04.04.2018
218.016.35f0

Металлополимерные подшипники скольжения, выполненные из ориентированного полимерного нанокомпозиционного материала

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и может применяться в узлах трения, работающих в условиях сухого трения и химически агрессивных средах. Металлополимерный подшипник скольжения состоит из металлической втулки, на которую нанесен слой антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала. Нанокомпозиционный материал выполнен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с ориентированной структурой. В качестве наполнителя использованы фторированные многостенные углеродные нанотрубки в количестве от 0 до 2 масс. %. Вкладыш подшипника скольжения может быть выполнен из металла или другого полимера. Металлополимерные подшипники скольжения обладают пониженным коэффициентом трения и высокой износостойкостью и могут работать в условиях сухого трения. Подшипники скольжения обладают следующими характеристиками: скорость вращения до 1500 об/мин; нагрузка на контакте до 12 МПа; температура эксплуатации до 90°С; возможность работы в условиях сухого трения; высокая коррозионная стойкость; высокая абразивная стойкость; срок службы не менее 5 лет. 2 ил., 2 табл., 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в узлах трения, работающих в условиях сухого трения и в химически агрессивных средах. Металлополимерный подшипник скольжения состоит из металлической втулки, на которую нанесен слой антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала. Нанокомпозиционный материал выполнен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). В качестве наполнителя используются фторированные многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ). Вкладыш подшипника скольжения может быть выполнен из металла или другого полимера. За счет присутствия антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала разработанные металлополимерные подшипники скольжения обладают пониженным коэффициентом трения и высокой износостойкостью и могут работать в условиях сухого трения. Высокие антифрикционные свойства нанокомпозиционного материала достигаются за счет ориентированной структуры СВМПЭ и присутствия фторированных МУНТ.

Известен металлополимерный подшипник скольжения (RU 72285, F16C 33/12, F16C 33/04), изготовленный из пористой втулки, содержащей смазку, и полимерного вкладыша, образующего трибоповерхность.

К недостаткам металлополимерного подшипника можно отнести невозможность его работы в условиях сухого трения.

Известен подшипник скольжения (RU 2207453, F16C 33/04, F16C 17, B22D 19/08), состоящий из втулки, на внутреннюю поверхность которой нанесена антифрикционная полимерная пленка. Крепление антифрикционной полимерной пленки осуществляется за счет кольцевых канавок в виде ласточкиного хвоста на внутренней поверхности втулки.

К недостаткам данного подшипника можно отнести выбранный способ крепления антифрикционной полимерной пленки к втулке. В процессе длительной эксплуатации полимерная пленка теряет свои механические свойства и легко может вырваться из узла крепления.

Известен подшипник качения с керамическими парами трения (RU 2190786, F16C 33/04, F16C 27/02). Подшипник содержит неподвижную наружную обойму и подвижную внутреннюю втулку, в которой плотно закреплена упругая втулка. Разработанный подшипник может работать в абразивосодержащих агрессивных средах в широком диапазоне температур и давлений.

К недостаткам подшипника качения с керамическими парами трения можно отнести их высокую хрупкость.

Известна антифрикционная композиция (RU 2188834, F16C 33/04, C08L 63) на основе тканого армирующего материала из углеродного волокна и термореактивного полимерного связующего, работающая на водяной смазке. Антифрикционная композиция дополнительно содержит полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа. В качестве полимерного связующего может использоваться фенолформальдегидная смола или хлорсодержащая полиглицидилариленаминовая кислота. Антифрикционная композиция пригодна для изготовления высокоскоростных деталей трения, работающих со скоростью от 0,5 до 15-20 м/с при контактном давлении 5-10 МПа.

К недостаткам антифрикционной композиции можно отнести невозможность ее работы в условиях сухого трения.

Известен самосмазывающийся подшипник скольжения (RU 2222721, F16C 33/04, F16C 17), который состоит из втулки, полученной путем намотки тканого материала, пропитанного полимерным связующим. Средняя часть подшипника пропитана жидкой смазкой, а внутренний слой пропитан связующим с антифрикционным наполнителем. Слои связаны между собой сквозными отверстиями.

К недостаткам самосмазывающегося подшипника скольжения можно отнести опасность расслоения втулки и необходимость поддержания необходимого количества жидкой смазки в средней части подшипника.

Известен металлофторопластовый подшипник скольжения (BY 1392, F16C 33/20), состоящий из втулки, выполненной из алюминиевого сплава, на внутреннею поверхность которой нанесен слой фторопласта. Подшипник может работать в условиях сухого трения, при однократной или сезонной смазке.

К недостаткам металлофторопластового подшипника скольжения можно отнести опасность отслаивания фторопласта от металлической втулки в процессе работы подшипника и недостаточную износостойкость.

Прототипом является изобретение (RU 2535216, C08L 23/06, С08K 3/04, C08J 5/16), заключающееся в антифрикционной полимерной композиции на основе СВМПЭ с терморасширенным графитом в количестве 2 масс. %. Данная антифрикционная композиция может применяться для изготовления подшипников скольжения в подвижных узлах трения.

Недостатком антифрикционной полимерной композиции является недостаточная ее износоустойчивость, так как полимерная матрица, в качестве которой используется СВМПЭ, обладает изотропной структурой, которая не позволяет раскрыть весь потенциал полимера. Переход от изотропной структуры полимера к ориентированной позволяет значительно увеличить износостойкость, снизить коэффициент трения и увеличить механические свойства полимерной матрицы.

Технический результат заключается в формировании антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала на металлической втулке подшипника скольжения, обладающего высокой износостойкостью, способного работать в условиях сухого трения и в химически-агрессивных средах. Вкладыш подшипника скольжения может быть выполнен из металла или другого полимерного материала. Подшипники скольжения обладают следующими характеристиками:

- скорость вращения до 1500 об/мин;

- нагрузка на контакте до 12 МПа;

- температура эксплуатации до 90°С;

- возможность работы в условиях сухого трения;

- высокая коррозионная стойкость;

- высокая абразивная стойкость;

- срок службы не менее 5 лет.

Технический результат достигается за счет формирования металлической втулки с нанесенным на нее ориентированным слоем сверхвысокомолекулярного полиэтилена наполненного фторированными многостенными углеродными нанотрубками, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Наполнитель 0-2
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен остальное

При содержании многостенных углеродных нанотрубок более 2% масс. не удается сформировать СВМПЭ с необходимой степенью ориентации. Фторирование наполнителя увеличивает реакционную способность МУНТ с полимерной матрицей.

Введение фторированных МУНТ в СВМПЭ осуществляется методом твердофазного смешения. Формирование антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала осуществляется путем многоступенчатого процесса, состоящего из нескольких стадий: термопрессование, ориентирование, термопрессование. Фиксация антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала осуществляется за счет использования эффекта памяти формы в СВМПЭ.

Изобретение поясняется Фиг. 1, где представлена фотография металлополимерного подшипника скольжения, где 1 - металлический вкладыш подшипника, 2 - слой антифрикционного полимерного нанокомпозиционного материала, выполненного из ориентированного СВМПЭ с добавление фторированных МУНТ, 3 - металлическое кольцо. На Фиг. 2 представлены фотографии металлических втулок с нанесенным антифрикционным слоем на основе ориентированного СВМПЭ.

Пример 1.

В качестве матрицы антифрикционного нанокомпозиционного материала используется СВМПЭ GUR 4120 без добавления МУНТ. Антифрикционный слой был сформирован на металлическом кольце. Вкладыш подшипника скольжения был выполнен из стали AISI304. Металлополимерные подшипники скольжения были испытаны на испытательном подшипниковом стенде. Коэффициенты трения скольжения были исследованы при скорости скольжения 0,696 м/с и контактном давлении, изменяемом в диапазоне 57,3-100 кПа. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Интенсивность изнашивания подшипника скольжения была определена при контактном давлении 100 кПа, скорости скольжения 0,696 м/с и времени испытания 60 минут. Толщина h изношенного слоя определена измерением диаметра поверхности трения. Интенсивность изнашивания рассчитана по отношению h к пути трения L за время, равное 60 минут. Для подшипника скольжения с антифрикционным нанокомпозиционным материалом без добавления МУНТ толщина изношенного слоя h=50 мкм, интенсивность изнашивания I=19,9⋅10-8.

Пример 2.

В качестве матрицы антифрикционного нанокомпозиционного материала используется СВМПЭ GUR 4120. В качестве армирующей добавки были использованы фторированные МУНТ диаметром 4-15 нм и длиной более 2 мкм в количестве 2 масс. %. Антифрикционный слой был сформирован на металлическом кольце. Вкладыш подшипника скольжения был выполнен из стали AISI304. Металлополимерные подшипники скольжения были испытаны на испытательном подшипниковом стенде. Коэффициенты трения скольжения были исследованы при скорости скольжения 0,696 м/с и контактном давлении, изменяемом в диапазоне 57,3-100 кПа. Результаты испытаний представлены в таблице 2. Интенсивность изнашивания подшипника скольжения была определена при контактном давлении 100 кПа, скорости скольжения 0,696 м/с и времени испытания 60 минут. Толщина h изношенного слоя определена измерением диаметра поверхности трения. Интенсивность изнашивания рассчитана по отношению h к пути трения L за время, равное 60 минут. Для подшипника скольжения с антифрикционным нанокомпозиционным материалом при добавлении 2 масс. % МУНТ толщина изношенного слоя h=18 мкм, интенсивность изнашивания I=7,17⋅10-8.


Металлополимерные подшипники скольжения, выполненные из ориентированного полимерного нанокомпозиционного материала
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 323 items.
20.01.2013
№216.012.1bd5

Способ изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука

Изобретение относится к области производства резиновых изделий различного назначения, а именно к способу изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, в том числе гидрированного, и может быть широко использовано в различных областях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472619
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.12.2013
№216.012.88c7

Способ получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных углеродными волокнами

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных волокнами, и может быть использовано для получения полимерматричных композитов с улучшенными физико-механическими и трибологическими характеристиками. Способ заключается в получении композита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500697
Дата охранного документа: 10.12.2013
27.01.2014
№216.012.9af9

Способ получения нанопорошков оксида цинка с поверхностным модифицированием для использования в строительных герметиках

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению модифицированных нанопорошков оксида цинка. Может использоваться в качестве строительных герметиков, работающих при высоких деформирующих нагрузках и требующих повышенных значений обратимых относительных удлинений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505379
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.08.2014
№216.012.eac2

Коррозионностойкое композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полисульфона

Изобретение относится к коррозионно-стойким порошковым покрытиям на базе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525906
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.034f

Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку

Изобретение относится к области технологии создания полимерных покрытий, технологии повышения эксплуатационных свойств полимерных покрытий. Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку характеризуется нанесением на поверхность металлической подложки 3 об.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532245
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.056e

Способ получения объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода, способных выдерживать многократные циклы гидрирования-дегидрирования без разрушения

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода (СНВ), способных выдерживать многократные циклы гидрирования/дегидрирования без разрушения. Методом механической активации получают нанокристаллический порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532788
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.02.2015
№216.013.2a2f

Способ защиты порошков гидридообразующих сплавов для хранения водорода, предотвращающий пассивацию компонентами воздуха и других газообразных сред

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов и может быть использовано для предотвращения нежелательной пассивации воздухом или компонентами, содержащимися в технических водородсодержащих газах и других газообразных средах, гидридообразующих сплавов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542256
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.2a30

Способ получения ультрадисперсного порошка монтмориллонита

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов, технологии повышения эксплуатационных свойств полимеров с использованием дисперсных наполнителей. Способ изготовления порошка монтмориллонита заключается в том, что производят обработку монтмориллонита в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542257
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.307c

Защитное уплотнительное порошковое покрытие на основе полисульфона для резьбовых соединений ответственных изделий

Изобретение относится к защитным порошковым уплотнительным покрытиям на основе полимеров, для защиты от коррозии и износа, например, нефтегазового оборудования. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543880
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3371

Защитное композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полифениленсульфида

Изобретение относится к композиционным порошковым покрытиям на основе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Порошковая композиция для покрытия включает полифениленсульфид и дополнительно содержит ультрадисперсный порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544644
Дата охранного документа: 20.03.2015
Showing 1-10 of 204 items.
20.01.2013
№216.012.1bd5

Способ изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука

Изобретение относится к области производства резиновых изделий различного назначения, а именно к способу изготовления резинотехнических изделий из эластомерных композиций на основе бутадиен-нитрильного каучука, в том числе гидрированного, и может быть широко использовано в различных областях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472619
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.12.2013
№216.012.88c7

Способ получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных углеродными волокнами

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов на полимерной основе, армированных волокнами, и может быть использовано для получения полимерматричных композитов с улучшенными физико-механическими и трибологическими характеристиками. Способ заключается в получении композита...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500697
Дата охранного документа: 10.12.2013
27.01.2014
№216.012.9af9

Способ получения нанопорошков оксида цинка с поверхностным модифицированием для использования в строительных герметиках

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению модифицированных нанопорошков оксида цинка. Может использоваться в качестве строительных герметиков, работающих при высоких деформирующих нагрузках и требующих повышенных значений обратимых относительных удлинений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505379
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.08.2014
№216.012.eac2

Коррозионностойкое композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полисульфона

Изобретение относится к коррозионно-стойким порошковым покрытиям на базе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525906
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.034f

Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку

Изобретение относится к области технологии создания полимерных покрытий, технологии повышения эксплуатационных свойств полимерных покрытий. Способ нанесения покрытия на основе полифениленсульфида на металлическую подложку характеризуется нанесением на поверхность металлической подложки 3 об.%...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532245
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.056e

Способ получения объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода, способных выдерживать многократные циклы гидрирования-дегидрирования без разрушения

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемно-пористых структур сплавов-накопителей водорода (СНВ), способных выдерживать многократные циклы гидрирования/дегидрирования без разрушения. Методом механической активации получают нанокристаллический порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532788
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.02.2015
№216.013.2a2f

Способ защиты порошков гидридообразующих сплавов для хранения водорода, предотвращающий пассивацию компонентами воздуха и других газообразных сред

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов и может быть использовано для предотвращения нежелательной пассивации воздухом или компонентами, содержащимися в технических водородсодержащих газах и других газообразных средах, гидридообразующих сплавов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542256
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.2a30

Способ получения ультрадисперсного порошка монтмориллонита

Изобретение относится к области технологии создания композиционных полимерных материалов, технологии повышения эксплуатационных свойств полимеров с использованием дисперсных наполнителей. Способ изготовления порошка монтмориллонита заключается в том, что производят обработку монтмориллонита в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542257
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.03.2015
№216.013.307c

Защитное уплотнительное порошковое покрытие на основе полисульфона для резьбовых соединений ответственных изделий

Изобретение относится к защитным порошковым уплотнительным покрытиям на основе полимеров, для защиты от коррозии и износа, например, нефтегазового оборудования. Состав порошковой композиции для покрытия включает порошковый полисульфон с температурой стеклования не менее 210°C и дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543880
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3371

Защитное композиционное полимерматричное порошковое покрытие на основе полифениленсульфида

Изобретение относится к композиционным порошковым покрытиям на основе полимеров, предназначенных для защиты изделий из металлических сплавов от воздействия агрессивной среды. Порошковая композиция для покрытия включает полифениленсульфид и дополнительно содержит ультрадисперсный порошок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544644
Дата охранного документа: 20.03.2015

Похожие РИД в системе