ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК F16C27/02 F16C33/20 

Изобретение относится к узлам к деталям машин, точнее к подшипникам скольжения, и может быть использовано в механизмах, работающих в условиях вибрационных и ударных нагрузок, а также в среде, содержащей абразивные частицы (например, глинистый раствор при бурении скважин).

Известен подшипник скольжения, содержащий опору в виде цилиндрической графитовой втулки, металлический корпус и упругий элемент, размещенный между опорой и металлическим корпусом.

Упругий элемент в этом подшипнике расположен в кольцевых канавках, выполненных в опоре и металлическом корпусе. Кольцевые канавки сами по себе снижают прочность как опоры, так и корпуса, и к тому же являются концентраторами напряжений в этих деталях.

Кроме того, упругий элемент выполнен в виде кольца, поэтому предохраняет от действия вибрационных и ударных нагрузок опору не по всей поверхности, а на небольшом участке, что снижает надежность подшипника скольжения.

К тому же парой трения в этой конструкции является внутренняя поверхность опоры и поверхность несущего вала, на который устанавливается подшипник, что приводит к износу вала, особенно при работе в абразивной среде.

Указанные недостатки устраняются в подшипнике скольжения, содержащем корпус, скрепленную с ним опору, упругий элемент, размещенный между корпусом и опорой, и втулку, закрепленную на поверхности несущего вала.

Расположение упругого элемента по всей контактирующей поверхности корпуса и опоры устраняет необходимость выполнения кольцевых канавок на поверхности корпуса и опоры. Тем самым повышается прочность этих деталей и надежность подшипника скольжения, а также предохраняется опора подшипника от воздействия вибрационных и ударных нагрузок.

Снабжение подшипника скольжения втулкой, закрепленной на поверхности несущего вала, предохраняет вал от воздействия абразивных частиц рабочей среды, уменьшая износ вала и повышая надежность всего агрегата, в котором применяются такие подшипники.

Однако описанный подшипник скольжения имеет существенные недостатки.

Во-первых, так как опора и корпус между собой скреплены упругим элементом, выполненным из эластичного материала, прочность которого значительно ниже прочности материала, из которого выполнены опора и корпус, то при увеличении трения, например при попадании абразивных частиц между трущимися поверхностями опоры и втулки, происходит разрушение упругого элемента, что приводит, в свою очередь, к разрушению опоры или корпуса и выходу подшипника из строя.

Во-вторых, опора выполнена из керамического материала, который не выдерживает резких колебаний температуры, обладает повышенной хрупкостью и склонностью к трещинообразованию, не выдерживает вибрационных и ударных нагрузок. При появлении трещин на опоре происходит интенсивный износ наружной поверхности втулки, работающей в паре с опорой, что приводит к вынужденной остановке агрегата и его внеплановому ремонту.

Заявляемое техническое решение позволяет повысить прочность и износостойкость подшипника скольжения.

Это достигается тем, что подшипник скольжения, содержащий корпус, скрепленную с ним опору, упругий элемент, размещенный между корпусом и опорой, и втулку, закрепленную на поверхности несущего вала, дополнительно содержит установленный на втулке вкладыш и упругий элемент, расположенный между ними, при этом втулка и вкладыш, а также корпус и опора механически скреплены между собой, а вкладыш и опора выполнены из углеродного композиционного материала.

Снабжение подшипника скольжения вкладышем, установленным на втулке, предохраняет последнюю от износа, так как поверхность трения перенесена с поверхности втулки на наружную поверхность вкладыша.

Размещение упругого элемента между втулкой и вкладышем предохраняет вкладыш от воздействия вибрационных и ударных нагрузок.

Механическое скрепление втулки и вкладыша, а также корпуса и опоры предохраняет упругий элемент, расположенный между втулкой и вкладышем, а также между корпусом и опорой, от разрушения при увеличении нагрузки на трущиеся детали.

Выполнение вкладыша и опоры из углеродного композиционного материала повышает прочность подшипника скольжения, так как углеродный композиционный материал не образует трещин при колебаниях температуры окружающей среды. Благодаря выполнению трущихся поверхностей из углеродного композиционного материала, повышается износостойкость пары трения, вследствие того, что пиролитический углерод и карбид кремния, образующиеся в углеродном композиционном материале, улучшают его трибологические характеристики.

Совокупность всех существенных признаков изобретения позволяет получить новое свойство - повышение прочности и износостойкости подшипника скольжения при работе в условиях вибрационных и ударных нагрузок, а также в средах, содержащих абразивные частицы.

На фиг. 1 показан подшипник скольжения, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Подшипник скольжения состоит из корпуса 1 и скрепленной с ним опоры 2. Между корпусом 1 и опорой 2 размещен упругий элемент 3. Втулка 4 установлена на несущем валу 5, на втулке 4 размещен вкладыш 6. Между втулкой 4 и вкладышем 6 расположен упругий элемент 7.

В предлагаемом варианте исполнения втулка 4 напрессовывается на несущий вал 5 и выполняется из металла.

Механическое крепление между корпусом 1 и опорой 2, втулкой 4 и вкладышем 6 осуществляется при помощи выступов и впадин, соответственно расположенных на этих элементах (не показаны).

Фиксация опоры 2 в корпусе 1 осуществляется стопорным кольцом 8. Фиксация вкладыша 6 в подшипнике осуществляется стопорным кольцом 9.

Упругие элементы 3, 7 выполнены из эластичного материала, например резиновой смеси по ТУ 38-005-1166-73 c последующей вулканизацией. Вкладыш 6 и опора 2 выполнены из углеродного композиционного материала, например Углекона-ГС ТУ 92-04.06.008-89, получаемого на основе углеродной ткани, подвергнутой термохимической обработке по технологии предприятия с последующим силицированием. Втулка выполнена из стали, например, марки 4Х13.

Устройство работает следующим образом.

При вращении несущего вала 5 совместно с ним вращается напрессованная на него втулка 4, выполненная из металла, упругий элемент 7, завулканизированный или наклеенный на втулке 4, а также вкладыш 6, выполненный из углеродного композиционного материала. Благодаря тому, что выступы втулки 4 помещены в прорези на торце вкладыша 6, усилие от несущего вала 5 передается через втулку 4 на вкладыш 6, при этом упругий элемент 7 не используется для передачи усилия и таким образом не разрушается в процессе эксплуатации, даже при увеличении нагрузки.

Вкладыш 6 вращается в опоре 2, закрепленной в корпусе 1. От проворота опору 2 относительно корпуса 1 предохраняют выступы, выполненные на внутреннем буртике корпуса, входящие в прорези на торце опоры 2.

Упругие элементы 3, 7, размещенные между опорой 2 и корпусом 1, а также вкладышем 6 и втулкой 4, предохраняют от действия вибрационных и ударных нагрузок в процессе эксплуатации детали подшипника, повышая его надежность и долговечность. (56) Заявка Японии N 60-40816, кл. F 16 C 27/06, 33/24, 1985.

Использование: в узлах и деталях машин, например в буровых установках при бурении скважин в среде, содержащей абразивные частицы. Сущность изобретения: подшипник скольжения содержит корпус 1 и скрепленную с ним опору 2. Между корпусом 1 и опорой 2 размещен упругий элемент 3, втулка 4 установлена на несущем валу 5 и на ней размещен вкладыш 6. Между втулкой 4 и вкладышем 6 расположен упругий элемент 7. Фиксация опоры 2 в корпусе 1 осуществляется стопорным кольцом 8, фиксация вкладыша 6 на втулке 4 осуществляется стопорным кольцом 9. 2 ил.

ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ, содержащий корпус, скрепленную с ним опору, упругий элемент, размещенный между корпусом и опорой, и втулку для закрепления на поверхности несущего вала, отличающийся тем, что он дополнительно содержит установленные на втулке вкладыш и упругий элемент, расположенный между ними, при этом втулка и вкладыш, а также корпус и опора механически скреплены между собой, а вкладыш и опора выполнены из углеродного композиционного материала.