения. Сжатие осуществляют, прикладывая динамическую нагрузку, изменяющуюся во времени от 0,5 до 6 МРа с частотой (0,042-1,0)ч<SP POS="POST">-1</SP>. Нагрузку изменяют по амплитуде с постоянной частотой или по амплитуде с переменной частотой, или по синусоидальному закону, или ступенчато. После этого пару разгружают и эксплуатируют в режиме рабочих параметров. В результате происходит уменьшение начальной и равновесной осадки и статочной деформации антифрикционного материала в металлополимерной паре. 4 з.п.ф-лы, 6 табл.

09) 01>

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pasn>s..:1

К « ". . ь ;Ф; СОЮЗ СОВЕТСКИХ

, ". д;- "" СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . = . <9 . д РЕСПУБЛИК

) р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3982143/31-27; 3982144/31-27 (22) 22.11.85 (46) 23.10.89. Бюл. Ф 39 (71) Хмельницкий технологический институт бытового обслуживания (72) Г.А. Сиренко, Б.О.Таланкин, С.М.Перлин и В.H.ßùóê (53) 621 ° 822.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1408295, кл. G 01 N 3/56, 25.09.85, (54) СПОСОБ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕМЕНТА ПАРЫ ТРЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к металлополимерным парам трения. Цель изобретения — повышение износостойкости элементов пар трения из полимерных композиционных материалов, армированИзобретение относится к способам технологического обеспечения износостойкости металлополимерных пар трения и может быть использовано при эксплуатации узлов трения, например торцовых уплотнений, в воде и химически активных и органических жидкостях в химической и микробиологической промьш)ленности.

Цель изобретения — повышение износостойкости металлополимерной пары трения, снижение осадки и остаточной деформации за счет приложения нагрузки перпендикулярно вектору скорости.

Способ реализуется следующим о6(g1) 1 F 16 С 33/14, G 01 N 3/56 ных дискретными углеродиыми волокнами при снижении величины осадки. Эле мент пары трения предварительно помещают в жидкую среду. Затем подвергают сжатию в направлении, перпендикулярном поверхности трения. Сжатие осуществляют, прикладывая динамическую нагрузку, изменяющуюся во времени от 0,5 до 6 МПа с частотой (0,0421,О) ч . Нагрузку изменяют по ампли— — I туде с постоянной частотой или по амплитуде с переменной частотой,или по синусоидальному закону, или ступенчато. После этого пару разгружают и эксплуатируют в режиме рабочих параметров . В результате происходит уменьшение начальной и равновесной осапки и остаточной деформации антифрикционного материала в металлополимерной паре. 4 з.п.ф-лы, 6 табл.

Элемент пары трения, включакзций антифрикционный материал на основе политетрафторэтилена и дискретных углеродных волокон, предварительно перед началом скольжения деформируют сжатием в жидкой среде в направлении, перпендикулярном поверхности трения и слоям дискретных углеродных волокон при нагрузке, изменяющейся во времени в пределах 0 5-6 МПА, частотой 0,042-1 ч !

Нагрузку изменяют по амплитуде с постоянной частотой и временем нагружения на одной ступени 8-24 ч, или по амплитуде с переменной частотой и временем нагружения на одной

1516641 ступени от ) до 24 ч с интервалом дискретности 1 ч.

Или нагрузку ичменяют по синусоидальному закону с периодом 23 ч или ступенчато с интервалом иагружения 0,5 МПа и временем нагружения на одной ступени от 8 до 24 ч.

Пример 1. Получают антифрикционный материал на основе 857. политетрафTnрэтилеHÿ и 15 углеродных во— локсн путем измельчения углеродной ткани УТМ-8 последовательно в молотковой дробилке КДУ-2,0 с сепарацией через решетку с диаметром отверстий 1,25 мм и мельнице MPII-I npu

7000 об/мин и последукщим смещением порошка политетрафторэтилена с пз мельченным углеродным волокном в мельнице МРП-1 пр 7000 об/мин

12 мин. Полученную композицию прессуют в виде втулки с наружным диаметром

34+0 1 мм, внутренним диаметром

28+0,1 мм (при направлении усилия прессования перпендикулярно торцу втулки) и гысотой 12+0,5 мм и спекают по известной технологии переработки наполненных фторопластов, При этом дискретные углеродные волокна располагаются слоями, которые перпендикулярны направлению усилия прессования и параллельны торцу втулки (в слое углеродные волокна и еют статистическое распределение по направлениям).

Втулку зажимают в патроне торцового уплотнения и торцуют на токарном станке. Затем к уплотиительной паре антифрикционный материал — сталь 40

10Х!7Н1 ЗМЗТ предварительно перед трением в проточной воде (1-2 мм /мин) при 20+2 С прикладывают динамическую сжимающую нагрузку по ампл::туде, изменяя через 8 или 24 ч нагрузку от 1 до 6 МПа (табл .1) . При этом нагрузка направлена перпендикулярно вектору скорости !при последующей эксп.уатации) и слоям коротких углерод— ных волокон. Нагрузку изменяют в течение 288 ч. После чего узел трения разгружают, измеряют начальную осадку и затем осадку через 23 ч. Далее узел трения эксплуатируют при рабочих параметрах в проточной воде

Ю (2-3 мм/мин) при давлении 1 МПа, скорости скольжения 0,5 и/с, темперао туре 50+5 (. с измерением износа за

15 км пути трения, Режим предварительного нагружения по амплитуде с посTQRHной частотой приведен в табл .1..

1l р и м е р 2. К уплотнительной паре антифрикционный материал сталь )OX) 7))) 3М3Т предварительно перед трением B проточной воде прикладывают динамическую сжимающую нагрузку по амплитуде от l до б МПа со случайной частотой с временем нагружения на одной ступени от 1 до 24 ч и интервалом дискретности 1 ч (табл.2). Далее узел трения разгружают и эксплуатируют при рабочих параме трах.

Режим предварительного нагружения

IIo амплитуде со случайной частотой (п о таблице случайных чисел) представлен в табл.2.

Пример 3. К уплотнительной паре антифрикционный материал сталь )ОХ)7Н)ЗМЗТ предварительно перед трением в проточной воде прикладывают динамическую нагрузку по закону синусоиды с периодом 23 ч, Близким к синусоиде является режим ступенчатого нагружения от 0,5-6 МПа, и т.д. "ерез 0,5 MIIa с временем нагружения íà ) ступени 1 ч (табл.3). Далее узел разгружают и эксплуатируют в режиме рабочих параметров.

Пример 4. К уплотнительной паре антифрикционный материал сталь 10Х17Н13MÇT предварительно перед трением в проточной воде прикла— дывают динамическую сжимающую нагрузку по случайному закону с постоянной частотой от 0,5 до 6 M)Ia с интервалом дискретности 0,5 МПа, временем нагружения на одной ступени 24 ч (табл.4).

Режим предварительного нагружения по синусоиде представлен в табл.3. !! р и м е р 5. К уплотнительной паре антифрикционный материал сталь 10Х)7Н13MÇT предварительно перед трением в проточной воде прикладывают динамическую сжимающую нагрузку va случайному закону со случайной частотой от 0,5 до 6 МПа с интервалом дискретности 0,5 МПа, частотой — f в пределах от 0,042 до 1 ч, временем нагружения на одной ступени от

1 до 24 ч с интервалом дискретности

1 ч (табл .5). Далее узел трения разгружают и эксплуатируют в режиме рабочих параметров.

151FiFi 1

15

35

Т л б л и ц а 1

Та fiлицл2

Нагрузка, Время,ч Нагрузка, 1

Г111л МЛа

Время,ч

0-4

4 — 20

20 — 32

32-34

34 — 55

55 — 58

58-65

65-67

67-81

81 88

88-109

109-124

124 †1

132-154

154-157

157-166

166-189

189-202

6 !

1

1

6

6

6

6

202-203

203-207

207-227

227-235

235-250

250-261

261-285

285-288

6

6

6

p « it» l t t f ц р е (1 в n p t t T «.ц 1- }1 о (о н; г р . ж е }и } г цо г}(уч(lftjjn(;:, „}ь»1}у (ц» (;}бл (},е случай}п t): ч (г1 и) г постоя}}ной члгтоrnit (вр(- мен«м плгруж«н}}я lt;t n q}t

Режим цреднлрительнoro нлl руж«ния по глу»1лйному .закону (по тлб (ицг с,}учлйных чисел, фрагмент l) (n случайной частотой (lfo тлблице случлй}f1(x чисел, фрагмент 2 } (}редс3лв31«}t г табл.5.

П р и и «р 6 . .К уплотнительн: i» паре . нтифрикционный материал сталь 10Х17Н13МЗТ предварительно 11;— ред трением в проточной воде пр}1}.лад»»}влют динлмичегкую сж}}мак}щу}»3 нл— грузку, ступе}»ч лто ttnftt tfttaEE ее п т 0, 5 до 6;,EÏà через 0,5 МПл в течение

288 ч с временем нагруже}}ия нл одной ступени 24 ч, Пл}}ее узе»1 трения рл-3гружают и экгltt(, àòèpót»jò }3 режиме рл— бочих параметр(13, Интенсивность износа, оглдка и

Остлт() (нля Деформация лнтиф1}икц}(онного млтериллл м Tëë»loïo3tèìåð}toé пары тр ения представлены }3 табл . 6, Длц}}}.(е табл ° 6 подтверждают эффект }вность предложенного метода снижения износа метлллополимерной пары трения путем предварительного динами че ско ГО П1}ил Оже lltl fl нлгпуз к1( перед трением по сравнению со статическим нагружением, ступенчатым снижением нагрузки или бе ° приложения предварительной гж3}млю((}ей нагрузки.

Фор мул аизобретени я

1. Способ техноло}ической обрлботки элемента царь} трения, изготовленГ

Время, ч 0-24 24-48 48-72

Нагрузка, 1 6 1

МПл

}11 rо ff ftn."ttf(f«p}t -; ii матер}}ллл нл ог— нове полит«трлфтор 3т}}ле}(((, лрмиро1»(и(— но(о дискретными угле родин(ми вглокнлми, злклю,,(ющийг я к том, что элемент дo Et I»tàëï:Зксплу; тл((ии пом«щлют в

att;Et i 1t»} среду, а злтем подвергаю гжлтин в напрев tf нии п«рпендик3}ляр но. поверхности трения, о т л и ч л ю m l} и г я тем, что, с целью (1013ЫI! Е}(И Я f1 3 НОС ОС Tгйк ОС ТИ С }IИЖЕН}f Я осадки и остлтс чной деформации, сжатие осущ«ствляют путем приложения

;(инлмической нлгрузки, изменяющейся во времени от 0,5 до 6 МПа, с частотой 0,042-1,0 ч .

2, Сfjncoti по п.l, o т л и ч а ю шийся тем, что нлгру3K) изме«Ettaò по лмп и} т } /}е с пог тОяни ой ч л с тО той и яре(}е}(1 t< «at руж(ния на одной гту (Они 8-24

3. Способ по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что }(}}грузку }(зменя— ют 1(o лмплитуде с переменной частотой и вр(,менем нлгружения нл одной ступени от 1 до 24 ч с интервалом дискр«тности 1 ч, 4. Способ по и. l, о т л и ч а ю— щ и и г я тем, что нагрузку изменяют по синусоидальному закону с нерио— дом 23 ч.

5. Способ по и.1, о т л и ч а ю—

tft и и с я тем, что нагрузку изменяют с тупе нч лто с и нтерв алом нагружения 0,5 МПа и вр«м«нем нагружения на одной ступени от 8 до 24 ч.

72-96 ...240-264 264-288

6 ... 6

1516641

Т л б л и ц л 3

Нлгрузка,Мпл

Время ч

Нлгрузка,ИПл

Время, ч

Время, Нагрузч ка,MIla

l,5

l,0

0,5

42-43

43-44

44-45 л б л и ц а 4

Нлгруз- Время, Нагрузка, Mila ч ка МПа

Нагруз- Вр< мя, ка, МПа

Время, ч

0-24

24-48

48-72

72-96

2,0

1,.

4, 4, 96-120

l20-144

l 4 -168

it. -!9.

192-216

2I6-240

240-264

264-288

2,5

3,5

5,0

1,0

6,0

0,5

З,о

Тлблица 5

Г

На груз-, .... мя, ка,MIla ч

Время, ч

Нагруз- Время, Нагрузка,МПл ч ка,MIla

0-4

4-20

20-32

32-34

З4-55

55-58

58-65

65-67

67-81

2,0

1,5

4,0

2,0

4,5

2,5

3,5

4,0

2,5

8l-88

88-109

109-124

124-132

132-154

154-157

157-166

166-189

189-202

202 †2 4,5

203-207 4,0

207-227 1,0

227-235 0,5

235-250 1,5

250-261 3,5

261-285 2,0

285-288 3,5

5,0

4,0

5,0

2,5

1,0

4,5

2,5

I,0

6,0

0-1

1-2

2-3

3-4

4-5

5-6

6-7

7-8

8-9

9 — 10 !

0-11

l1 — 12

l2-13

l3-14

14-15

15-16

16-17

17-18

18-19

19-20

20-21

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0

3,5

З,о

2,5

2,0

1,5

2 I-22

22-23

23-24

24-25

25-26

26-27

27-28

28-29

29-30

30-31

31-32

32-33

33-34

34-35

35-36

36-37

37-38

38-39

39-40

40-41

41-4?

1,0

0,5

l,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

5,5

5 0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

° °

275-276

276-277

277-278

278-279

279-280

280-281

281-282

?82-283

283-284

284-285

285-286

286-287

287-288

° ° °

6,0

5,5

5 0

4,5

4,0

3,5

З,о

2,5

2,0

1,5

l,0

0,5

1,0

1О

1. 7 I 664 l

Табл»

Условя>я гредяарительно> о нагp »» »»»

>.авновес- Остаточная осад- ная сев

Интенсивность йре»я на-! груяения

»В одной

Закон изменения с>м>мак>вей нагрузки

Частота иэменения ск>— ма>п»е I> нагруэки

Макси- Гу»>BI>

Характер сез>ма>сщей

>!ч рмапия, Х на чав реэ 24 ч с момента разгруъени я мк м износа

Ix!0 и Э/П ° м мвльмое нся время нагру»»> руnx» увел ь ступе>»> ная кения, »а

> I> Уэ

xe,ÈÏà

18,3

7,8

3,6

24,5

96

288 гее ческий с ческий кз

-115

159

-46

71,9

90,2

71,8

Стати

Стати

То ае

Ступенчатое снивеиие от 6 до 0,5 МПа с интервалом нагруюеиия 0,5 МПа

Амплитудный от I до

6 МЛа

То ке

Постояннвя а» з

288

-132

83,0

3,2

То >ке

288

288

24

I — 74 — 72 — 11

49,3

12,0

0,9

2,9

Случайная от 0,042 до I ч р, ФФь

288 †1

0,2

Период cuHóсоиды

Синусоидальнь>й от

0,5 до 6 МПа

Случай>ьый от 0,5 до

6 МПв с интервалом дискретности 0,5 МПа

То ке

Случайный от 0,5 до

6 МПа с интервалом ди с кр етно сти О, 5 М Па

Ступенчатое повьпэение от 0,5 до 6 !1!la с интервалом нагрувеиия 0 5 МПа

То ъе

83,2

288

-148

84,1

3,05

Постоянная

If % и

288 г88 — 1 42 †1

24

1-24

79,3

80,1

1,45

0,3

То ве

Случайная от 0,042 до 1 ч

Постоянная

2,8

-8 I

68,6

288

288

24 -47 528.13

То ке

Иэвест>гый способ

Ае

Спосрб ср звнения кю+

Предлагаемый способ

Составите 7ь Т Хромова

Техред И.Верес Корректор О.Кравцова

Редактор В.Данко

Заказ 6363/32 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101