Узел трения скольжения Советский патент 1992 года по МПК F16C33/04 

(Л С

Использование: тяжелонагруженные узлы трения скольжения. Сущность изобретения: охватываемая и охватывающая детали в виде втулок выполнены из поликристаллов сверхтвердых материалов. Каждая из деталей размещена в обойме заподлицо с рабочей поверхностью из композиционного материала на полимерной основе. Каждая из деталей выполнена с кольцевыми канавками на нерабочих поверхностях втулок, а на торцах - с радиальными пазами, В каждой из втулок одним концом в кольцевых канавках и радиальных пазах каждой из втулок соответственно с выходом другого конца на торцы обойм размещены элементы с высокой теплопроводностью. Теплопроводные элементы выполнены в виде пространственно изогнутых стержней и/или пластин. Изобретение позволяет компенсировать ударные нагрузки и улучшаетусловия тепло- отвода. 1 з.п,ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к парам трения, и может быть использовано в тяжелонагруженных подшипниках скольжения,

Известны узлы трения, в которых имеются охватываемые и охватывающие цилиндрические втулки, выполненные из поликристаллических сверхтвердых материалов.

Недостатком известных узлов трения является низкая надежность при наличии ударных нагрузок вследствии хрупкого разрушения втулок из сверхтвердых материалов. Кроме того, разогрев элементов трения в тяжелонагруженных подшипниках приводит к терморазрушениям материалов, имеющих низкую теплопроводность.

Цель изобретения - компенсация ударных нагрузок и улучшение условий теплообмена в узле трения.

Указанная цель достигается те-м. что в узле трения скольжения, содержащем охватываемую и охватывающую цилиндрические втулки, выполненные из поликристаллов сверхтвердых материалов, узел снабжен элементами с высокой теплопроводностью, на нерабочих поверхностях втулок выполнены кольцевые канавки, а на торцах - радиальные пазы, каждая из втулок размещена в обойме заподлицо с рабочей поверхностью втулки из композиционного материала на полимерной основе, обладающего демпфирующими свойствами а элементы с высокой теплопроводностью размещены одним концом в кольцевых канавках и радиальных пазах каждой из втулок соответственно с выходом другою конца на торцы обойм. Теплопроводные элементы могут быть выполнены в виде проVI

V

О О

КЗ

vj

странственно изогнутых стержней и/или пластин,

На фиг. 1 показан узел трения с теплопроводными элементами в виде пространственно изогнутых стержней; на фиг, 2 - узел трения с теплопроводными элементами в виде пластин; на фиг. 3 - расположение кольцевых канавок и радиальных пазов на поверхностях-втулок.

Узел треяия скольжения состоит из двух сопряжённых обойм, включающих одинаковый набор деталей, Наружная обойма включает охватывающую втулку 1 из спеченного карбида кремния, в которой выполнены радиальные пазы 4 на торцах и кольцевые канавки 5 на нерабочей цилиндрической поверхности. Втулка 1 влита в композиционный материал 2 на полимерной основе, обладающий демпфирующими свойствами. В этот же материал влиты теплопроводящие стержни 3, выполненные, например, из меди. Каждый стержень 3 вставлен одним концом в паз или канавку во втулке 1, а другим концом выведен на торец обоймы. Наружное металлическое кольцо 6 охватывает снаружи материал 2 со всеми включенными в- него деталями и служит для посадки наружной обоймы в корпус 7 устройства (не показано). Внутренняя обойма отличается тем, что у охватываемой втулки из карбида кремния кольцевые канавки расположены на внутренней поверхности, металлическое кольцо охватывает материал изнутри и служит для посадки обоймы на вал 8 устройства (не показано). Теплопроводные элементы могут быть выполнены в виде изогнутых пластин (рис. 2).

Узел трения работает следующим образом.

Вращение вала 8 устройства приводит к относительному вращению обойм. Основную силовую нагрузку воспринимают втулки 1 из спеченного карбида кремния. Ударные нагрузки и вибрации гасятся композиционным материалом 2. Тепло, выделяемое в контактной зоне трения, передается втулкам 1 и выводится на наружные поверхности обойм теплоотводами 3. Выведенное тепло рассеивается путем конвективного теплообмена с окружающей средой либо путем принудительного охлаждения газом или жидкостью, в т.ч. рабочей средой, имеющейся в устройстве.

Пример,

Для центробежных насосов, перекачивающих техническую воду, изготовлены узлы трения с втулками из спеченного карбида кремния С2. Втулка для наружной

обоймы имеет внутренний диаметр 160 мм, наружный 210 мм, для внутренней обоймы - внутренний диаметр 120 мм, наружный 160 мм, ширина втулок 38 мм. Радиальные

пазы на втулках получены при спекании, кольцевые канавки - вышлифовкой. Композиционный материал выполнен на основе эпоксидной соли ЭД-20. В качестве теплоот- водов применены медные стержни круглого

сечения диаметром 5 мм. Концы стержней выведены на 5-7 мм из торцов обойм и подогнуты к их поверхности, Узлы трения работают в среде перекачиваемой воды, что дополнительно улучшает рассеяние тепла.

По сравнению с базовым объектом (взят прототип) в предложенном узле трения за счет применения новых элементов достигается демпфирование ударных нагрузок и вибраций, а также эффективный отвод тепла

из тяжелонагруженной зоны трения. Концы теплоотводов, выведенные на периферию несущего материала, увеличивают поверхность теплоотвода и завихряют потоки охлаждающей среды, что повышает

эффективность теплообмена. Таким образом, исключается возможность хрупкого разрушения втулок из карбида кремния и терморазрушение несущего полимерного материала, имеющего низкую теплопроводность. Эти свойства повышают надежность тяжелонагруженных узлов трения скольжения и позволяют увеличить их ресурс в несколько раз.

Формула изобретения

компенсации ударных нагрузок и улучшения условий теплоотвода, узел снабжен элементами с высокой теплопроводностью, на нерабочих поверхностях втулок выполнены кольцевые канавки, а на торцах - радиальные пазы, каждая из втулок размещена в обойме заподлицо с рабочей поверхностью втулки из композиционного материала на полимерной основе, обладающего демпфирующими свойствами, а элементы с высокой

теплопроводностью размещены одним концом в кольцевых канавках и радиальных пазах каждой из втул ок соответственно с выходом другого конца на торцы обойм.

СО

О)

е

z f s 6 7

в 2

У-а