Сферическая опора Советский патент 1988 года по МПК F16C17/08 F16C23/04 

Изобретение относится к машино-- строению и может быть использовано для крупногабаритных тяжелонагружен- ных сферических опор скольжения различных машин и механизмов.

Целью изобретения является печение минимальных потерь на трение в сферической опоре скольжения за счет обеспечения равномерного распределения давлений между трущимися верхностями и обеспечения эксплуата ции антифрикционного материала вкла дьша в оптимальном режиме.

На фиг. 1 представлена сферичес кая опора скольжения, продольный раз рез5 на фиг, 2 - вид на пяту со сто- РОНЫ сферической ее части; на фиг, 3 пример пс(строекия р.азверткрг сферического злемента антифрикционного вкладьша.

Сферическая опора скольжения вклзо чает в себя основание 1, -пяту 2 и вкладыш 3 из антифрикционного матери- ала, Вкладьпп 3 состоит из отдельных симметричных сферических элементовj прикрепленныхS например, при помощи клеевого соединения к шаровой поверх кости пятЫо Допускается крепле ше элементов вкладыша и на сферичес1 :ой поверхности-основания, но только в том случае, если эксплуатационная нагрузка приложена к основанию и.пе--- редается через вкладыш пяте, Располс жение сферических элементов на вой поверхности пяты таково, что ме -- ридиональные оси си1Ф етрии элементов пересекаются в точке Ад лежаш,ей на полосе пятыо В случае крепления вкладыша к сферической поверхности вания меридиональные оси симметрии должны пересекаться в точке г, лежащей на оси основания„ Форма и размеры сферических элементов определяются по следующей формуле

0

0

5

0

ср - угол между осью пяты и урон- HeMj на котором определяет- ся ширина сферического эле-- мента;

ср, - максимальный угол охвата рабочей поверхности пяты одним сферическим элементом вкла дьша.

Работа сферической опоры скольже - 1ШЯ осуществляется следующим образом, Эксплуатационная нагрузка, приложенная к -сферической опоре скольжения, направлена вдоль оси пяты и пе- редается основанию через антифрикционный вкладьщ. При этом пята может совершать вращательное или качатель- ное движение „ Так как элементы дьша прикреплены к сферической части пятыз то изменение угла наклона плты не изменяет характер распределения удельных давлений на материал вкла дыша, В процессе работы в зоне контак так возникают силы трения„ Снижение силы трения способствует применение вкладыша из антифрикционных материа лов о

Чтобы реализовать равномерное рас- -пределение удельных давлений необходимо j чтобы пропорционально удельным давлениям изменялась и площадь вкла дыша из антифрикционного материала.

Если выделить на сферической поверхности кольцев-ую площадку dS (фиг. 3), определяемую при постоянном радиусе кривизны R углом cf , то нормальное давление dPf , действующее на нее, равно

dP Рц,- 2Т R sinCf dl

где Pq, - удельное давление на данном уровне,, определяемое по косинусои-™ дальному закону

Р Р

- Lf - мся КС

COS ц

Изобретение относится к машиностроению и может, быть использовано для крупногабаритных тяжелонагруженных сферических опор скольжения. Цель изобретения - сокращение потерь на трение. В сферической опоре, содержащей пяту и.вкладыш из антифрикционного материала, последний выполнен в виде симметричных сферических элементов. Оси симметрии элементов меридионально расходятся из общего центра, расположенного на полюсе пя ты. Ось пяты совпадает с преимущественным направлением эксплуатационной нагрузки. Форма и размеры элемен тов связаны определенным соотношением. За счет обеспечения равномерного распределения давлений между трущимися поверхностями значительно снижаются потери на трение. 3 ил.

п . R ,

де 1,„ Етирина сферического элемен - та на уровне, определяемом

углом Cf ;

общая площадь антифрикцион- ного вкладыша| радиус сферической части пяты

количество сферических ментовJ из которых состоит вкладыш|

Ч

S R. где максимальное удельное давлениеS возникающее в контакте двух сферических поверхностей, Для приработанных поверхностей и для случая 5 когда антифрикционные вкладьппи формуются непосредственно в сферической опоре, т.е, когда .- спечивается полное (беззазорное) прИ

55 легание трущихся поверхностей, Р,

длакс

определяется по следующей формуле;

макс

Ы

R - ,

3 1368517 ,

где N - общая нагрузка на сферичес N , S sin 2ср

кую ОПОРУ5 ,. п R , .

R - радиус сферической части

ПЯТЫ|

,п-5 Количество сферических элементов.

М, - максимальный угол охватач- ,

составлямших вкладыш, вьюирается по поверхности пяты одним сфе-

конструктивным соображениям, учитывая рическим элементом .вкладьг технологичность изготовления разверт шз.«

о „ ,„ки Сферических элементов и возможноЗначение Ц), определяется макси- 10j.

„„„ ,„„,, „ сти выкладывания элементов на сфери

мальньм углом перекоса осей пяты и„.

основания, а также углом охвата сфе- поверхности. Форма сферичес- рической поверхности пяты рабочей « элементов принимается симметрич- : поверхностью основания. Значение уг- ° ° равномерного распредет ,ла qj, находится в пределах 0-90, ig давлений на основание йферической опоры и на пяту,

Тогда dP, -. . . COSCP . Предположим, что к сферической

( Cf опоре скольжения приложена эксплуатационная нагрузка К 10000 кгс, дей

R sincp. diствующая вдоль оси пяты, радиус шаро вой поверхности которой R 6 см, то

тО

cf, 90

С другой стороны, для обеспечения Максимальное напряжение, возникаю- эксплуатации материала с оптимальной щее в контакте двух сферических тел, удельной нагрузкой Р необходимо обеспечить равенство N 1000

ij

-макс .R2. gin-2( 3,14 6 sirf90°dP, Р,,. dS,,

где dS, - элементарная площадка, обе- SS S -,

кгс 30 см

кгс 30 см

спечив ающая оптимальную

эксплуатацию материала Выполняя условие выбиравкладьша на данном уровне.ется антифрикционньй материал вкладьгПри этом обязательно должно удов™ша, для которого Р,, 00 кгс/см.„

летворяться условие .Принимается количество сферических

35 элементов, составляющих вкладыш, .

РОПТ макс Далее определяется точность, с которой необходимо построить развертку. Поверхность вкладьша на данном уровне можно представить состоящей из JQOQj- sin 2 0° ,,, п частей размером dl 1 (где (,, q- 100 8 6

ширина элемента на данном уровне) - о

, . .Для tp О

-О , , г- о

dS, . n (1) °

45„л

тогдайР, Р..,. и.„.. (2) , 8™

тг/, /ONЧ 5 1,. 45° 2,1 см;

Приравнивая выражения (1) и (2), по-Ч

,50-4- 60 1 60° 1,8 см;

-N(р 75° 1,л 75° « 1,05;

РОПГ ..-cosc

tf 90° 1 90 0.

т Размер 1 откладывается симметрично относительно оси симметрии эле 2 sinif cosCf N sin 2( мента вкладыша. Полученные точки соЧ Ропт П R sin q , РОПГ n-R sin единяются плавной линией.

тО

ij

-макс .R2. gin-2( 3,14 6 sirf90° SS S -,

кгс 30 см

-О , , г- о

Предлагаемое устройство сферичес- icoft опрры отличается от известного 1гем, что в нем вкладыш из антифрик ционного материала вьтолнен из от 3(ельных сферических элементов, мери- сщональные оси симметрии которых пе ресекаются в точке, лежащей на оси пяты.

Использование сферической опоры в различных машинах и механизмах для яжелонагруженных узлов, работающих

1РИ низких скоростях скольжения, ПОЗзоляет снизить необходимую мощность 1ривОдов, их вес, повысить, в конеч ном итоге, эксплуатационные характе- истики всего механизма и машины в целом.

Формула изобретения

Сферическая опора, включающая опирающуюся на основание сферическую пяту и закрепленньй на поверхности шты антифрикционный вкладьш, о т л и ч а ю щ а .я с я тем, что., с це

3685176

лью сокращения потерь на трение, вкладьш выполнен в виде- соединенных мевду собой на полюсе сферы с меридн- с онально направленными осями симметрии сферических элементов, форма и размеры которых связаны соотношением

0

где 1

5

0

5

Ч

SRпCf 1

S. sin 2cp Ф п - R sin tp,

ширина сферического элемента на уровне, определяемом углом с| )

общая площадь антифрикционного вкладыша; радиус сферы пяты количество сферических элементов

угол между осью пяты ,и уров™ нем, на котором определяет ся ширина сферического эле мента|

максимальньй угол охвата бочей, поверхности пяты эле ментами вкладыша.

Фиг.2

Фи.З