ДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА ВАЛА Российский патент 2002 года по МПК F16C27/02 F16C33/04 F16F1/38 

Изобретение относится к конструкциям подшипников скольжения, включающих жесткие внутренние и наружные детали с эластичным материалом между ними и предназначенным для работы в качестве радиальных опор героторных гидравлических двигателей.

Известен демпферный подшипник скольжения, состоящий из наружной и внутренней втулок, между которыми установлен упругий элемент с зазором, заполненным маслом; при этом подшипник выполнен разъемным по плоскости, проходящей через продольную ось, а упругий элемент выполнен в виде полуколец, установленных между втулками на имеющихся в них выступах, расположенных в одной втулке против выемок в другой втулке с зазорами (Авторское свидетельство СССР N 200352, М. Кл. F 16 С 27/02, Бюл. N 16 от 29.07.1967).

Признаки, являющиеся общими для известного подшипника и заявленного технического решения, заключаются в наличии наружной и внутренней втулок.

Причина, препятствующая получению в известном подшипнике требуемого технического результата, заключается в наличии упругого элемента, установленного между втулками с зазором, заполненным маслом.

Прототипом является демпферная опора, содержащая корпус и смонтированное на вращающемся элементе устройство демпфирования колебаний, которое выполнено в виде двух концентрично установленных с радиальным зазором зубчатых втулок с зубьями трапецеидальной формы, направленными навстречу друг другу и размещенных между этими зубьями самозаклинивающихся жестких тел (Авторское свидетельство N 1229472, М. Кл. F 16 С 27/04, Бюл. 17 от 07.05.1986).

Признаки, являющиеся общими для известной демпферной опоры и заявленного технического решения, заключаются в наличии двух вложенных одна в другую цилиндрических втулок, одна из которых является наружной, а другая внутренней, при этом направляющие наружной поверхности внутренней втулки и внутренней поверхности наружной втулки выполнены криволинейными.

Причина, препятствующая получению в известной опоре (прототипе) требуемого технического результата, заключается в наличии самозаклинивающихся жестких тел, установленных между втулками.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в увеличении срока службы демпферной опоры вала при упрощении ее конструкции и технологии изготовления.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в демпфировании ударных радиальных нагрузок за счет упругого деформирования эластичного материала в замкнутом пространстве между втулками в радиальном и осевом направлениях.

Достигается технический результат тем, что демпферная опора вала содержит две вложенные одна в другую цилиндрические втулки - наружную, наружная поверхность которой выполнена с возможностью скольжения, и внутреннюю, выполненную с возможностью фиксации на валу, при этом направляющие наружной поверхности внутренней втулки и внутренней поверхности наружной втулки выполнены криволинейными с взаимным сопряжением их кривизны, препятствующим возможности поворота одной втулки относительно другой, а между наружной поверхностью внутренней втулки и внутренней поверхностью наружной втулки выполнен зазор, который заполнен эластичным материалом.

Технический результат достигается также тем, что внутренняя втулка выполнена с длиной ее образующей, превышающей длину образующей наружной втулки, и снабжена двумя кольцевыми буртами, жестко установленными по ее торцам так, что расстояние между обращенными друг к другу плоскостями этих буртов превышает длину образующей наружной втулки.

Технический результат достигается также тем, что наружная втулка снабжена твердосплавными элементами, установленными вдоль ее образующей в предназначенных для этого углублениях так, что рабочие поверхности твердосплавных элементов составляют наружную поверхность указанной втулки.

Основным новым по отношению к прототипу признаком заявленного технического решения является признак наличия между втулками зазора, заполненного эластичным материалом.

На фиг. 1 представлен общий вид демпферной опоры вала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Демпферная опора вала содержит две вложенные одна в другую цилиндрические втулки - наружную 1 и внутреннюю 2. Наружная поверхность 3 наружной втулки 1 выполнена с возможностью скольжения, для чего данная втулка снабжена твердосплавными элементами 4, установленными вдоль ее образующей в предназначенных для этого углублениях так, что рабочие поверхности твердосплавных элементов 4 составляют наружную поверхность (часть поверхности) 3 указанной втулки. Внутренняя втулка 2 выполнена с возможностью фиксации на валу (вал и возможность фиксации на валу не показаны). Направляющая 5 наружной поверхности внутренней втулки 2 выполнена криволинейной (в данном случае ступенчатой, см. фиг. 2). Направляющая 6 внутренней поверхности наружной втулки 1 также выполнена криволинейной. При этом кривизна направляющей 6 сопряжена с кривизной направляющей 5 так, что каждый выступ направляющей 6 входит в соответствующую впадину направляющей 5 и каждый выступ направляющей 5 входит в соответствующую впадину направляющей 6 с образованием перекрытия Δ (фиг. 2), что предотвращает возможность поворота одной втулки относительно другой. Между наружной поверхностью 5 внутренней втулки 2 и внутренней поверхностью 6 наружной втулки 1 имеется зазор, заполненный полимерным эластичным материалом 7 (резиной, полиуретаном и т.п.).

Внутренняя втулка 2 имеет кольцевой бурт 8, расположенный в области одного ее торца (см. фиг. 3, а также фиг. 1). В области другого торца втулки 2 установлено кольцо 9, закрепленное на втулке при помощи сварки. Бурт 8 и кольцо 9 выполнены с отверстиями 10 для подачи способной к полимеризации реакционной массы эластичного материала 7 в пространство между втулками в процессе изготовления опоры.

Кроме того, внутренняя втулка 2 выполнена с длиной a ее образующей, превышающей длину b образующей наружной втулки 1 (см. фиг. 3), а кольцо 9 и бурт 8 установлены так, что расстояние с между обращенными друг к другу плоскостями этих элементов превышает длину b образующей наружной втулки 1 на заданную величину 2δ, где δ - величина зазора (одного из двух) между соответствующей торцевой поверхностью наружной втулки 1 и обращенной к этой поверхности плоскостью соответствующего кольца 9 или бурта 8 (фиг. 3). Необходимость двух зазоров δ определяется следующими двумя факторами.

Во-первых, зазоры δ необходимы для обеспечения технологической возможности заполнения зазора между наружной поверхностью 5 внутренней втулки 2 и внутренней поверхностью 6 наружной втулки 1 эластичным материалом 7 в процессе изготовления опоры. Данная возможность связана с наличием буферной емкости с, материалом 7 для компенсации полимеризационной усадки этого материала в пространстве между поверхностями 5 и 6 соответствующих втулок 2 и 1 в процессе изготовления опоры. Роль этой буферной емкости выполняют упомянутые зазоры δ с материалом 7 (фиг. 3).

Во-вторых, зазоры δ необходимы для обеспечения осевого демпфирования наружной втулки 1 относительно внутренней втулки 2, так как в процессе эксплуатации опоры в героторном гидравлическом двигателе внутренняя втулка 2 подвергается значительному сжатию в осевом направлении. Такое сжатие при отсутствии зазоров δ, а также эластичного материала в пространстве этих зазоров приведет к фиксации наружной втулки 1 относительно внутренней втулки 2 и необходимого эффекта радиального демпфирования втулки 1 относительно втулки 2 в этом случае не будет.

Кроме того, в бурте 8 и кольце 9 выполнены отверстия 10 для подачи реакционной массы в пространство между втулками в процессе изготовления опоры (фиг. 3). При этом отверстия 10 сопряжены с зазором между поверхностями 5 и 6 соответствующих втулок для обеспечения возможности заполнения указанного зазора в процессе изготовления опоры.

Изготовление опоры и ее работа заключаются в следующем
Предварительно изготавливают наружную втулку 1, внутреннюю втулку 2 и кольцо 9. При этом внутреннюю втулку 2 изготавливают с кольцевым буртом 8. Затем при помощи специального приспособления (не показано) внутреннюю втулку 2 устанавливают и на определенное время фиксируют внутри наружной втулки 1 с обеспечением одинакового радиального зазора между поверхностями 5 и 6 втулок 1 и 2 и с обеспечением осевых зазоров δ. После этого на втулке 2 закрепляют кольцо 9 посредством сварки. Кроме того, зазоры δ между торцевыми поверхностями наружной втулки 1 и поверхностями бурта 8 и кольца 9 закрывают специальным технологическим цилиндром для предотвращения выхода реакционной массы из зазоров δ в радиальном направлении в процессе заполнения этой реакционной массой зазора между поверхностями 5 и 6 втулок 1 и 2.

После этого реакционную массу, состоящую из мономера, отвердителя и пластификатора в заданном соотношении компонентов, подают под давлением через отверстие 10 кольца 9. Вследствие этого указанная масса постепенно заполняет пространство δ между кольцом 9 и торцевой поверхностью наружной втулки 1, затем пространство зазора между втулками 1 и 2, затем заполняет пространство δ между буртом 8 и торцевой поверхностью втулки 1. Когда масса начинает выходить наружу через отверстие 10 бурта 8, процесс заполнения прекращают и выдерживают конструкцию до полной полимеризации реакционной массы, которая вследствие этого превращается в искомый полимерный эластичный материал. При этом в процессе полимеризации происходит естественная полимеризационная усадка, которая компенсируется за счет массы, находящейся в буферном пространстве δ между плоскими поверхностями бурта 8 и кольца 9 и торцевыми поверхностями наружной втулки 1. По окончании процесса полимеризации в пространстве между втулками образуется эластичный материал, выполняющий роль демпфера радиальных динамических нагрузок в процессе работы опоры, при этом осевое демпфирование обеспечивается эластичным материалом, расположенным в пространстве зазоров δ.
В процессе работы опоры втулка 2 жестко связана с валом и вращается вместе с ним, заставляя при этом вращаться с той же скоростью наружную втулку 1 благодаря криволинейным образующим 5 и 6. При этом в процессе работы опора подвергается знакопеременным нагрузкам, вызывающим упругую деформацию эластичного материала 7, что создает необходимый демпфирующий эффект. Благодаря равномерности распределения нагрузки на материал 7, надежности его адгезии с поверхностями втулок, а также его износоустойчивости увеличивается долговечность опоры, упрощается ее конструкция и технология изготовления.

Изобретение относится к машиностроению и касается создания подшипников скольжения, имеющих жесткие наружные и внутренние детали с эластичным материалом между ними. Опора содержит наружную и внутреннюю втулки. Направляющие соответствующих поверхностей втулок выполнены криволинейными с взаимным сопряжением их кривизны, препятствующим возможности поворота одной втулки относительно другой. Между соответствующими поверхностями втулок имеется зазор, заполненный эластичным материалом. Длина образующей внутренней втулки может быть больше длины образующей наружной втулки. Внутренняя втулка может быть снабжена двумя кольцами, которые могут жестко устанавливаться по ее торцам так, что расстояние между обращенными друг к другу плоскостями этих колец будет превышать длину образующей наружной втулки. Наружная втулка может быть снабжена твердосплавными элементами, которые могут устанавливаться вдоль ее образующей в предназначенных для этого углублениях так, что рабочие поверхности твердосплавных элементов могут составлять наружную поверхность наружной втулки. Технический результат реализации изобретения заключается в увеличении срока службы опоры вала при упрощении ее конструкции и технологии изготовления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Демпферная опора вала, содержащая две вложенные одна в другую цилиндрические втулки - наружную, наружная поверхность которой выполнена с возможностью скольжения, и внутреннюю, выполненную с возможностью фиксации на валу, при этом направляющие наружной поверхности внутренней втулки и внутренней поверхности наружной втулки выполнены криволинейными с взаимным сопряжением их кривизны, препятствующим возможности поворота одной втулки относительно другой, а между наружной поверхностью внутренней втулки и внутренней поверхностью наружной втулки выполнен зазор, который заполнен эластичным материалом. 2. Демпферная опора вала по п. 1, в которой внутренняя втулка выполнена с длиной ее образующей, превышающей длину образующей наружной втулки, и снабжена двумя кольцами, жестко установленными по ее торцам так, что расстояние между обращенными друг к другу плоскостями этих колец превышает длину образующей наружной втулки. 3. Демпферная опора вала по п. 1 или 2, в которой наружная втулка снабжена твердосплавными элементами, установленными вдоль ее образующей в предназначенных для этого углублениях так, что рабочие поверхности твердосплавных элементов составляют наружную поверхность указанной втулки.