ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F16C33/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах валов различных машин, в частности в деревообрабатывающих станках и оборудовании, станках текстильной промышленности и т.п.

Известен подшипник, состоящий из втулки, собранной из брусков с радиальным расположением волокон, которая запрессована в деревянную обойму. При прессовании края обоймы образуют бурты, которые исключают продольные перемещения вкладыша и позволяют применять подшипник для условий реверсивной нагрузки (авторское свидетельство СССР №1227840, кл. F 16 С 33/18, 1984).

Значительным недостатком этого подшипника является недолговечность при работе в абразивной среде, слабая стойкость к повышенным температурам, возникающим в контакте при повышенных скоростях вращения вала или значительной радиальной нагрузке.

Наиболее близким к заявляемому выбран подшипник скольжения, который содержит опорную втулку, облицовку вала и антифрикционный вкладыш, расположенный между втулкой и облицовкой (авторское свидетельство СССР №1636609, кл. F 16 С 33/18, 1989).

В процессе работы у вкладыша изменяется температура, что приводит к попеременному вращению вкладыша в паре с опорной втулкой или с облицовкой вала. В связи с этим изменяются антифрикционные свойства контакта (т.е. изменяется площадь контакта и, как следствие, коэффициент трения), что влияет на характер работы подшипника. Другой недостаток подшипника заключается в сложности конструкции и качестве центрирования вала и втулки, приводящих к нестабильности эксплуатационных свойств подшипников из различных сборок, относительная недолговечность при работе в абразивной среде.

Задача изобретения - стабилизация антифрикционных свойств контактирующих поверхностей и обеспечение работы в абразивной среде.

Технический результат - повышение грузоподъемности и долговечности подшипника при работе в абразивной среде с одновременным упрощением его конструкции.

Это достигается тем, что в подшипнике скольжения, содержащем опорную втулку и установленный в ней антифрикционный вкладыш с внутренней охватывающей поверхностью для теплопередающего элемента, охватывающая поверхность вкладыша выполнена с продольными пазами, а теплопередающий элемент - в виде вставок, которые закреплены в пазах, при этом радиус кривизны рабочей поверхности вставок равен радиусу внутренней поверхности вкладыша. Кроме того, вставки выполнены из антифрикционного металлического материала, например из бронзы.

Металлические вставки имеют форму тавра(уголка) и располагаются так, что между полкой тавра(уголка) и боковыми стенками паза пластин существует зазор, в котором задерживаются попадающие в зону контакта абразивные частицы. Это позволяет удалить абразив из зоны контакта и, тем самым, предотвратить возможность абразивного износа подшипника. Благодаря тому, что коэффициент теплопроводности бронзы гораздо больше, чем у древесины, основное тепло, образующееся при трении, будет выходить через металлические вставки на вал, что значительно снижает вероятность термического разложения древесной поверхности и, тем самым, увеличивает долговечность подшипника. С другой стороны, в сравнении с металлическими материалами, древесина обладает свойством демпфировать механические колебания в подшипниковом узле. Таким образом, созданная из комбинации древесных и металлических элементов втулка подшипника скольжения обладает большей грузоподъемностью при сохранении свойств гасителя колебаний, возникающих в системе.

На фиг.1 показан осевой разрез подшипника скольжения; на фиг.2 - элемент его поперечного сечения; на фиг.3 - общий вид антифрикционной вставки.

Подшипник скольжения содержит опорную втулку 1, антифрикционный вкладыш 2 и теплопередающий элемент в виде вставок 3 из антифрикционного материала, например из бронзы.

Прочность антифрикционного вкладыша 2 обеспечивается при прессовании и сборке подшипника. Стабильного положения металлических вставок 3 добиваются благодаря предварительному прессованию древесных брусков, которые при окончательном прессовании имеют повышенную твердость. При этом каждый брус имеет паз 4 по наружному краю. При сборке в этих пазах размещаются полки металлических вставок с зазором относительно боковых стенок пазов. Ширина зазора выбирается из расчета того, что размер абразивных частиц 0,5-1,5 мм. Для обеспечения формы внутренней поверхности подшипника скольжения, верхняя полка металлических вставок выполнена с радиусом кривизны d/2, равным радиусу рабочей поверхности подшипника. При сборке подшипника набор брусков с расположенными между ними вставками помещают в цилиндр из натуральной древесины и прессуют по известной технологии.

Подшипник скольжения работает следующим образом: подшипник устанавливают на его рабочее место в машине так, что вкладыши 2 (древесные бруски) и металлические вставки 3 взаимодействуют с шейкой вала (не показан). При работе машины нагрузка, вследствие наличия вставок, перераспределяется между вкладышем и вставками. Причем, большую часть нагрузки воспринимают вставки, что снижает давление в зоне трения “сталь-древесина” и уменьшает нагрев древесных брусков. Наличие вставок 3 способствует увеличению теплоотдачи в окружающую среду. Абразивная стойкость обеспечивается благодаря наличию зазоров "а", имеющихся между металлическими вставками и вкладышем. Абразивные частицы, попадая в зону контакта, перемещаются в зазоры и в дальнейшем не являются опасными.

Выполненный анализ показал, что существует оптимальное сочетание геометрических размеров металлических вставок и их количества. Соотношения могут иметь вид где d - диаметр вала, b - ширина древесных брусков, b₁ - ширина металлических вставок, h - высота брусков, h₁ - высота ножки металлической вставки, x₁ - толшина полки вставки, x₂ - толщина ножки вставки. Анализ выполнялся по двум критериям: увеличение общей теплопроводности поверхностного слоя (для древесной части), уменьшение схватывания (для металлических вставок). Геометрические размеры вставок для некоторых диаметров валов представлены в таблице.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в опорах валов различных машин, в частности, в станках деревообрабатывающей и текстильной промышленности. Подшипник скольжения содержит опорную втулку и установленный в ней антифрикционный вкладыш с внутренней охватывающей поверхностью для теплопередающего элемента. Особенность подшипника состоит в том, что охватывающая поверхность вкладыша выполнена с продольными пазами, а теплопередающий элемент - в виде вставок, которые закреплены в пазах, при этом радиус кривизны рабочей поверхности вставок равен радиусу внутренней поверхности вкладыша, а полки вставок размещены в пазах с зазором относительно боковых стенок пазов. Вставки могут быть выполнены из антифрикционного металлического материала, например из бронзы, в виде тавров или уголков. Предложенное техническое решение позволяет повысить грузоподъемность и долговечность подшипника скольжения при работе в абразивной среде при одновременном упрощении его конструкции. 2 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Подшипник скольжения, содержащий опорную втулку и установленный в ней антифрикционный вкладыш с внутренней охватывающей поверхностью для теплопередающего элемента, отличающийся тем, что охватывающая поверхность вкладыша выполнена с продольными пазами, а теплопередающий элемент - в виде вставок, которые закреплены в пазах, при этом радиус кривизны рабочей поверхности вставок равен радиусу внутренней поверхности вкладыша, а полки вставок размещены в пазах с зазором относительно боковых стенок пазов.2. Подшипник скольжения по п.1, отличающийся тем, что вставки выполнены из антифрикционного металлического материала, например из бронзы.3. Подшипник скольжения по пп.1 и 2, отличающийся тем, что металлические вставки выполнены в виде тавров или уголков.