Подшипник скольжения Советский патент 1983 года по МПК F16C32/06 

1 3 8

(Л

2vJ

mm/

S

Ф

4;

СП 00

1. ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ, содержащий вал и корпус с смазочными отверстиями и равномерно расположенньши по окружности между валом к корпусом карманами, герметизируемыми по периметру упругозластичньми уплот нениями, отличающийся тем, чте, с целью обеспечения самоцентрирования . и повышения КПД, упругоэластичные уплотнения карманов выполнены с утолщениями в местах стыка аксиальных и окружных элементов и установлены в пазах вала. . 2.Подшипник . 1, о т л и чающийся тем, что внешняя часть упругоэластичного уплотнения, контактирующая с корпусом, выполнена из материала большей твердости.

t«.f Изобретение относитсяк конструкции подшипников скольжения. Известна конструкция подшипника скольжения, включакщая вал и корпус {1 . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является подшипник скольжения, содержащий вал и корпус со смазочними отверстиями и равномерно, расположенными по окружности между валом и корпуром карманами, герметизируемыми по периметру упруго-эластичными уплотнениями 2. Недостатком известного подшипника является неспособность к сги оцентрированию, а также потребность в дополнительном источнике смазку высокого давления, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность Цель изобретения - обеспечение самоцентрирования подшипника скольжения и повышение КПД. Поставленная цел. достигается те что в подшипнике скольжения, содержащем вал .и корпус со смазочными от верстиями и равиомерно расположенны ми по окружности между валом и кор пусрм карманами, герметизируемыми по периметру упруго-эластичными уплотнениями, последние выполнеш с утолщениями в местах стыка аксиальных и окружных элементов и уста новлены в пазах вала. Внешняя часть упруго-эластичного уплотнения, контактирующая с корпусом, выполнена из материала большей твердости. На фиг. 1 - изображён подшипник продольный разрез; на фиг. 2 - то. же, поперечный разрез; на фиг, 3 утолщение в месте стыка аксиальных и окружных элементов уплотнения; ,на фиг. 4 - элемент уплотнения, поперечный разрез; на фиг. 5 - сдвоенное уплотнение, поперечный разрез на фиг. б - подшипник с несколькими питающими отверстиями, поперечный разрез. Подшипник скольжения содержит корпус 1 и вал. 2. Во вращающейся от носительно внешней нагрузки части подшипника (фиг. 1-5) выполнена сис тема замкнутых канавок прямоугольного сечения с уотановленньм в ней .уплотнением, включающим аксиальные 3 и окружные 4 элементы. Окружные элементы выполнены волнообразными, аксиальные элементы расположены по образук)щей и соединяют окружные в местах максимального расстояния между ними. В местах стыка аксиа:льных и окружных элементов выполнены утолщения 5, образованные округлением острых углов по радиусу. Уплотнение выполнено за одно целое в виде одной детали (например, изготовлено в пресс-формах, склеено и т.п.) из упруго-эластичного материала и установлено в канавках с небольшим боковым зазором. Материалом уплотнений в зависимости от давления смазочной жидкости могут быть маслостойкая резина различной твердости, фторопласт, графитопласты. Для работы при высоких давлениях и скоростях целесообразно сдво енное исполнение (фиг 5), когда поверх внутреннего уплотнения, выполненногЬ из более эластичного материала, например из резины с твердостью 70 по Шору, установлено уплотнение 6 из более твердого материала, например из резины с твердостью 90 по Шору, графитопласта, антифрикционного металла. Для предупреждения выдавливания уплотнения в зазор кромки его выполнении по ра-диусу (фиг. 4). Радиус полезен также для обеспечения жидкостного трения между уплотнением и корпусом, смазочное отверстие 7 расположено в невращакхдейся относительно направления внешней нагрузки части подшипника и сообщено с распределительной канавкой 8, выполненной в ненагруженной зоне подшипника по винтовой линии. Возможно исполнение подшипника без канавки, с несколькими расположеннь|ми по дуге окружности питающими отверстиями 9, при этом угловая величина шага отверстий выбирается Меньше угловой величины laara аксиальных 3 ЗЛементов, т.е. угол oi 7/ . При соблюдении этого условия карманы в ненагруженной зоне во всех положениях сообщаются с источником смазки низкого давления. Рабочий зазор (фиг. 1-5) условно увеличен. Его величина выбирается больше, чем у гидродинамических подшипников в несколько раз и может достигать у подшипников большого диаметра 0,51,0 мм. Острия кромки салазочных отверстий и канавок выполняются скругле н ными по радиусу. Работает подшипник скольжения следующим образом. В начальный момент вращения вала, после его .поворота на угол до 90 внеШняя нагрузка стремится уменьшить эа.зор в подшипнике и объем rioлостей карманов в нагруженной зоне. Поскольку полости заполнены жидкостью и надежно загерметизированы уплотнением, в них возникает гидростатическое давление, воспринимающее основную часть внешней нагрузки. Незначительная часть внешней нагрузки (5%) воспринимается уплотнением, работающим в начальной момент в режиме граничного трения, а- с увеличением скорости - в режиме подужидкост ного и жидкостного трения. Зазор и полости карманов в ненагруженной зоне под действием внешней нагрузки увеличиваются, в них возникает разряжение, вследствие чего через смазочное отверстие 7 и распределитель ную канавку 8 осуществляется всасывание смазочной жидкости. Таким образом, расположение карманов во вра щающейся -относительно направления внешней нагрузки части под:аипника обеспечивает работу подшипника в ре жиме объемного ротационного насоса. При этом способность подшипника к самоцентрированию находится в прямо связи с эффективностью уплотнения карманов. Предлагаемое уплотнение, выполне ное за одно целое без стыков из упруго-эластичного материала, обеспечивает исключительную способность к самоцентрированию. Например, при утечке смазки 0,1 г/с и опорной пло щади подшипника 100 при ско рости вращения 1 об/о эксцентриситет подшипника не превышает 10 мкм. При этом зазор между валом и корпусом может быть значительным, пример но 200 мкм, что исключает кромочные нагрузки, обеспечивает возможность Применения нежестких валов и большое отношение длины подшипника к диаметру вала. Высокая способность к самоцентри рованию весьма полезна, например, для повышения точности вращения шпинделей станков. Из опыта применения упруго-эластичных уплотнений в машиностроительной гидравлике можно считать предлагаемое уплотнение работоспособншл при давлениях жидкости до 300 кг/см и более. Исполнение окружных 4 элементов волнообразными .обеспечивает меньшие потери на трение и отвод тепла. Соединение окружных 4 элементов с аксиальн|д1ми 3 в местах минимального расстояния между окружньми 4 элементсми обеспечива ет минимальное отношение периметра кармана к его площади, что уменьшает относительные утечки. Кроме того волнообразное исполнение упрощает сборку подшипника, так как при монтаже уплотнения 6, выполненного, например, из металла, есть возможность растянуть его в окружном направлении и надеть на вал. На фиг. 3 изображено действие утолщений 5, стрелками показано давление смазочной жидкости, которое стремится продавить уплотнение в канавку следующего карманаv Однако утолщение 5, жесткость которого подобрана оптюлальной, заклинивается и расширяется поперек действия давления жидкости, обеспечивая уплотнение между корпусом и стенк 1ми канавки. Канавка 8 ;или отверстие 9 обеспечивают подачу смазки на угле поворота карманов, соответствующему фазе всасывания. Расположение канавки 8 по винтовой линии и со скругленными кромками устраняет локальный износ уплотнений. В том случае если вектор внешней нагрузки вращается, например вал вибратора с дебалансом, уплотнение выполняется в неподвижном корпусе, а смазочные отверстия в валу. Возможно исполнение смазочных отверс- . тий в карманах, но в этом случае их необходимо снабдить обратными клапанами. Технико-экономический эффект от применения изобретения по сравнению с базовым объектом заключается в повышении КПД и самоцентрирования. РезникЬвыЙ подшипник, являмцийся базовым объектом, при ,низких скоростях в сопряжении сталь - влажная резина имеет коэффициент трения 0,05-0,1. Испытания образца предлагаемого подшипника при скорости скольжения 0,5 м/с показали, что коэффициент трения равен примерно 0/03, т.е. в 1,7-3,0 раза ниже,.чем у базового объекта. Повышение КПД обеспечивает значительный экономический эффект. .