×
29.05.2019
219.017.64c1

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕПАРАТОРА ШАРИКОПОДШИПНИКА ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02205106
Дата охранного документа
27.05.2003
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области общего машиностроения, а именно к изготовлению сепараторов шарикоподшипников, которые могут использоваться в вакууме, в средах с низкими или повышенными температурами, в том числе в химически активных, или в средах, не позволяющих использовать какую-либо смазку, и, в частности, к изготовлению неметаллических сепараторов шарикоподшипников высокооборотных роторов газотурбинных двигателей. Устройство содержит оснастку для намотки заготовки, матрицу, пуансон и вкладыши. Оснастка состоит из цилиндрической оправки со штифтами и закрепленных на оси оправки технологических щек с фланцами в виде прямоугольных зубьев. Зубья установлены напротив штифтов. Диаметр и количество штифтов соответствует диаметру и количеству формируемых ими отверстий сепаратора. Ширина зубьев соответствует диаметру штифтов. Вкладыши выполнены в виде сектора кольца с конической наружной поверхностью, разрезанного в осевом направлении по центрам отверстий, просверленных в кольце в радиальном направлении. Количество и размер отверстий соответствует количеству и размеру штифтов. Внутренняя поверхность кольца цилиндрическая с диаметром, равным наружному диаметру сепаратора. Количество вкладышей соответствует количеству штифтов. Способ включает намотку волокна в определенных направлениях, размещение заготовки со вставленными в нее вкладышами в матрицу и прессование. Изобретение позволяет создать облегченные с повышенной долговечностью неметаллические сепараторы шарикоподшипников из волокнистых материалов. 2 с.п. ф-лы, 7 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области общего машиностроения, а именно к изготовлению сепараторов шарикоподшипников, которые могут использоваться в вакууме, в средах с низкими или повышенными температурами, в том числе в химически активных, или средах, не позволяющих использовать какую-либо смазку или смазочные масла, и, в частности, к изготовлению неметаллических сепараторов шарикоподшипников высокооборотных роторов газотурбинных двигателей.

Сепаратор шарикоподшипника служит для фиксации рабочих тел в кольцевом направлении. Используемые в настоящее время сепараторы, как правило, являются металлическими, штампованными с отверстиями, центрированными по телам качения. В подшипниках, работающих в условиях, например, при повышенных частотах вращения, применяют сепараторы из антифрикционных материалов: бронзы, латуни, текстолита, алюминиевых сплавов. Применение традиционных материалов для изготовления сепаратора не позволяет создать высокооборотные керамические подшипники, использовать их без смазки в химически активных средах, в условиях повышенных температур - из-за низкой прочности, а в условиях пониженных температур - из-за хрупкости.

Использование композиционных материалов в узлах опор вращающихся деталей, особенно, роторов перспективных газотурбинных двигателей, актуально. Композиционные материалы обладают уникальными характеристиками, которые позволяют создавать работоспособные конструкции там, где применение металлических материалов для изготовления сепараторов шарикоподшипников не представляется возможным.

Известно "Устройство для изготовления кольцевых изделий из волокнистых материалов", авторское свидетельство 1593964 от 12.12.1988 г., при помощи которого формируют методом прессования изделия из армированных пластиков, полученных намоткой. Устройство содержит оправку с намотанной на нее заготовкой, матрицу и пуансон, имеющий конусообразные прокладки, установленные между заготовкой и матрицей. Недостатком данного технического решения является то, что при изготовлении сепаратора требуется его дополнительная механическая обработка, связанная с высверливанием отверстий под рабочие тела подшипника, что нарушает целостность волокон и не обеспечивает достаточной прочности формируемого изделия.

Известен "Роликовый подшипник", US 5271679, который может использоваться в вакууме, в среде, имеющей высокие или низкие температуры, или другой среде, не позволяющей использовать какую-либо смазку или смазочный материал, при этом сепаратор подшипника изготовлен методом прессования с использованием жаростойкого, композиционного, хаотично армированного материала с самосмазывающимися свойствами. Недостатком предложенного технического решения является хрупкость и низкая прочность сепаратора при высокооборотных нагрузках.

Техническим результатом является создание облегченных, с повышенной долговечностью неметаллических сепараторов шарикоподшипников из волокнистых материалов.

Технический результат достигается тем, что на формообразующей технологической оснастке создают чередующуюся намотку слоев из волокнистых материалов при определенных направлениях армирующих слоев, с применением теплостойких связующих и с добавлением антифрикционных материалов. Полученную заготовку со вставленными в нее коническими вкладышами, которые при прессовании самоцентрируются и самоустанавливаются, помещают в пресс-форму. Прессование осуществляют матрицей, верхним и нижним пуансонами, формообразующие поверхности которых совпадают с размерами изготавливаемого сепаратора. Процесс прессования производят по заданному режиму. В результате получают готовое изделие полностью "в размер", без его дальнейшей механической обработки, с высокими характеристиками жесткости и прочности.

На фиг.1 и фиг.2 приведена схема формообразующей технологической оснастки для намотки сепаратора.

На фиг.3 приведена схема пресс-формы для формования сепаратора.

На фиг.4 изображен способ укладки волокна на оснастку.

На фиг.5 изображен вид конического кольца сверху.

На фиг.6 изображен вид конического кольца в разрезе.

На фиг.7 изображен вид вкладыша, изготовленного из конического кольца.

Устройство для изготовления сепаратора шарикоподшипника из волокнистых материалов на фиг.1 и фиг.2 содержит оснастку для намотки сепаратора, состоящую из цилиндрической оправки 1 с установленными на ней штифтами 2, количество и диаметр которых соответствуют количеству и диаметру формируемых ими отверстий изготавливаемого сепаратора 9. На ось 3 цилиндрической оправки 1 устанавливают правую технологическую щеку 4 и левую технологическую щеку 5, которые закрепляют гайкой 7 и шайбой 8. Технологические щеки 4 и 5 имеют фланцы в виде прямоугольных зубьев 6, ширина которых соответствует диаметру штифтов 2. Прямоугольные зубья 6 ориентируют таким образом, чтобы они были установлены напротив штифтов 2. Пазы технологических щек 4 и 5 и штифты 2 являются направляющими элементами для поперечной намотки сепаратора углеродным волокном. Прямоугольные зубья 6 технологических щек 4 и 5 являются ограничителями по ширине при намотке кольцевых слоев на оснастку. Устройство для изготовления сепаратора шарикоподшипника из волокнистых материалов содержит на фиг.3 пресс-форму для формования сепаратора 9, состоящую из верхнего пуансона 11, нижнего пуансона 12 и матрицы 13. После намотки углеродного волокна на оснастку между штифтами 2 цилиндрической оправки 1 закладывают вкладыши 10. На фиг.7 показан вкладыш 10, имеющий форму сектора кольца, вид которого на фиг.5 изображен сверху, а на фиг.6 - в разрезе, с конической наружной поверхностью, разрезанного в осевом направлении по центрам отверстий, просверленных в кольце в радиальном направлении, при этом количество и размер просверленных отверстий соответствуют количеству и размеру штифтов 2 оснастки для намотки сепаратора 9. Внутренняя поверхность кольца - цилиндрическая, с диаметром, равным наружному диаметру изготавливаемого сепаратора 9, а количество вкладышей 10 соответствует количеству штифтов 2, установленных на цилиндрической оправке 1.

На фиг.4 изображен способ укладки углеродного волокна на оснастку, заключающийся в чередовании слоев, имеющих определенные направления армирования.

Способ намотки углеродного волокна на оснастку осуществляют следующим образом:
- волокна, оформляющие отверстия сепаратора, наматывают непосредственно вокруг каждого штифта 2 на его высоту, фиг.4а;
- волокна, образующие боковые стенки сепаратора, наматывают в кольцевом направлении оснастки между прямоугольными зубьями 6 и штифтами 2, фиг.4б;
- волокна, образующие перемычки между отверстиями сепаратора, наматывают между штифтами 2 и прямоугольными зубьями 6 технологических щек 4 и 5 в осевом направлении, фиг.4в;
- волокна, связывающие стенки сепаратора и перемычки между отверстиями сепаратора, наматывают в кольцевом направлении, огибая каждый штифт 2 и оставаясь при этом внутри пространства, ограниченного технологическими щеками 4 и 5, фиг.4г;
- волокна, связывающие стенки и перемычки сепаратора, наматывают в кольцевом направлении, огибая штифты 2 и выходя наружу за прямоугольные зубья 6 технологических щек 4 и 5, сначала - слева направо, затем - в обратном направлении, заполняя пространство между штифтами 2 и прямоугольными зубьями 6, фиг.4д.

После полного заполнения углеродным волокном оснастки поперечные волокна и волокна, выходящие за прямоугольные зубья 6 технологических щек 4 и 5, обрезают с наружной стороны прямоугольных зубьев 6, после чего технологические щеки 4 и 5 раскладывают и удаляют, а вкладыши 10 закладывают между штифтами 2, при этом вкладыши 10 своей внутренней поверхностью касаются верхних намотанных слоев сепаратора, а наружной - конической, скользят по ответному конусу матрицы 13. Собранную оснастку помещают в матрицу 13 и обжимают с обеих сторон верхним 11 и нижним 12 пуансонами. Собранную пресс-форму помещают под пресс и прессуют изделие по заданным технологическим и температурным параметрам.

Толщину сепаратора после намотки обеспечивают заданной высотой технологических щек. Намотка и контроль натяжения углеродного волокна осуществляется автоматически. Припуск намотки на прессование составляет 1 мм.

Предлагаемое устройство и способ для изготовления сепаратора шарикоподшипника из волокнистых материалов позволяют обеспечить долговечность, прочность и жесткость сепараторов, изготовленных из композиционных материалов с применением теплостойких связующих и с антифрикционными добавками, что повышает долговечность высокооборотных подшипниковых узлов при длительной эксплуатации в различных средах и использовать их без смазки.

1.Устройстводляизготовлениясепараторашарикоподшипникаизволокнистыхматериалов,содержащееоснасткудлянамоткизаготовки,матрицу,пуансонивкладыши,отличающеесятем,чтооснасткасостоитизцилиндрическойоправкисустановленныминанейштифтами,диаметриколичествокоторыхсоответствуютдиаметруиколичествуформируемыхимиотверстийсепаратора,ииззакрепленныхнаосиоправкитехнологическихщексфланцамиввидепрямоугольныхзубьев,установленныхнапротивштифтов,приэтомшириназубьевсоответствуетдиаметруштифтов,авкладышивыполненыввидесекторакольцасконическойнаружнойповерхностью,разрезанноговосевомнаправлениипоцентрамотверстий,просверленныхвкольцеврадиальномнаправлении,причемколичествоиразмерпросверленныхотверстийсоответствуютколичествуиразмеруштифтовоснастки,приэтомвнутренняяповерхностькольца-цилиндрическаясдиаметром,равнымнаружномудиаметруизготавливаемогосепаратора,аколичествовкладышейсоответствуетколичествуштифтовнаоснастке.12.Способизготовлениясепараторашарикоподшипникаизволокнистыхматериалов,заключающийсявнамоткеволокнанаоснасткуиформованииполученнойзаготовкипрессованием,отличающийсятем,чтонамоткунаоснасткупроизводятвследующихнаправленияхармирования:сначалаволокнанаматываютвокругкаждогоштифтанаеговысоту,затемихнаматываютвкольцевомнаправленииоснасткимеждупрямоугольнымизубьямииштифтами,послеэтогонамоткуведутмеждупрямоугольнымизубьямииштифтамивосевомнаправлении,затемволокнанаматываютвкольцевомнаправлении,огибаякаждыйштифтоснастки,оставаясьвнутрипространства,ограниченноготехнологическимищеками,ипослеэтоговолокнанаматываютвкольцевомнаправлении,огибаяштифтыивыходянаружузапрямоугольныезубьятехнологическихщек,сначаласлеванаправо,затемвобратномнаправлении,заполняяпространствомеждуштифтамиипрямоугольнымизубьями,апосленамоткизаготовкипоперечныеволокнаиволокна,выходящиезапрямоугольныезубья,обрезаютснаружнойсторонызубьев,технологическиещекираскладываютиудаляют,затемзакладываютвкладышимеждуштифтами,собраннуюоснасткупомещаютвматрицуиспрессовываютпуансоном.2
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 46 items.
10.08.2014
№216.012.e784

Способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины

Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины на заданном рабочем режиме. Изобретение основано на том, что увеличение длины лопатки при флаттере вследствие высоких амплитуд колебаний приводит не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525061
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.02.2015
№216.013.222d

Стенд для испытания авиационных двигателей

Изобретение относится к области испытания авиационных двигателей по схеме «с присоединенным трубопроводом». Технический результат изобретения - повышение надежности и технологичности стенда путем создания простой и универсальной конструкции, исключающей влияние тепловых изменений диаметра и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540202
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.03.2015
№216.013.309f

Способ воспламенения топливной смеси в высокоскоростном врд

Изобретение может быть использовано в космической и оборонной отрасли. Способ воспламенения топливной смеси заключается в том, что в камеру сгорания двигателя подают высокоскоростной поток воздуха, обеспечивают торможение потока, образуют в камере сгорания топливную смесь и воспламеняют ее. Так...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543915
Дата охранного документа: 10.03.2015
10.03.2015
№216.013.315d

Высокоскоростной прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Изобретение может быть использовано в космической и оборонной отрасли. Высокоскоростной прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) содержит последовательно расположенные воздухозаборное устройство, камеру сгорания (КС) и выходное сопло. В КС размещены форсунки подачи горючего с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544105
Дата охранного документа: 10.03.2015
10.06.2015
№216.013.5075

Устройство для заброса тушек птиц и других предметов при испытаниях летательных аппаратов

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано при проведении испытаний летательных аппаратов на попадание посторонних предметов в газотурбинный двигатель и проведении исследований динамической прочности элементов конструкции летательного аппарата при столкновении с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552118
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.07.2015
№216.013.60bb

Стенд для испытаний газодинамических подшипников

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях и доводке газовых подшипников высокооборотных турбомашин. Стенд содержит статор, в котором размещен ротор, установленный в двух опорах, выполненных с возможностью размещения в них испытуемых газодинамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556304
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.63f6

Система подачи сжиженного газа

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Система подачи сжиженного газа содержит резервуар (Р) 2 со сжиженным газовым топливом, топливный насос 3 с подающим трубопроводом (ПТ) 4 и гидравлически связанные с ним форсунки (Φ). Φ объединены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557137
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.09.2015
№216.013.7a69

Пневмогидравлическое устройство для заброса тушек птиц и других предметов при испытаниях летательных аппаратов

Изобретение относится к области авиастроения и безопасности полетов и может быть использовано для исследования процессов ударного взаимодействия элементов конструкции летательных аппаратов. Устройство содержит источник текучей среды под давлением и установленный на основании направляющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562926
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.01.2016
№216.013.a337

Способ организации горения в гиперзвуковом воздушно-реактивном двигателе

Изобретение относится к энергетике. Способ организации горения в гиперзвуковом воздушно-реактивном двигателе, заключающийся в том, что подают воздух и первичное горючее в камеру сгорания и обеспечивают образование первичной горючей смеси, подают окислитель и вторичное горючее в камеру сгорания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573425
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a344

Способ форсирования авиационных двигателей

Изобретение относится к энергетике. Способ работы газотурбинного двигателя с форсажной камерой, заключающийся в том, что формируют топливовоздушную смесь и обеспечивают ее горение в основной камере сгорания. Продукты сгорания расширяют в турбине и подают их в форсажную камеру, где смешивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573438
Дата охранного документа: 20.01.2016
Showing 1-2 of 2 items.
20.02.2019
№219.016.bdab

Способ получения фуллеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано в химии, физике, энергетике, электронике, биологии и медицине. В токовводы 17 и 18 устанавливают соответственно неподвижный 15 и подвижный 16 графитовые электроды. Камеру 1 заземляют. Производят откачку камеры 1, нагнетателя 2, электрофильтра 7, рукавного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002234457
Дата охранного документа: 20.08.2004
10.04.2019
№219.017.0a57

Подшипник скольжения для возвратно-вращательного движения

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для шарнирных соединений и опор скольжения, работающих в возвратно-вращательном режиме. В подшипнике имеются вал, наружное кольцо и размещенный между ними спиральный вкладыш в виде винтовой пружины, который выполнен подвижным. Вкладыш...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02162552
Дата охранного документа: 27.01.2001
+ добавить свой РИД