×
27.02.2013
216.012.2bc9

Результат интеллектуальной деятельности: ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ С НАНОСТРУКТУРНЫМ АНТИФРИКЦИОННЫМ КЕРАМИЧЕСКИМ ПОКРЫТИЕМ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиационной, газонефтедобывающей, автомобильной и других областях промышленности. Подшипник скольжения включает корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20. Технический результат: комплексное улучшение эксплуатационных характеристик подшипника за счет максимального снижения коэффициента трения, повышения износостойкости, твердости, термической стабильности, жаропрочности, при одновременном повышении пластичности и прочности антифрикицонного керамического слоя за счет его наноструктурирования. 1 табл.
Основные результаты: Подшипник скольжения, включающий корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20.

Изобретение относится к подшипникам скольжения и может быть использовано в авиационной, газонефтедобывающей, автомобильной и других областях промышленности.

Подшипники скольжения находят широкое применение в узлах и механизмах, имеющих высокие скорости вращения и большие удельные нагрузки. Подшипники скольжения, как опора вала или вращающейся оси, воспринимают от них радиальные, осевые и радиально-осевые нагрузки и обеспечивают вращение.

Подшипник скольжения включает корпус, устанавливаемый на цапфу вала или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, и содержит сопряженные поверхности, между которыми возникает трение.

Известен подшипник скольжения, включающий взаимосвязанные между собой и смонтированные на корпусе элементы скольжения, выполненные в виде набора контактирующих между собой вкладышей с установочными фиксаторами (свидетельство на полезную модель РФ №24058, опубл. 10.09.2002). Вкладыши могут быть выполнены из различных металлополимеров, керамополимеров и композиционных материалов с различными упрочняющими добавками, что улучшает их антифрикционные свойства.

Известно техническое решение в виде листового армированного фторопластового антифрикционного материала для изготовления подшипника скольжения, опорных шайб, опор скольжения (патент РФ №2384412, МПК В32В 5/0, опубл. 20.03.2010).

Известный материал не обладает высокой прочностью и стабильностью геометрических характеристик поверхности трения в широком диапазоне рабочих температур и требует изготовления подшипника скольжения только методом штамповки, что ограничивает его возможности.

Известна жаростойкая система покрытия, содержащая множество керамических частиц микронного размера из керамического оксида, керамического карбида, или керамического нитрида, или керамического борида, или силицида металла, или керамического оксикарбида, или керамического оксинитрида и углерода, которая расположена на поверхности спроектированного компонента, выбранного из группы, состоящей из компонента газовой турбины, компонента авиационного двигателя, компонента двигателя внутреннего сгорания и компонента режущего инструмента (патент РФ №2352686, опубл. 20.04.2009). Наиболее близким к предложенному является подшипник скольжения, содержащий корпус, имеющий цилиндрическое отверстие, устанавливаемое на вал или ось непосредственно или через вкладыш или втулку, который при установке образует сопряженные поверхности, в которых при скольжении происходит трение, при этом, по меньшей мере, одна из сопряженных поверхностей имеет антифрикционное покрытие в виде пленочного наноструктурированного дисперсно-упрочненного карбида кремния (патент РФ №99558, МПК F16C 33/04, опубл. 20.11.2010).

Данное антифрикционное покрытие в виде пленочного наноструктурированного дисперсно-упрочненного карбида кремния позволяет получить подшипники скольжения с коэффициентом трения 0,025, что во много раз ниже известных, однако, данное покрытие ограниченно может быть использовано при скоростях вращения порядка 50-60 тыс. об/мин и при высоких динамических нагрузках из-за низкой пластичности материала.

Известные технические решения используют покрытия, улучшающие какое-либо одно свойство подшипника - как-то антифрикционные, жаростойкие, износостойкие и т.п.

Подшипники скольжения с покрытиями, которые бы комплексно улучшали эксплуатационные характеристики подшипников скольжения, не выявлены.

В основу изобретения положена задача комплексного улучшения эксплуатационных характеристик подшипников скольжения с упором на максимальное снижение коэффициента трения.

Технический результат изобретения - комплексное улучшение эксплуатационных характеристик подшипника за счет максимального снижения коэффициента трения, повышения износостойкости, твердости, термической стабильности, жаропрочности, при одновременном повышении пластичности и прочности карбида кремния (SiC) путем его наноструктурирования.

Поставленная задача решается тем, что в подшипнике скольжения, включающем корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20.

Для изготовления подшипника скольжения с наноструктурированным керамическим покрытием, согласно изобретению, порошок карбида кремния измельчают до наноструктурных размеров известным образом, например вихревым виброакустическим методом (см. Федеральный интернет-портал «Нанотехнологии и наноматериалы», сайт http://portalnano.ru). Полученный порошок карбида кремния для создания наноструктуры рассеивают по фракциям: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при этом фракции смешивают в соотношении: нанодиапазона от 40 до 60 мас.%, субмикронного уровня от 30 до 40 мас.%, микронного уровня от 10 до 20%.

Полученный материал в виде порошка наносят на поверхность известными методами: или холодного газодинамического напыления, или газодетанционного напыления, или ионно-инплантантного магнетронного напыления. Толщина слоя полученного покрытия может варьироваться в зависимости от назначения от 0,5 мкм до 500 мкм.

Наноструктурированное керамическое покрытие не требует дополнительной физико-химической обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др).

Наноструктурированное керамическое покрытие, согласно изобретению, на основе наноструктурного карбида кремния (SiC) позволяет получить подшипники скольжения с коэффициентом трения - 0,011-0,015, модулем упругости покрытия около 400 ГПа, твердостью 90-92 (HRc), прочностью 1800 МПа. Стабильность свойств зафиксирована в диапазоне рабочих температур от -50ºС до +1300ºС.

Свойства материала наноструктурного антифрикционного керамического покрытия подшипника скольжения в зависимости от наноструктуры и процентного содержания ингредиентов представлены в таблице 1.

Таблица 1
Фракционный состав и процентное содержание SiC
Параметры
материала
SiC 78%
Si3N4 8%
SiC 79%
Si3N4 7%
SiC 80%
Si3N4 8%
Коэффициент трения 0,1 0,06 0,015
Модуль упругости (ГПа) 350 380 400
Твердость (HRc) 80 90 88
Прочность (МПа) 1750 1780 1800

При разработке подшипника скольжения обычно учитывается назначение узла трения путем установления влияния определяющего параметра на коэффициент трения и интенсивность изнашивания, и в соответствии с этим покрытия соответственно являются антифрикционными, жаростойкими, износостойкими и т.п.

Снижение коэффициента трения до 0,011-0,015 подтверждает, что заявленное покрытие является антифрикционным.

Стабилизация свойств в указанном интервале температур (от -50ºС до +1300ºС) и достижение указанной +1300ºС показывает, что это заявленное покрытие является жаропрочным покрытием.

Стабильность свойств в диапазоне рабочих температур от -50ºС до +1300ºС подтверждает термическую стабильность заявленного покрытия.

Как видно из представленных данных, покрытие, согласно изобретению, имеет высокую прочность (1800 МПа) при модуле упругости (400 ГПа), что позволяет подшипнику скольжения противостоять изнашиванию. Коэффициент увеличения износостойкости в сравнении со сталью равен 20.

Таким образом, заявленное наноструктурное керамическое покрытие комплексно улучшает эксплуатационные свойства подшипников, в особенности его антифрикционные свойства.

Подшипник скольжения, согласно изобретению, в целом позволяет увеличить долговечность подшипника в несколько раз и использовать его для различных узлов и механизмов, работающих в широком температурном диапазоне с высокими осевыми и радиальными нагрузками.

Подшипник скольжения, включающий корпус и установленный на корпусе, по меньшей мере, один элемент скольжения, по меньшей мере, поверхности скольжения которых имеют наноструктурированное керамическое покрытие, выполненное из порошка карбида кремния с фракциями: нанодиапазона - от 50 до 100 нм, субмикронного уровня - от 0,2 до 0,5 мкм и микронного уровня - от 1 до 10 мкм, при содержании фракций, мас.%: фракции нанодиапазона 40-60, субмикронного уровня 30-40 и микронного уровня 10-20.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 181-190 из 206.
26.08.2017
№217.015.da12

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам регулирования, оптимизирующим параметры турбореактивного двигателя в зависимости от целей полета самолета, в частности обеспечения максимальной продолжительности и дальности полета. Способ регулирования авиационного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623706
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.da6a

Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения. Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя включает измерение частоты вращения ротора низкого давления, положения рычага управления двигателем, температуры воздуха на входе в двигатель, температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623849
Дата охранного документа: 29.06.2017
26.08.2017
№217.015.eab4

Лопатка газовой турбины с конвективной системой охлаждения

Изобретение относится к газовым турбинам газотурбинных двигателей, - к рабочим охлаждаемым лопаткам турбин газотурбинных двигателей, используемым на приводах газоперекачивающих установок, в частности лопаткам, оснащенным развитой системой внутреннего конвективного охлаждения. Известная лопатка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627879
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.ec2b

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам регулирования, оптимизирующим параметры турбореактивного двигателя в зависимости от целей полета самолета, в частности кратковременного обеспечения максимальной скорости полета самолета. Ожидаемый технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627628
Дата охранного документа: 09.08.2017
29.12.2017
№217.015.f19b

Рабочее колесо второй ступени ротора компрессора высокого давления (квд) турбореактивного двигателя (варианты), диск рабочего колеса ротора квд, лопатка рабочего колеса ротора квд, лопаточный венец рабочего колеса ротора квд

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо второй ступени вала ротора КВД ТРД содержит диск и образующие лопаточный венец рабочие лопатки. Диск включает ступицу с центральным отверстием, полотно и обод. Лопатка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636998
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f4b4

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания содержит гильзу (1) цилиндра и установленный в ней поршень (2) с отверстием (3) под поршневой палец, ось которого перпендикулярна оси цилиндра. Гильза (1) и поршень...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637794
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f741

Устройство для смазки подшипниковой опоры ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается устройства для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, в частности авиационного двухроторного газотурбинного двигателя самолета (ГТД). Патрубок подвода масла выполнен из двух сообщающихся между собой трубопроводов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639262
Дата охранного документа: 20.12.2017
29.12.2017
№217.015.f98b

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя содержит сопловой аппарат турбины с сопловыми лопатками, диск с рабочими лопатками, установленными в проточной части турбины, многоканальный воздуховод. Многоканальный воздуховод проходит через внутренние полости сопловых лопаток, его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639443
Дата охранного документа: 21.12.2017
19.01.2018
№218.016.0585

Рабочее колесо девятой ступени ротора компрессора высокого давления (квд) турбореактивного двигателя, диск рабочего колеса ротора квд, лопатка рабочего колеса ротора квд, лопаточный венец рабочего колеса ротора квд

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо девятой ступени вала ротора КВД ТРД содержит диск и образующие лопаточный венец рабочие лопатки. Диск включает ступицу с центральным отверстием, полотно и обод. Лопатка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630925
Дата охранного документа: 14.09.2017
19.01.2018
№218.016.059f

Рабочее колесо восьмой ступени ротора компрессора высокого давления (квд) турбореактивного двигателя (варианты), диск рабочего колеса ротора квд, лопатка рабочего колеса ротора квд, лопаточный венец рабочего колеса ротора квд

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо восьмой ступени вала ротора КВД ТРД содержит диск и образующие лопаточный венец рабочие лопатки. Диск включает ступицу с центральным отверстием, полотно и обод. Лопатка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630924
Дата охранного документа: 14.09.2017
Показаны записи 181-190 из 297.
26.08.2017
№217.015.da6a

Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения. Способ регулирования авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя включает измерение частоты вращения ротора низкого давления, положения рычага управления двигателем, температуры воздуха на входе в двигатель, температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623849
Дата охранного документа: 29.06.2017
26.08.2017
№217.015.eab4

Лопатка газовой турбины с конвективной системой охлаждения

Изобретение относится к газовым турбинам газотурбинных двигателей, - к рабочим охлаждаемым лопаткам турбин газотурбинных двигателей, используемым на приводах газоперекачивающих установок, в частности лопаткам, оснащенным развитой системой внутреннего конвективного охлаждения. Известная лопатка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627879
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.ec2b

Способ регулирования авиационного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам регулирования, оптимизирующим параметры турбореактивного двигателя в зависимости от целей полета самолета, в частности кратковременного обеспечения максимальной скорости полета самолета. Ожидаемый технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627628
Дата охранного документа: 09.08.2017
29.12.2017
№217.015.f19b

Рабочее колесо второй ступени ротора компрессора высокого давления (квд) турбореактивного двигателя (варианты), диск рабочего колеса ротора квд, лопатка рабочего колеса ротора квд, лопаточный венец рабочего колеса ротора квд

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо второй ступени вала ротора КВД ТРД содержит диск и образующие лопаточный венец рабочие лопатки. Диск включает ступицу с центральным отверстием, полотно и обод. Лопатка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636998
Дата охранного документа: 29.11.2017
29.12.2017
№217.015.f4b4

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания содержит гильзу (1) цилиндра и установленный в ней поршень (2) с отверстием (3) под поршневой палец, ось которого перпендикулярна оси цилиндра. Гильза (1) и поршень...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637794
Дата охранного документа: 07.12.2017
29.12.2017
№217.015.f741

Устройство для смазки подшипниковой опоры ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и касается устройства для смазки опорного подшипника ротора турбомашины, в частности авиационного двухроторного газотурбинного двигателя самолета (ГТД). Патрубок подвода масла выполнен из двух сообщающихся между собой трубопроводов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639262
Дата охранного документа: 20.12.2017
29.12.2017
№217.015.f98b

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя

Охлаждаемая турбина двухконтурного газотурбинного двигателя содержит сопловой аппарат турбины с сопловыми лопатками, диск с рабочими лопатками, установленными в проточной части турбины, многоканальный воздуховод. Многоканальный воздуховод проходит через внутренние полости сопловых лопаток, его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639443
Дата охранного документа: 21.12.2017
19.01.2018
№218.016.0585

Рабочее колесо девятой ступени ротора компрессора высокого давления (квд) турбореактивного двигателя, диск рабочего колеса ротора квд, лопатка рабочего колеса ротора квд, лопаточный венец рабочего колеса ротора квд

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо девятой ступени вала ротора КВД ТРД содержит диск и образующие лопаточный венец рабочие лопатки. Диск включает ступицу с центральным отверстием, полотно и обод. Лопатка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630925
Дата охранного документа: 14.09.2017
19.01.2018
№218.016.059f

Рабочее колесо восьмой ступени ротора компрессора высокого давления (квд) турбореактивного двигателя (варианты), диск рабочего колеса ротора квд, лопатка рабочего колеса ротора квд, лопаточный венец рабочего колеса ротора квд

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо восьмой ступени вала ротора КВД ТРД содержит диск и образующие лопаточный венец рабочие лопатки. Диск включает ступицу с центральным отверстием, полотно и обод. Лопатка содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630924
Дата охранного документа: 14.09.2017
19.01.2018
№218.016.05a1

Способ работы коробки двигательных агрегатов (кда) двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя (трд); способ работы насоса плунжерного кда трд и насос плунжерный, работающий этим способом; способ работы двигательного центробежного насоса кда трд и двигательный центробежный насос, работающий этим способом; способ работы маслоагрегата кда трд и маслоагрегат, работающий этим способом

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения, а именно к коробкам двигательных агрегатов (КДА) авиационных турбореактивных двигателей (ТРД) и способам работы двигательных агрегатов. Комплекс двигательных агрегатов КДА ТРД имеет соосные валы роторов высокого давления (РВД),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630928
Дата охранного документа: 14.09.2017
+ добавить свой РИД