Результат интеллектуальной деятельности: ШАРОВАЯ ОПОРА

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в шаровых шарнирах рулевых механизмов различных транспортных средств.

Шарнирные подшипники встраиваются в узлы опор, обеспечивая компенсацию пространственных деформаций, используются в качестве элементов подвижных соединений механизмов управления, специальных узлов различных механизмов.

К шарнирным подшипникам, применяемым в изделиях новой аэрокосмической отрасли, предъявляются повышенные требования по надежности и работоспособности. Сохранение в течение заданного периода эксплуатации требуемых качественных показателей работоспособности, при воздействии целой гаммы внешних факторов, - задача, решение которой связано со значительными трудностями.

Важным требованием к шарнирным подшипникам является обеспечение и сохранение низкого коэффициента трения, определяющего мощностные характеристики и вес механизмов различных приводов.

Проблема повышения износостойкости пар трения приобретает все большую актуальность в связи с необходимостью повышения качества, надежности и долговечности современных машин. Для обеспечения надежной работы узлов трения, работающих в экстремальных условиях, широко применяют антифрикционные, износостойкие покрытия и самосмазывающиеся композиционные материалы, которые должны быть одинаково эффективны не только при высоких рабочих температурах, но и при относительно низких температурах начала работы и разогрева.

При выборе материалов и покрытий для пар трения в соответствии с условиями их применения необходимо учитывать соответствующие термохимические характеристики, механизм изнашивания, а также целый ряд дополнительных факторов экономического, технологического и конструктивного характера.

Эффективность применяемого метода упрочнения зависит от правильности его выбора, т.е. от соответствия физико-механических свойств получаемого покрытия требованиям, предъявляемым условиями работы узла трения и преобладающим видом механизма изнашивания.

Известны сферические шаровые опоры с подшипниками скольжения (А.с. СССР №2016277, F16C 11/06, 1992 г., Патент РФ №2049376, F16C 11/06, 1994 г., Патент РФ №2338936, F16C 11/06, 2007 г., Патент РФ №2432506, F16C 11/06, 2010 г.).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2352829, F16C 11/06, 2009 г., которое было принято авторами за аналог.

Шаровая опора содержит корпус, состоящий из двух крышек 1 и 2 (фиг. 1), неразъемно соединенных между собой, металлический шаровой палец 3, заключенный в корпус, вкладыш полимерный 4, наполнитель 5 с металлическими гранулами 6. Вкладыш 4 выполнен из твердосмазочного материала (фторопласт-4, ЦПА 6/15 и др.). Наполнитель 5 выполнен из полимера, модифицированного металлическими гранулами 6.

Недостатком данной сферической опоры является недостаточная поверхностная прочность металла шарового пальца, что приводит к преждевременному износу трущихся поверхностей шаровой опоры в целом.

Адгезия тугоплавких веществ к металлическим подложкам повышается при создании промежуточных слоев, состоящих из смеси окислов, нитридов, карбидов и др., образованных из материала покрытия или подложки в результате предварительного окисления.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение поверхностной плотности шарового пальца и повышение износостойкости шаровой опоры в целом.

Целью настоящего изобретения является повышение износостойкости шаровой опоры со сферическим подшипником скольжения за счет появления дополнительного слоя из металлического стекла путем воздействия ускоренного потока ионизированных атомов на сферическую поверхность шарового пальца.

Это достигается следующим образом. В шаровой опоре, содержащей корпус, выполненный из двух частей в виде крышек, неразъемно соединенных между собой, с заключенными в корпус шаровым пальцем, сферической головкой, размещенной во вкладыше, при этом пространство между вкладышем и корпусом заполнено термопластичным наполнителем, и далее ускоренным потоком ионизированных атомов с энергией 100…200 КэВ воздействуют на шаровой палец 3. Глубина проникновения ускоренных ионов составляет примерно 0.1 мкм. Проникновение ионов вглубь материала осуществляется за счет высокой кинетической энергии частиц и не требует высокой температуры.

При этом воздействии возникают специфические фазовые и структурные превращения материала шарового пальца, а именно поверхностный слой подвергается термообработке. Высокие скорости нагрева (не более 10⁵°C/с) и охлаждения (не более 5·10⁸°C/с) приводят к образованию метастабильных фаз, сверхтонкой структуры вещества и перенасыщенных растворов. Т.е. возникает аморфная структура - структура металлических стекол - 7, а металлические стекла обладают высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью. Таким образом, происходит упрочнение поверхности металла шарового пальца. Метастабильное состояние поверхностного слоя приводит к повышению в 3…5 раз износостойкости контактирующих пар трения.