Пористый вкладыш газостатического подшипника и способ его обработки

 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно может применяться в машинах и аппаратах с движущимися деталями, работающими в условиях газовой смазки. Повышение долговечности пористого вкладыша газостатического подшипника осуществляется за счет того, что в качестве материала вкладыша используют термически обработанную заболонную часть древесины. Способ сушки заготовок осуществляется в мягком ступенчатом температурном режиме. Технический результат - повышение проницаемости материала, обеспечение надежной и стабильной работы подшипника. 2 с.п. ф-лы.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно может применяться в машинах и аппаратах с движущимися деталями, работающих в условиях газовой смазки.

Уровень техники заявляемого пористого вкладыша известен из заявки ЕПВ 0262939, F 16 С 32/06, публ. 1988 г. В известном газостатическом подшипнике вкладыш выполнен из пористого графита. Для изготовления пористого вкладыша используют углеродные частицы, которые подвергают формованию, кальцинации и графитизации. Диаметр углеродных частиц колеблется от 1 до 40 мкм, в результате этого известный пористый элемент характеризуется неоднородным распределением пор. Для обеспечения высокой точности и надежности поверхность вала, взаимодействующая с подшипником, имеет покрытие из нитрида титана, выполненного методом ионного напыления.

Недостатком известного графитового вкладыша газостатического подшипника является его недолговечность. Как следует из описания изобретения, графитовый вкладыш характеризуется неоднородной пористостью, что приводит к нестабильной и неоднородной проницаемости, которая влияет на устойчивость и надежность работы пары вал-подшипник. В результате происходит интенсивный износ поверхности графитового вкладыша и, следовательно, снижение срока его эксплуатации.

Другой недостаток известного изобретения заключается в том, что поверхность вала, взаимодействующая с поверхностью подшипника, имеет покрытие из нитрида титана, нанесенного методом ионного напыления. Технология ионного напыления требует дорогостоящего и прецезионного оборудования, что усложняет и удорожает процесс изготовления газостатического подшипника и вала.

Для устранения указанных недостатков предлагается пористый вкладыш для газостатического подшипника выполнять из термически обработанной заболонной части древесины.

Требуемый технический результат - повышение долговечности, достигается однородной структурой древесной заготовки, обусловленной строго направленным расположением капилляров.

Древесина представляет собой естественный пористый материал, состоящий из волокон и пор, при этом поры выполняют функцию питателей капиллярного типа. В качестве заготовок используют заболонную часть древесины, которая имеет однородное строение вследствие одинаковой плотности годовых колец по всему поперечному сечению. Под воздействием специальной термической обработки происходит удаление из древесины химически связанной воды, распад гидроксильных групп, получается абсолютно сухой материал, поры и волокна которого имеют практически одинаковый диаметр, строгое однонаправленное расположение. Таким образом, термически обработанная заболонная часть древесины имеет однородную структуру и, следовательно, однородную и постоянную проницаемость, которая обеспечивает стабильную и надежную работу газостатического подшипника, увеличивая его долговечность. Кроме этого, экспериментально установлен коэффициент проницаемости заявляемого материала вкладыша подшипника, который равен (1,08÷2,65)•10^-11 м², что значительно превышает коэффициент проницаемости графитового материала, также установленного экспериментально и равного 1,312•10^-14 м² (см. Константинеску В.Н. Перевод с румынского. Газовая смазка./М.: Машиностроение, 1968 г., с. 203).

Другой недостаток устраняется также свойствами заявляемого пористого вкладыша. Применение вкладыша из древесины не требует дополнительной обработки взаимодействующих поверхностей вала с подшипником кроме традиционной механической обработки на обычных металлообрабатывающих станках.

Заявляемый способ обработки вкладыша газостатического подшипника, выполненного из заболонной части древесины, известен из способа сушки лиственных пород, который заключается в том, что заготовки перед сушкой их в камере пропитывают раствором мочевины в течение 30-40 минут (а.с. 278090, В 27 К 5/00, публ. 1970 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что при такой ускоренной сушке не удается полностью освободиться от смолистых веществ и тем самым обеспечить однородную проницаемость.

Для устранения указанного недостатка предлагается способ обработки древесины в сушильном шкафу со ступенчатым тепловым режимом.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что под воздействием мягкого ступенчатого температурного режима древесные заготовки полностью освобождаются от смолистых веществ без деформации структуры.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Заготовки из заболонной части древесины помещают в электрический шкаф с автоматическим регулированием температуры. Затем производят сушку в следующем режиме: в течение первых 4-х часов поднимают температуру до 65^oС, в течение последующих 9-ти часов осуществляется выдержка при достигнутой температуре, в течение последующих 5-ти часов производят нагрев до 70^oС, в последующие 4 часа производят нагрев до 75^oС, в последующие 3 часа производят нагрев до 85^oС, в последующие 3 часа производят нагрев до 95^oС, в последующие 3 часа производят нагрев до 105^oС, в последующие 3 часа температуру повышают до 160^oС. Затем в течение 10-12 часов производят выдержку при достигнутой температуре. Охлаждение заготовок осуществляют одновременно с охлаждением сушильного шкафа.

Выбранный температурный режим обработки заготовок из заболонной части древесины полностью освобождает древесный материал от смолистых веществ, сохраняя однонаправленное расположение капилляров, следовательно, однородную структуру материала, что в свою очередь обеспечивает однородную и постоянную проницаемость вкладыша подшипника. Кроме этого, заявляемый способ обеспечивает дополнительный технический результат - предотвращение растрескивания древесных заготовок.

Таким образом, заявляемый вкладыш газостатического подшипника, выполненный из термически обработанной заболонной части древесины, удовлетворяет требованиям долговечности, прост в изготовлении, материал для вкладыша подшипника достаточно дешевый и широко распространен.

Формула изобретения

1. Пористый вкладыш газостатического подшипника, выполненный из термически обработанной заболонной части древесины.

2. Способ обработки пористого вкладыша газостатического подшипника, заключающийся в том, что заготовки из забеленной части древесины помещают в сушильный шкаф и осуществляют сушку в следующем температурном режиме: в первые 4 часа производят нагрев до 65^oС; в течение последующих 9 часов производят выдержку при достигнутой температуре; в последующие 5 часов производят нагрев до 70^oС; в последующие 4 часа производят нагрев до 75^oС; в последующие 3 часа производят нагрев до 85^oС; в последующие 3 часа производят нагрев до 95^oС; в последующие 3 часа производят нагрев до 105^oС; в последующие 3 часа температуру повышают до 160^oC и выдерживают при достигнутой температуре в течение 10-12 ч, охлаждение заготовки осуществляется одновременно с охлаждением сушильного шкафа до комнатной температуры.