Подшипниковый узел Советский патент 1992 года по МПК F16C32/00 

Изобретение относится к машиностроению, в том числе и судового машиностроения.

Известны конструкции подшипниковых узлов, в которых, подшипник качения поддерживает вращающийся вал в периоды пусков, остановок, реверсов, и аварийных ситуаций, а упорный подшипник: скольжения самостоятельно или совместно с подшипником качения,воспринимает осевые нагрузки в течение установив шихся режимов эксплуатации, Недостатком предлагаемых конструкций подшипникового узла является то, что в них не предусмотрена возможность снижения : осевых нагрузок на подшипник Качения при. перегрузка, возникающих в аварийных ситуациях и в период неустановившихся режимов работы, что приводит к сокращению ресурса узла.

Также широко известны подшипниковые узлы, в которых для устранения осевой игры в подшипниках качения и

равномерного распределения нагрузки между ними устанавливаются дистанционные втулки определенного размера о Недостатком подобных конструкций является невозможность частичного или полного устранения осевых нагрузок, действующих на подшипники качения.

В качестве протр-типа принята конструкция опорного уела, состоящего .из подшипников качения, разделенных расположенной на валу дистанционной втулкой, которая Создает за счет предварительного натяг осевую затяжку подшипников на валу и в корпусе,, Од- накр предварительный натяг, создаваемый с помощью дистанционной, втулки, не позволяет устранить осевых перегрузок на подшипники качения, возникающих при эксплуатации и сокращающих их долговечность. - -: ,

Нель изобретения - повышение ресурса подшипникового узла.

ч %

и

2

Ю

О1

Os

00

Подшипниковый узел, содержащий корпус с размещенными в нем и на валу подшипниками качения и дистанционную втулку между внутренними кольцами, снабжен упорным подшипником скольжения, выполненным в виде диска на упругой диафрагме с утолщенным ободом, жестко закрепленным в корпусе, при этом дистанционная втулка выполнена с буртом, установленным с возможностью взаимодействия с одним из торцев диска. Подшипниковый узел может также выполнен с упорным подшипником скольжения, в котором торцовая поверхность скольжения диска выполнена в виде равномерно расположенных по окружности выпуклых подушек. Торцовая поверхность скольжения диска выполнена в виде 0авномерно расположенных по окруж- Ности ступенчато наклонных участков В предлагаемых вариантах конструкции подшипникового узла часть осевой нагрузки воспринимается упорным подшипником скольжения, выполненным совместно с упругой диафрагмой, что является существенным отличием заявляемой конструкции о Снижение осевой нагрузки на подшипники качения уменьшает эквивалентную нагрузку и, таким образом, увеличивает ресурс подшипников, в чем нетрудно убедиться на основе анализа известной справочной зависимости для расчета долговечности подшипника ка- чения.

На фиг0 1 изображен подшипниковый узел, общий еид; на фиг. 2 - диафрагма } на фиг 3 показана жесткостная характеристика диафрагмы; на йигс k - сечение развертки по среднему диаметру соприкасающихся бурта и выпуклых подушек диска; на фиг 5 - сечение развертки по среднему диаметру соприкасающихся бурта и ступенчато наклонных участков диска.-

Подшипниковый узел (см. фиг. 1} содержит разъемный корпус 1 с размещенными в нем и на валу 2 подшипниками качения 3 и , разделенными дистанционной втулкой 5о Бурт б дистанционной втулки входит в состав упорного подшипника скольжения, выполненного в виде лиска 7 на упругой диаАрагме 8 с утолщенным ободом 9, жестко закрепленным в корпусе 1„ Необходимая раз- (гружающая осевая сила Я&с создается с помощью натяга Д0,величину которого

Можно рассчитать

по

зависимости

Л с.

«ч

Eh

(1)

де

Т - ос

1

упругой коль- (см„ фиг.2);

осевая сила; наружный радиус цевой диафрагмы

h - толщина диафрагмы (см. фиг.2);

KO f() коэффициент, определяющий жесткостную характеристику диафрагмы (см0 фиг. 3);

-

г, - внутренний радиус диафрагмы

(см„ фиг. 2); Е - модуль упругости. Натяг АО обеспечивается а счет смещения в сторону дистанционной втулки 5 и щего с буртом 6 диска 7.

при сборке подшипника контактиру- Смещение

создается с помощью гайки 10 и крышки 11 левого подшипника 3 Стопорные шайбы 12 и 13 предотвращают возможность самооткручивания зажимных гаек 10 и И. На фиг. и 5 показаны сечения развертки по среднему диаметру соприкасающихся поверхностей бурта и диска. На фиг. Ь представлена развертка контакта выпуклых подушек диска с плоскостью бурта; на фиг. 5 - ступенчато наклонных участков с плоскостью бурта о В качестве примера произведем расчет подшипникового узла при следующих исходных данных:

радиальная нагрузка на подшипник качения Fr 3500 Н;

осевое усилие (в отсутствие разгрузки) А 16500 Н;

разгрузка, достигаемая с помощью предлагемой конструкции Рос 7500 Н; динамическая грузоподъемность подшипника качения С 50-103Н;

размеры диафрагмы (см. фиг. 2) rf 0,05 м; г2 0,1 м; h 0,02 м,

радиус кривизны подушек (см.фигЛ) R 3 м;

средний диаметр торцовой поверхности dcp- 0,11 м;

количество опорных подушек i ;

высота подушки (см. фиг.) ,01 м;

коэффициент контактной деформации J-1.23;

вязкость масла// 1,8-10 Па-с;

пьезокоэффициент вязкости /г « О.т-Ю Па- ;

модуль упругости материала диафрагмы Е 2,12

10ff Па;

и)

5174П56Я

средняя скорость скольжения U а .8,и м/с. По графику (см„ фиг„ 3) прид,в

- 0,5 находим К0 - 0,025 и рас- I 5 Та (та бурта с диском считываем натяг по формуле (1) 40

rf--I ii lTКонтактные напряже

0,0011 м„ Эквивалентная нагрузка 0 j, /ЙЈ

R

на подшипник качения в обычной опоре при номинальном угле контакта с( 26° может быть рассчитана по формуле

Р Fr + Y.A,

10

. 0.418/,§Z5U8 ад,1 нпа

где ,87 - приос0 26°.

После разгрузки Р, Р - Y-POC. Таким образом, долговечность подшипника по сравнению с его долговечностью в составе обычной опоры возрастает в отношении

(1чР 1

Рос n Y « pj

1 Y Г °

j

UH2500 s

и и 0/ 3500+0,87-16500

3,91

30

9,283В упорном подшипнике скольжения погонная нагрузка на единицу длины кон- такта

где УХЬв) 1- 22Ј2Ј&УЈIl SJl

Ah,/2 Peh0

1i8-10 3075

и)

а (та бурта с диском

rf--I ii lTi.W5...VH.

Контактные напряжения в зоне кон

. 0.418/,§Z5U8f i2:«. ад,1 нпа

Толщина смазочного слоя

tt

hc 1,882 10V° 18 -.«; (pp) 7S. GU.V) - 1,882-10tf (1,875-Ю)ад (0,18А« ЮТ (1,23-ЗГ (Q,018-28,8)

,0,8.

-6

30,5-10 м Коэффициент трения

,. (1+3 n2)

f««- )

1i8-10 loj84-ig-7-28Jt8(l + )B 3075710-Х 0 9415(-б7бб5

9,283103,

Использование: машиностроение, в частности в судовом машиностроении. Сущность изобретения: между внутренними кольцами подшипников Качения размещена дистанционная втулка с буртом, входящим в состав упорного подшипника скольжения. Подшипник выполнен в виде диска на упругой диафрагме с утолщенным ободом, жестко закрепленным в корпусе. Требуемая величина осевой разгрузки достигается .за счет предварительного натяга диафрагмы. 2 з0п„ ф-лы. 5 ил.

„-г

. 2121Й11 2:Ы 5:1Д::9Л§5:10: д§И 210д525 1

;30,5- ,23-3-30,

коэффициент, характеризующий граничные условий Рейнольдса,

Потери мощности на трение

- 0, 1аО,,06;

4S

N,

Ј&.

1020

0,0593.10-

- 0.0593- ю 3 g 2&2:lgl-.lagZSilofЁ13.

/ 4,95-io-

- 7,88°c

„-г

--Ч::9Л§5:10:

31

4S

2 283-IQ ZSOQl a 1020

e 1,966 кВт-ц,

Повышение температуры в зоне треШиг.,1

«О,

Ш

а

0.05

а 2 OJ UM 0,5 0,6 J3r

Фиг.3

Фиг.-2

Фиг.4.

Фиг. 5