РАДИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК С САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕЙСЯ ОСЬЮ Российский патент 2025 года по МПК F16C25/02 F16C23/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к радиальным подшипниковым узлам скольжения механизмов вращательного действия, предназначенных для работы каландров, энергетического и прокатного оборудования. Радиальный подшипник в общем случае содержит корпус, вкладыш, втулку, концентрично установленную внутри вкладыша на валу и вращающуюся вместе с ним, торцевые крышки.

Использование вышеуказанного оборудования предполагает операции останова, трогания, перенастройки параметров обрабатываемых изделий - подразумевающие периодическое смещение оси вращения вала с возникающими ударными нагрузками втулки на вкладыш.

Существуют конструктивные решения для демпфирования таких нагрузок. Например, в патенте РФ 2456084 «Центрифуга с ротором с горизонтальной осью вращения» блоки подшипников целиком подрессориваются пружинными элементами. К недостаткам относится узкая специализация технического решения под конкретное оборудование.

Известен подход к уменьшению ударов и вибраций через обеспечение смещения оси втулки внутри подшипника. Например, патент РФ 2552768 «Двунаправленный упорный подшипник со смещенной осью наклона». Особенностью указанного подшипника является возможность автоматической настройки угла поворота оси вращения вала. К недостаткам относится небольшая величина угла поворота оси, а также невозможность ее плоскопараллельного движения, что необходимо для демпфирования поперечных перегрузок и вибраций. Близкое, по сути, решение описано в патенте РФ 2398975 «Радиальный подшипниковый узел скольжения», в котором небольшое радиальное смещение втулки обеспечивается выполнением вкладыша в виде двух вращающихся друг относительно друга частей и посадкой внутренней части вкладыша на втулку через уплотнительные эластичные кольца - деформируемые при самонастройке втулки.

Известен также «простой» подход к решению задачи для погружного в жидкость оборудования - конструкция радиального подшипника скольжения в составе корпуса, вкладыша, втулки, торцевых крышек, с увеличенным зазором между вкладышем и втулкой. Зазор обеспечивает автоматическое плоскопараллельное и угловое смещение оси вала относительно вкладыша. К недостаткам конструкции относится повышенный износ пары трения (внутренняя поверхность вкладыша/внешняя поверхность втулки) от «краевого» эффекта - контакт осуществляется в небольшой области («пятне», линии или даже точке) давления втулки на вкладыш. Поэтому вкладыш, зачастую, делают из дорогих антифрикционных материалов, например, керамики. Кроме того, ударные нагрузки свободнодвижущейся в зазоре втулки на вкладыш могут привести к его разрушению.

Наиболее близким прототипом является патент РФ 2129678 «Опорной подшипник скольжения» конструкции, позволяющей радиально и тангенциально сместить при необходимости ось вращения вала. Для этого между корпусом и валом подшипника установлен вкладыш с внешними проточками для установки колодок и прокладок, регулирование положения которых приводит в итоге к смещению оси вращения втулки, установленной на валу, относительно корпуса.

К достоинствам конструкции относится минимизация зазора между вкладышем и втулкой, что обеспечивает работу всей поверхности пары трения и ее износостойкость. Недостатком является невозможность самоустановки оси вала - автоматического смещения вала и подстройки угла его установки.

Техническим результатом изобретения является создание конструкции радиального подшипника скольжения с самоустанавливающейся осью, обладающего возможностью самонастройки - углового и плоскопараллельного перемещения оси вращения вала подшипника для демпфирования ударов и вибраций, а также увеличения ресурса работы подшипника за счет повышенной износостойкости пары трения втулка-вкладыш из-за многократного увеличения поверхности контакта.

Указанный технический результат достигается тем, что в радиальном подшипнике с самоустанавливающейся осью, содержащем корпус, вкладыш, втулку, установленную с зазором внутри вкладыша, торцевые крышки, между вкладышем и корпусом концентрично с корпусом установлена проставка с параллельными двумя внешними и двумя внутренними лысками, на внутренней стороне корпуса выполнены симметричные выступы в двух полостях, образованных внешними лысками проставки, вкладыш выполнен с двумя внешними лысками, параллельными внутренним лыскам проставки и установлен с радиальным зазором с проставкой. Вкладыш выполнен составным разъемным или неразъемным с керамической или углеродной внутренней и металлической внешней концентрическими частями, а выступ образован устанавливаемой в паз корпуса деталью.

Принципиальная схема работы радиального подшипника с самоустанавливающейся осью представлена на фиг. 1, 2.

Приняты обозначения:

1 - корпус подшипника;

2 - втулка;

3,4- вкладыш (внутренняя и внешняя части);

5 - проставка;

6, 7 - выступы корпуса подшипника;

8, 9 - внешние лыски проставки;

10, 11 - внутренние лыски проставки;

12 - паз проставки;

13, 14 - полости лысок проставки;

15 - плоскость симметрии корпуса;

16 - плоскости симметрии проставки;

17, 18 - пазы корпуса;

19, 19А - радиальный зазор Δ;

20, 21 - торцевые крышки.

Для предлагаемого технического решения характерны следующие особенности. Движение вала (на фиг. не показан) можно условно представить в виде нескольких движений: главного - вращения втулки (фиг. 1, фиг. 2, поз. 2), концентрично установленной на валу и вращающейся вместе с ним внутри вкладыша (фиг. 1, поз. 3); вспомогательного -линейного (вдоль плоскости симметрии проставки (фиг. 1, поз. 16), и углового (колебательного) перемещения вала вместе с вкладышем при трогании/останове, изменении параметров обрабатываемого изделия (например, толщины проходящей через каландр ленты).

Для обеспечения главного и вспомогательного перемещения втулки (фиг. 1, фиг. 2, поз. 2) при трогании/останове в корпус подшипника (фиг. 1, фиг. 2, поз. 1) по внутренней цилиндрической поверхности концентрично установлена проставка (фиг. 1, поз. 5), поворачивающаяся внутри корпуса в ограниченном диапазоне углов. Угол поворота проставки (плоскости симметрии проставки, фиг. 1, поз. 16, относительно плоскости симметрии корпуса, фиг. 1, поз. 15) ограничен за счет установленных в пазы корпуса (фиг. 1, поз. 17, 18, фиг. 2, поз. 17) выступов (фиг. 1, поз. 6, 7, фиг. 2, поз. 7), деталей типа «палец», расположенных симметрично в полостях лысок проставки (фиг. 1, поз. 13, поз. 14). На наружной цилиндрической поверхности проставки (фиг. 1, поз. 5) выполнены две симметричные относительно плоскости симметрии проставки (фиг. 1, поз. 16) внешние лыски (фиг. 1, поз. 8, поз. 9). Внутри проставки (фиг. 1, поз. 5), вдоль плоскости симметрии проставки (фиг. 1, поз. 16) выполнен паз проставки (фиг. 1, поз. 12), а также параллельные внутренние лыски проставки (фиг. 1, поз. 0, поз. 11). Внутри проставки установлен вкладыш (фиг. 1, поз. 4, поз. 3), который имеет внешние лыски, по которым он сопрягается и центрируется по внутренним лыскам проставки (фиг. 1, поз. 10, поз. 11), и перемещается внутри проставки вдоль плоскости симметрии проставки (фиг. 1, поз. 16), на величину сформированного пазом проставки (фиг. 1 поз. 12) и наружной цилиндрической поверхностью вкладыша (фиг. 1, поз. 4) радиального зазора Δ (фиг. 1, поз. 19). При этом втулка (фиг. 1, поз. 2), концентрично установленная внутри вкладыша, перемещается вместе с вкладышем (фиг. 1 поз. 3, поз. 4) относительно центра корпуса подшипника (фиг. 1, поз. 1) на величину радиального зазора Δ (фиг. 1, поз. 19А).

Во время работы, при радиальном усилии на втулку подшипника (фиг. 1, поз. 2) радиальный зазор Δ (фиг.1, поз.19, поз.19А) обеспечивает продольное оси симметрии проставки (фиг.1, поз.16) смещение оси вращения втулки (фиг. 1, поз. 2), эксцентриситет сил реакции опоры от вкладыша на проставку и, соответственно, крутящий момент, передаваемый по лыскам вкладыша на внутренние лыски проставки (фиг. 1, поз. 10, поз. 11), заставляющий проставку принимать необходимое относительно корпуса (фиг. 1, поз. 1) уравновешивающее крутящий момент угловое положение. Диапазон углов поворота проставки (фиг. 1, поз. 5) относительно корпуса (фиг. 1, поз. 1) определен конфигурацией полостей лысок проставки (фиг. 1, поз. 13, поз. 14), сформированных собственно внешними лысками проставки (фиг. 1, поз. 8, поз. 9), внутренней поверхностью корпуса (фиг. 1, фиг. 2, поз. 1), выступами (фиг. 1, поз. 6, поз. 7) подшипника, упирающимися в наружные лыски проставки (фиг. 1, поз. 8, поз. 9).

Предлагаемое техническое решение обеспечивает подшипнику возможность самоустановки оси вращения вала - плоскопараллельного и углового перемещения оси вращения подшипника для демпфирования ударов и вибраций, и пониженным износом за счет распределенной поверхности контакта пары трения втулка-вкладыш. Износостойкость также может быть обеспечена выполнением вкладыша керамическим или составным (как указано на фиг. 1) в виде разъемного или неразъемного соединения двух концентричных деталей: внешней - металлической (фиг. 1, поз. 4), внутренней - керамической (например, из ситалла) или углеродной втулкой (фиг. 1, поз. 3). Вся конструкция подшипника выполнена в формате компактного узла с корпусом (фиг. 2, поз. 1), закрывающими торцевыми крышками (фиг. 2, поз. 20, поз. 21), стандартными посадочными местами.

Реализация технического решения позволяет обеспечить повышение надежности и срока службы подшипникового узла оборудования, работающего в условиях ударов и вибраций.

Изобретение относится к области машиностроения. В радиальном подшипнике с самоустанавливающейся осью, содержащем корпус, вкладыш, втулку, установленную с зазором внутри вкладыша, торцевые крышки, между вкладышем и корпусом концентрично с корпусом установлена проставка с параллельными двумя внешними и двумя внутренними лысками. На внутренней стороне корпуса выполнены симметричные выступы в двух полостях, образованных внешними лысками проставки. Вкладыш выполнен с двумя внешними лысками, параллельными внутренним лыскам проставки и установлен с радиальным зазором с проставкой. Вкладыш выполнен составным разъемным или неразъемным с керамической или углеродной внутренней и металлической внешней концентрическими частями, а выступ образован устанавливаемой в пазы корпуса деталью. Достигается возможность самонастройки - углового и плоскопараллельного перемещения оси вращения вала подшипника и увеличенным ресурсом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Радиальный подшипник с самоустанавливающейся осью, содержащий корпус, вкладыш, втулку, установленную с зазором внутри вкладыша, торцевые крышки, отличающийся тем, что между вкладышем и корпусом концентрично с корпусом установлена проставка с параллельными двумя внешними и двумя внутренними лысками, на внутренней стороне корпуса выполнены симметричные выступы в двух полостях, образованных внешними лысками проставки, вкладыш выполнен с двумя внешними лысками, параллельными внутренним лыскам проставки и установлен с радиальным зазором с проставкой.

2. Радиальный подшипник по п. 1, отличающийся тем, что вкладыш выполнен составным разъемным или неразъемным с керамической или углеродной внутренней и металлической внешней концентрическими частями.

3. Радиальный подшипник по п. 1, отличающийся тем, что выступ образован устанавливаемой в паз корпуса деталью.