Подшипник качения с эмалевым покрытием

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к подшипникам качения, используемым в опорах осей машин и механизмов для увеличения продолжительности их срока службы. Подшипник качения содержит внутреннее кольцо, наружное кольцо и тела качения. Внутреннее кольцо и наружное кольцо оппозитно расположенных поверхностей покрыты эмалью, выполненной толщиной 20-100 мкм из силикатного порошка с фракциями от 5 до 15 мкм. В указанном диапазоне толщин эмаль при ударах пластически деформируется вместе с металлом, сохраняя защитные свойства. Получаемое покрытие устойчиво к трению, коррозии и повышенным температурам. Эмалевое покрытие применимо ко всем типоразмерам подшипников качения. 2 пр.

 

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к подшипникам качения, используемым в опорах осей машин и механизмов для увеличения продолжительности их срока службы.

Детали подшипников качения в процессе эксплуатации испытывают многократно повторяющиеся контактные, ударные нагрузки, износ, воздействие коррозионной среды, и (в ряде конструкций) высоких температур. Основные виды разрушений, возникающих при работе подшипников - это контактно-усталостное выкрашивание, смятие, износ, заклинивание, трещины, коррозия поверхностей мест качения (роликов, шариков).

Важным критерием работоспособности подшипников качения является сопротивление износу и усталости из-за пульсирующей нагрузки.

Износ поверхностей качения подшипников имеет место вследствие недостаточной несущей способности масляного слоя при установившемся режиме их работы, неизбежного трения качения и скольжения при пуске и остановке, попадания в места качения со смазкой абразивных частиц, продуктов износа, размеры которых превышают толщину масляного слоя; наличие блуждающих токов, термальных вод.

Усталость металла в местах контакта тел качения подшипника происходит по причине понижения или повышения твердости поверхностей катящих колец и тел качения из-за нарушения при изготовлении режима термообработки; шлифовочного ожога - местного отпуска (понижение твердости) в результате кратковременного резкого повышения температуры при шлифовании на заводе-изготовителе. Коррозию, особенно на нерабочих поверхностях подшипника, вызывает высокая влажность, блуждающие токи и другие причины, сокращающие сроки эксплуатации подшипников.

Известен подшипник качения, полностью выполненный из керамики (см., например, http://themechanic.ru/keramicheskii-podshipnilc/ опубликовано 14.08.2017). Недостатками подшипника являются повышенный уровень шума при увеличении скорости вращения подшипника, вибрация, хрупкость, ограничение в размерах.

Известен шарикоподшипник качения с керамическим покрытием (см., например, http://www.podshipnik.ru/docs/fag_current_opt.pdf. Опубликовано в октябре 2007). Его основное назначение - токоизоляция. Недостатками такого подшипника являются коррозия стальных частей, намагничивание, повышенный шум при работе. К тому же при нанесении на металл керамика спекается, имеет пористую поверхность с зародышами трещин. Существенно, что эмалям свойственно плавление при температурах 750°С-860°С (например, против 2000°С-4000°С для керамики), что обеспечивает более однородную, гладкую и менее пористую поверхность, стойкую к истиранию, царапинам, воздействию кислот и щелочей.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является подшипник качения с покрытием алмазоподобного углерода в смеси с металлом (см. патент РФ №2231695 С2. F16C 33/04, F16C 33/06, F16C 33/16, F16C 33/30, F16C 33/62, F16C 33/64. Опубликован 27.06.2004).

Существенные недостатки известного подшипника состоят в следующем. Во-первых, необходимость применения при эксплуатации подшипника специальных масел; во-вторых, использование специальных приспособлений для подачи смазки; в-третьих, затруднения повторного нанесения (ремонта). К тому же, дороговизна материалов и реализации технологии нанесения покрытия.

Обобщая известный опыт, в том числе опыт применения известного подшипника, используют покрытия, улучшающие какое-либо одно свойство подшипника - как-то антифрикционное, жаростойкое, износостойкое и т.п. Таким образом, известный подшипник с покрытием, комплексно не улучшает эксплуатационные характеристики подшипника.

Обобщая отметим, что подшипники с покрытиями, которые бы комплексно улучшали их эксплуатационные характеристики, не выявлены.

В основу настоящего изобретения положена техническая задача комплексного улучшения функциональных свойств подшипников качения.

Предлагаемый подшипник свободен от указанных недостатков известного подшипника. В нем использованы известные достоинства эмалевых покрытий, позволяющие продлить срок эксплуатации подшипниковых изделий. Эмаль обеспечивает антикоррозионное и электроизолирующее покрытие; при нанесении на поверхность металлического изделия хорошо заполняет микротрещины и поры. Существенно, что при нанесении на элементы подшипников эмали обеспечивается покрытие, устойчивое к трению, коррозии, высоким температурам, блуждающим токам даже при относительно низком качестве поверхности металла. Важно, что наряду с отмеченными достоинствами эмалевое покрытие применимо ко всем типоразмерам подшипников качения.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в известном подшипнике качения, содержащем внутреннее кольцо, наружное кольцо и тела качения, согласно изобретению внутреннее кольцо и наружное кольцо оппозитно расположенных поверхностей покрыты эмалью, выполненной толщиной 20 мкм-100 мкм из силикатного порошка с фракциями от 5 мкм до 15 мкм.

В указанном диапазоне толщин эмаль при ударах пластически деформируется вместе с металлом, сохраняя защитные свойства. При толщине более 100 мкм слой эмали после многократных ударов может откалываться, поэтому не рекомендуется в настоящем техническом решении.

При изготовлении настоящего подшипника учитывают необходимость наличия зазора между телами качения (шариками или роликами) и дорожками качения. Величину зазора назначают с учетом реализуемого слоя эмалевого покрытия, толщина которого будет определена размером подшипника, качеством металла и состоянием (уровнем) обработки поверхности.

При нанесении эмалевого покрытия на рабочие поверхности металлических подшипников их себестоимость возрастает не более чем на 5%. К тому же это покрытие в 2-3 раза дешевле керамического.

Эмалирование дорожек качения подшипников не требует последующей термической обработки (закаливания).

Эмалевое покрытие реализуют следующим образом.

Перед сборкой подшипника на элементы подшипника наносят эмалевое покрытие. Эмалевое покрытие относится к составам силикатных эмалей, предназначенных для нанесения на стальные изделия для защиты от воздействия агрессивных сред, как антикоррозионное покрытие, с фракциями от 5 мкм до 15 мкм. Покрытие отличается высокой термической, химической и абразивной стойкостью, после обжига изделия покрытие заполняет микротрещины размером до 0,01 мкм на поверхности дорожек качения и колец подшипника, надежно работает при температурах от -60°С до +650°С.

Существует несколько способов нанесения эмали на металлическую поверхность. Выбор соответствующего способа определяется как типом материала, конструкцией и требованиями к эмалированной поверхности, так и экономическими соображениями.

При наружном диаметре подшипника до 150 мм рекомендуется электростатический метод нанесения.

При электростатическом способе нанесения эмалевого покрытия изделие вводят в электростатическое поле. При использовании этого метода отходы очень малы, производительность высока. Шликер для нанесения эмали мокрым способом получают измельчением эмалевой фритты вместе с глиной и добавками, выбор которых определяется видом эмали. После нанесения шликера осуществляют сушку при комнатной температуре до полного испарения воды в течение порядка 25-ти минут. Затем производится однократный обжиг в муфельной печи при температуре 780°С-830°С в течение 2-6 минут, в зависимости от толщины эмалевого покрытия. Толщину эмалевого слоя варьируют в зависимости от назначения, типоразмера и качества (класса точности) металла подшипников от 20 мкм до 100 мкм. После обжига осуществляют охлаждение при комнатной температуре с последующими шлифованием и полированием.

При наружном диаметре подшипника более 150 мм рекомендуется плазменный способ нанесения покрытия.

Пример 1. На обезжиренные поверхности наружного и внутреннего колец, а также дорожек качения подшипника 6020 (маркировка ISO (аналог ГОСТ - 120)) с внутренним размером 100 мм, внешним размером 150 мм и шириной 24 мм, массой 1,27 кг с нормальным классом точности по ГОСТ 520-2002 с учтенным при проектировании зазором между телами качения и дорожками качения, который увеличится вследствие слоя эмалевого покрытия, электростатическим способом наносят шликер, полученный измельчением фритты силикатной эмали (по патенту SU1615159) с фракцией 5-15 мкм вместе с глиной и добавками (нитрит натрия, глина, вода), толщиной до 50 мкм. После нанесения шликера осуществляют сушку при комнатной температуре до полного испарения воды в течение 25-ти минут. После чего производится однократный обжиг в муфельной печи при температуре 820°С в течение 3-х минут; охлаждение при комнатной температуре, шлифование и полирование.

Пример 2. На подготовленную обезжиренную поверхность дорожек качения подшипника 30031/1060 (по ГОСТ) с внутренним размером 1060 мм, внешним размером 1500 мм и шириной 325 мм с учтенным при проектировании зазором между телами качения и дорожками качения, который увеличится вследствие слоя эмалевого покрытия, плазменным напылением наносится силикатная эмаль (по патенту SU 1615159) с фракцией 5-15 мкм толщиной до 80 мкм. После охлаждения при комнатной температуре в течение 30 минут производят шлифование и полирование поверхности напыления.

Подшипник качения, содержащий внутреннее кольцо, наружное кольцо и тела качения, отличающийся тем, что внутреннее кольцо и наружное кольцо оппозитно расположенных поверхностей покрыты эмалью, выполненной толщиной 20-100 мкм из силикатного порошка с фракциями от 5 до 15 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к ремонтному и единичному производствам, а также к изготовлению подшипников трения скольжения из древесно-металлических композитов.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам (КМ) с алюминиевой матрицей, используемым в узлах трения скольжения. Износостойкий композиционный материал на основе алюминия содержит кремний и олово, при этом он содержит алюминий в виде матрицы, легированной 12% кремния, а массовое содержание олова в композите составляет 10-40% по отношению к весу матрицы.

Изобретение относится к элементам скольжения, в частности к вкладышам, втулкам, упорным кольцам, и может быть использовано в машиностроении, в металлургической промышленности и в сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области ячеистых гидравлических гидростатических подшипников, предназначенных для поддержания вращающихся валов, в частности, турбонасосов для ракетного двигателя, предназначенных для создания давления текучей среды.

Изобретение относится к элементу скольжения и способу его производства, элемент скольжения может быть использован на участках скольжения двигателей внутреннего сгорания, которые работают в высокотемпературной среде.

Изобретение относится к элементу скольжения и способу его производства, элемент скольжения может быть использован на участках скольжения двигателей внутреннего сгорания, которые работают в высокотемпературной среде.

Изобретение относится к области авиационного моторостроения и может быть использовано в подшипниках скольжения межроторных опор газотурбинных двигателей. Подшипник скольжения межроторной опоры включает наружное и внутреннее кольца.

Изобретение относится к антифрикционным полимерным самосмазывающимся материалам, которые могут использоваться для изготовления вкладышей и втулок подшипников скольжения, сепараторов подшипников качения и других элементов узлов трения, работающих без смазки и предназначенных для применения в машиностроении, приборостроении, авиа- и судостроении и других областях техники.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта машин и может быть использовано как при изготовлении новых деталей, так и при восстановлении изношенных деталей, в частности подшипников скольжения.

Изобретение относится к технологии изготовления подшипников скольжения из древесно-металлических композиционных материалов, в том числе полученных на основе переработки древесины.

Изобретение может найти применение при изготовлении многослойной конструкции подшипников скольжения, в частности, состоящих из стального основания и плакирующего слоя из антифрикционного сплава бронзы, содержащей свинец, например оловянно-свинцовой бронзы.

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к двигателестроению, и может применяться в процессе получения регулярного макрорельефа вкладыша подшипника скольжения.

Изобретение относится к опорному элементу для размещения стабилизатора на автомобиле и к способу расположения опорного элемента на штанге стабилизатора. Опорный элемент содержит первое эластомерное тело и второе эластомерное тело, которые выполнены в виде получаши и расположены друг на друге, образуя посадочный проход для размещения штанги стабилизатора.

Изобретение относится к машиностроению, судостроению и судоремонту и может быть применено для изготовления и восстановления подшипников скольжения. Способ получения антифрикционного покрытия на стальных тонкостенных вкладышах опор скольжения с помощью высокоскоростного газопламенного напыления заключается в том, что напыление проводят в защитной атмосфере предварительно механически активированным порошком cBN-Co-Mo, при следующем соотношении компонентов, мас.%: cBN 70-80; Со 10-15; Мо 10-15, с толщиной покрытия 0,8-1,2 мм, с последующим ультразвуковым воздействием на расплавленный порошок в зоне напыления с частотой ультразвуковых колебаний 35-40 кГц и механической обработкой.

Изобретение относится к устройствам управления аэродинамическими поверхностями ракеты и может быть применено в аналогичных по условиям работы агрегатах в машиностроении.

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к подшипникам качения, используемым в опорах осей машин и механизмов для увеличения продолжительности их срока службы. Подшипник качения содержит внутреннее кольцо, наружное кольцо и тела качения. Внутреннее кольцо и наружное кольцо оппозитно расположенных поверхностей покрыты эмалью, выполненной толщиной 20-100 мкм из силикатного порошка с фракциями от 5 до 15 мкм. В указанном диапазоне толщин эмаль при ударах пластически деформируется вместе с металлом, сохраняя защитные свойства. Получаемое покрытие устойчиво к трению, коррозии и повышенным температурам. Эмалевое покрытие применимо ко всем типоразмерам подшипников качения. 2 пр.

Наверх