Биметаллический вкладыш шестерни привода автотракторных стартеров

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях подшипниковых узлов различных машин и агрегатов. Технический результат состоит в повышении срока службы вкладыша за счет увеличения полезной контактной поверхности с шейкой вала, улучшении адгезии смазки в ромбовидных ячейках при сохранении уровня усилия выпрессовки его из шестерни, использования слоя скольжения латуни, не содержащей свинца и отсутствия сварного шва после свертывания пластины. Указанный технический результата достигается тем, что биметаллический вкладыш шестерни привода автотракторных стартеров содержит несущую стальную подложку и латунный слой скольжения, на котором выполнены равномерно расположенные ячейки для нанесения графитизированной смазки. Согласно предлагаемой полезной модели несущая подложка изготовлена из низкоуглеродистой стали; слой скольжения толщиной 44-47% от общей толщины вкладыша изготовлен из латуни. Суммарная площадь ромбовидных ячеек составляет не менее 30% от общей площади скольжения, а глубина ромбовидных ячеек составляет 82-88% от толщины слоя скольжения. Латунь содержит следующие компоненты, масс.%: олово - 0,8-1,1, цинк - 8,9-9,2, медь и неизбежные примеси - остальное.

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях подшипниковых узлов различных машин и агрегатов.

Известен вкладыш шестерни привода автотракторных стартеров, изготовленный из оловянистой латуни, имеющий следующий хим. состав, масс.%: Cu=90, Sn=1 и Zn - остальное (ТУ 37.102.0208.82, Вкладыши автотракторных стартеров).

Для снижения коэффициента трения между вкладышами и шейкой вала стартера на латунной ленте набиваются ромбовидные ячейки, а затем на них наносится графитизированная смазка. Для надежной работы привода стартера согласно ТУ 37.460.007-79 (вкладыши автотракторных стартеров) вкладыш должен иметь усилие выпрессовки из шестерни не менее 300 кг.

К недостаткам известных вкладышей относится ненадежная работа стартера в процессе эксплуатации, связанная с недостаточным усилием сцепления латунного вкладыша с шестерней и относительно высокая стоимость латуни.

Известен вкладыш подшипника скольжения, содержащий опорный слой из стали и нанесенный на него несущий слой на основе металлического сплава, на поверхности которого выполнены ромбовидные пазы, наполненные антифрикционным сплавом - баббитом, сплавом олово-сурьма SnSb7 и др. Вкладыш может быть выполнен в виде двух половин или в виде опорной втулки, изготовленной без шва или изогнутой, а также с аксиальным шлицем. С целью повышения срока службы путем увеличения предела усталости и износостойкости ширина, глубина пазов и расстояние между ними связаны между собой математическими зависимостями (патент ФРГ №3609743 МПК F 16 C 33/04, опубл. 15.06.89).

Прототипом заявленной полезной модели является вкладыш фирмы «Лукас» (Англия), содержащий опорный слой из низкоуглеродистой стали и плакированный рабочий слой скольжения на основе сложнолегированной бронзы. На поверхности рабочего слоя выполнены углубления в виде ромбовидных ячеек, наполненные графитизированной смазкой. На поверхности рабочего слоя также имеются два симметрично расположенных отверстия, общая площадь которых составляет 13,5% от общей полезной площади вкладыша со смазкой. Вкладыш изготовлен свертыванием биметаллической пластины с последующей сваркой шва.

Плакированный слой вкладыша выполнен из бронзы, содержащей, масс.%:

Опорный слой выполнен из стали, содержащей, масс.%:

(Чертеж вкладыша фирмы «Лукас», Англия №542.520.75 Dinion bearing bush 197-21-4 DAG №542.495-76, England.)

К недостаткам вкладыша фирмы «Лукас» относятся:

1. Рабочая часть вкладыша состоит из сложнолегированной бронзы;

2. После свертывания вкладыша стык сваривается сплошным швом, что увеличивает трудоемкость, материальные и энергозатраты.

3. Общая площадь ячеек - 221 мм², что составляет 29% от общей площади скольжения и глубина ячеек 0,23 мм, что составляет 65% толщины слоя скольжения, что недостаточно для адгезии смазки.

4. Полезная контактная поверхность вкладыша с шейкой вала также недостаточна.

Задача, решаемая настоящей полезной моделью, состоит в получении вкладыша с увеличенным сроком службы, низкой себестоимостью, а также экологической безопасностью. Технический результат состоит в повышении срока службы вкладыша за счет увеличения полезной контактной поверхности с шейкой вала, улучшением адгезии смазки в ромбовидных ячейках при сохранении уровня усилия его выпрессовки из шестерни, использования слоя скольжения латуни, не содержащей свинца, и отсутствия сварного шва после свертывания пластины.

Указанный технический результат достигается тем, что биметаллический вкладыш содержит несущую стальную подложку и латунный слой скольжения, на котором выполнены равномерно расположенные ромбовидные ячейки для нанесения графитизированной смазки. Согласно предлагаемой полезной модели, несущая подложка изготовлена из низкоуглеродистой стали, слой скольжения, толщина которого составляет 44-47% от общей толщины вкладыша, изготовлен из латуни, суммарная площадь ромбовидных ячеек составляет не менее 30% от общей площади слоя скольжения, а глубина ромбовидных составляет 82-88% от толщины слоя скольжения. Латунь содержит следующие компоненты, масс.%: олово - 0,8-1,1, цинк 8,9-9,2, медь и неизбежные примеси - остальное.

Экспериментальным путем установлено, что оптимальные эксплуатационные свойства вкладыша достигаются при соблюдении его заявленных параметров: толщина слоя

скольжения 44-47% от общей толщины вкладыша, суммарная площадь ромбовидных ячеек с графитизированной смазкой не менее 30% от общей площади слоя скольжения, а глубина ромбовидных ячеек составляет 82-88% от толщины слоя скольжения.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез биметаллического вкладыша; на фиг.2 - развертка внутренней поверхности вкладыша - слоя скольжения с указанием расположения ромбовидных ячеек; на фиг.3 представлен поперечный разрез ромбовидной ячейки.

Биметаллический вкладыш содержит несущую стальную подложку 1 и латунный слой скольжения 2, на котором выполнены равномерно расположенные ромбовидные ячейки 3 для нанесения графитизированной смазки 4. Несущая подложка 1 изготовлена из низкоуглеродистой стали. Слой скольжения 2, толщина (t_c) которого составляет 45-47% от общей толщины вкладыша (t _в) изготовлен из латуни. Суммарная площадь ромбовидных ячеек 3 со смазкой составляет 33-34% от общей площади скольжения, а глубина (t) ромбовидных ячеек 3 составляет 82-88% от толщины слоя скольжения 2.

Для получения биметаллического вкладыша сначала изготавливают биметаллическую ленту, состоящую из несущей подложки, выполненной из стали 08КП и слоя скольжения из латуни, содержащей, масс.%: олово 0,8-1,1, цинк - 8,9-9,2, медь и неизбежные примеси - остальное.

Далее на биметаллическую ленту накатывают ромбовидные ячейки, в которые наносят графитизированную смазку с последующим спеканием для повышения адгезии. Из графитизированной биметаллической ленты изготавливают вкладыши путем вырубки пластин, гибки и калибровки. Затем вкладыш запрессовывается в шестерню привода стартера, его внутренняя поверхность обрабатывается дорном. При этом уплотняется смазка в ячейках и достигается необходимая чистота внутренней поверхности и стабильность геометрических размеров вкладыша. Затем определяется усилие выпрессовки вкладыша из шестерни.

Функция вкладыша в шестерне привода заключается в повышении срока службы стартера за счет снижения коэффициента трения между шейкой вала и шестерней в процессе работы стартера - запуска двигателя.

Пример 1.

Были изготовлены биметаллические графитизированные вкладыши в количестве 5000 шт. из ленты 0,75*54 мм. Параметры вкладыша: общая толщина - 0,75 мм; толщина слоя скольжения - 0,35 мм, что составляет 46,6% от общей толщины вкладыша. Общая площадь ромбовидных ячеек с графитизированной смазкой составляет 33,4% от общей полезной площади скольжения вкладыша. Глубина ромбовидных ячеек составляет 0,29 мм, что составляет 82% от толщины слоя скольжения. Вкладыши на стартерах 57.3708.000 прошли

гарантийные стендовые испытания 20000 включений и остались в работоспособном состоянии. При этом износ внутреннего диаметра слоя скольжения составил 0,01-0,015 мм (при допустимом 0,2 мм). Усилие выпрессовки вкладыша из шестерни привода составило 20000-25000 кН.

Пример 2.

Были изготовлены биметаллические графитизированные вкладыши в количестве 5000 шт. из ленты 0,9*54 мм. Параметры вкладыша: общая толщина - 0,9 мм, толщина слоя скольжения - 0,40 мм, т.е. 44,4% от общей толщины вкладыша. Общая площадь ромбовидных ячеек с графитизированной смазкой - 215 мм² , что составляет 30,6% от общей полезной площади скольжения. Глубина ромбовидных ячеек - 0,35 мм, что составляет 87,5% от толщины слоя скольжения. Вкладыши на стартерах 35.3708.000 и 42.3708.000 прошли гарантийные испытания (20000 включений) и остались в работоспособном состоянии. При этом износ слоя скольжения составил 0,06-0,07 мм по диаметру (при допустимом износе 0,2 мм на сторону внутреннего диаметра вкладыша.)

1. У заявленного вкладыша слой скольжения состоит из латуни, содержащей, масс.%: Sn=0,8-1,1; Zn=8,9-9,2; Cu и неизбежные примеси - остальное. У прототипа слой скольжения состоит из сложнолегированной бронзы, масс.%: Pb=9,0-11,0; Sn=9,0-11,0; Fe=0,60; Zn=0,75; Р=0,05; Sb=0,30; Ni=0,50; примеси - 0,35; медь - остальное. В результате этого себестоимость вкладыша увеличивается, по сравнению с заявленным.

2. У прототипа слой скольжения содержит вредный элемент - Рb (9-11%), ухудшающий экологию окружающей среды. В материале заявленного вкладыша свинец отсутствует.

3. У заявленного вкладыша трудоемкость изготовления ниже, чем у прототипа, предусматривающего операцию сварки сплошного шва после свертывания пластины.

1. Биметаллический вкладыш шестерни автотракторного стартера, содержащий стальную несущую подложку и слой скольжения, на котором выполнены равномерно расположенные ромбовидные ячейки для графитизированной смазки, отличающийся тем, что несущая подложка изготовлена из низкоуглеродистой стали, слой скольжения, толщина которого составляет 44-47% от общей толщины вкладыша, изготовлен из латуни, суммарная площадь ромбовидных ячеек составляет не менее 30% от общей площади слоя скольжения, а глубина ромбовидных ячеек составляет 82-88% от толщины слоя скольжения.

2. Биметаллический вкладыш по п.1, отличающийся тем, что латунь содержит следующие компоненты, мас.%: олово - 0,8-1,1, цинк - 8,9-9,2, медь и неизбежные примеси - остальное.