Подшипниковый узел скольжения Советский патент 1992 года по МПК F16C33/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения машин, работающих в условиях тяжелого нагружения.

Известно устройство для сухого смазывания трущейся поверхности подшипника скольжения, содержащее смазочные вкладыши, установленные в углублениях, выполненных в цапфе вала, и утяжеленные вставками из материала с большим удельным весом.

Недостаток известного устройства заключается в отсутствии прижима смазочных вкладышей при пуске и остановке вала. Незначительна также сила прижима смазочных вкладышей при малой частоте вращения вала.

Известен также подшипник скольжения с устройством для сухого смазывания трущейся поверхности. Подшипник содержит цапфу вала, охватывающую втулку, в цапфе выполнен сквозной паз с твердосмазочными вкладышами, расположенными диаметрально противоположно, и средство их поджатия к внутренней поверхности охватывающей втулки, выполненное в виде двух магнитов, обращенных к центру цапфы вала одноименными полюсами,

Недостаток известного подшипника скольжения заключается в низкой долговечности и надежности из-за неэффективного использования твердой смазки. Вызвано это тем, что сила прижатия твердосмазоч- ных вкладышей, при установившемся режиме работы, приблизительно одинаковая. Поэтому на всей внутренней поверхности втулки будет формироваться одинаковый твердосмазочный слой. Для подшипников скольжения с выраженным направлением приложения максимальной радиальной нагрузки более рациональным был бы такой режим формирования твердосмазочного слоя, когда его максимальная толщина, а значит и наилучшие смазочные свойст ва

Ё

XI 00

ю

о N

ли бы в зоне максимальных контактных нагрузок между цапфой и внутренней поверхностью втулки. Кроме того, к недостаткам известного технического решения следует отнести то, что образующиеся в процессе работы подшипника скольжения частицы износа, обладающие ферромагнитными свойствами, будут собираться и удерживаться под воздействием магнитов вокруг твердосмазочных вкладышей. Их перемещение по межконтактному пространству (при вращении цапфы вала) будет способствовать разрушению твердосмазочного слоя, задирам. Увеличится вероятность возникновения заедания и других процессов повреждаемости.

Цель изобретения - повышение долговечности и надежности подшипникового узла скольжения.

Поставленная цель достигается тем, что подшипниковый узел скольжения содержит цапфу вала, охватывающую цапфу вала втулки, в цапфе выполнен сквозной паз, в котором размещены твердосмазочные вкладыши, расположенные диаметрально противоположно, а также средство их под- жатия к внутренней поверхности втулки, выполненное в виде двух магнитов, обращенных к оси цапфы вала одноименными полюсами, дополнительно снабжен по меньшей мере одним магнитом, размещенным в радиальном пазу, выполненном во втулке со стороны воздействия максимальной радиальной нагрузки, причем каждый магнит во втулке обращен одноименным полюсом к наружным полюсам магнитов, размещенных в цапфе вала.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что при вращении цапфы вала относительно втулки будет происходить магнитное взаимодействие магни- тов, размещенных в пазу цапфы, с магнитом, размещенным в радиальном пазу втулки. Поскольку эти магниты направлены друг к другу одноименными полюсами, это приведет к их отталкиванию, что вызовет смещение эпюры давления твердосмазочных вкладышей на внутреннюю поверхность втулки: наибольшего значения это давление достигнет в зоне максимальных контактных напряжений между цапфой и втулкой, наименьшего - со стороны воздействия на вал максимальной нагрузки. Соответствующим образом на внутренней поверхности втулки сформируется твердос- мазочный слой: с лучшими антифрикционными свойствами в зоне наиболее жесткого взаимодействия цапфы с внутренней поверхностью втулки.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемый подшипниковый узел скольжения дополнительно содержит по меньшей мере один магнит, размещенный в радиальном пазу, выполненном во втулке. Важным отличительным признаком является расположение дополнительного магнита: он обращен одноимен0 ным полюсом к наружным полюсам магнитов, размещенных в цапфе вала. Таким образом предлагаемое устройство соответствует критерию Новизна.

Сравнение предлагаемого решения не

5 только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать выводе со0 ответствии критерию Существенные отличия.

На чертеже изображен подшипниковый узел скогьжения, поперечный разрез.

Узел состоит из цапфы вала 1, в которой

5 выполнен сквозной паз2 ствердосмазочны- ми вкладышами 3. Средство поджатия вкладышей представляет собой два магнита 4, обращенные к оси цапфы вала 1 одноименными полюсами. Цапфа вала размещена во

0 втулке 5, в которой выполнен по меньшей мере один радиальный паз 6 с магнитом 7. Устройство работает следующим образом.

В начальный момент, когда цапфа вала

5 1 не вращается, твердосмазочные вкладыши 3, размещенные в сквозном пазу 2, прижимаются к внутренней поверхности втулки 5 с силой, определяемой магнитным взаимодействием магнитов цапфы 4 между

0 собой и с магнитом 7, размещенным в радиальном пазу 6.

Положение радиального паза 6 выбирается со стороны воздействия на вал макси- мальной радиальной нагрузки. Это

5 приводит к тому, что максимальное давление твердосмазочных вкладышей 3 на внутреннюю поверхность втулки 5 возникает в зоне наиболее жесткого трибологиче- ского контакта цапфы вала 1 с втулкой 5

0 (зона А). Максимальное давление обеспечивает формирование в зоне А устойчивой твердосмазочной пленки, исключающей непосредственное металлическое взаимодействие, приводящее к задирам, заеда5 нию и другим деструктивным трибологическим явлениям.

На внутренней поверхности втулки 5 со стороны паза 6 давление вкладышей 3 будет меньшим. В этом месте, где условия трения менее жесткие, твердосмазочный слой будет иметь меньшую толщину, достаточную для данных условий трения.

Таким образом обеспечивается рациональное и экономное формирование твер- досмазочного слоя в зависимости от направления воздействия максимальной радиальной нагрузки.

При вращении шейки вала к вышеуказанным силам магнитного взаимодействия добавятся центробежные силы.

Во втулке со стороны воздействия на вал максимальной радиальной нагрузки можно размещать не один, а несколько магнитов 7 (показаны пунктиром). Это приводит к расширению зоны А, где будет формироваться наибольшая твердосма- зочная пленка. Кроме того, такое периодическое размещение магнитов будет способствовать динамическому , пульсирующему характеру силы прижатия вкладышей к поверхности трения и соответствующему увеличению в этом месте межконтактного пространства (зона А) количества твердой смазки.

Если для магнита 7 втулки подобрать материал с лучшими магнитными характеристиками (высокими значениями остаточной индукции, коэрцетивной силы и большей выпуклостью кривой размагничивания), чем материал магнитов 4. можно до- биться того, что частицы износа, возникающие в процессе работы пары трения вал 1 - втулка 5, будут концентрироваться возле магнита 7: в зоне В. Поскольку в этом месте больше зазор, чем в зоне А, то вероятность перемещения этих частиц по

4

5

межконтактному пространству, со всеми вытекающими из этого отрицательными последствиями, незначительна.

Для обеспечения этого условия можно рекомендовать магниты 4 изготавливать из литого магнитотвердого сплава ЮНДК35Т5, а магниты 7 из сплава марки ЮНДК35Т5БА.

Предложенное устройство можно успешно применять в высоконагруженных узлах трения, работающих в условиях высокого вакуума, к которым предьявляют- ся жесткие требования по критерию долговечности и надежности функционирования.

Формула изобретения Подшипниковый узел скольжения, содержащий цапфу вала, охватывающую цапфу вала втулку, в цапфе выполнен сквозной

паз, в котором размещены твердосмазоч- ные вкладыши, расположенные диаметрально противоположно, а также средство их поджатия к внутренней поверхности втулки, выполненные в виде двух магнитов,

обращенных к оси цапфы вала одноименными полюсами, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности подшипникового узла скольжения, он дополнительно снабжен по меньшей мере

одним магнитом, размещенным в радиальном пазу, выполненном во втулке со стороны воздействия максимальной радиальной нагрузки, причем каждый магнит во втулке обращен одноименным полюсом к наружным полюсам магнитов, размещенных в

цапфе вала.

яухсамальноя patfuas&ffcrf нагрузка хгоо/г

Использование: тяжелонагруженные узлы трения. В цапфе вала, охватываемой втулкой, выполнен сквозной паз. В пазу раз- мещены диаметрально расположенные твердосмазочные вкладыши со средством их поджатия к внутренней поверхности втулки. Средство поджатия выполнено в виде двух магнитов, обращенных к оси цапфы вала одноименными полюсами. Во втулке, со стороны воздействия максимальной радиальной нагрузки размещен по меньшей мере один магнит. Магнит во втулке обращен одноименным полюсом к наружным полюсам магнитов, размещенных в цапфе вала. 1 ил