Опора скольжения Советский патент 1982 года по МПК F16C17/02 

(54) ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ Изобретение относится к машиностроению и касается опор скольжения с компенсацией износа. Известна опора скольжения, содержащая охватывающую цапфу вала втупку, между которыми расположен слой смазоч ного материала i . Однако известная опора не обеспечивает автоматической .компенсации износа в процессе работы, т.е. постоянства зазо ра между цапфой вала к вкладышем. В связи с этим ее несущая споср ость падает, а Демпфирующая способность, т.е. способность противостопть вибрациям и гасить их ухудшается, что приводит к смещению вала относительно втулки, пони жению точности взаимного расположения деталей опоры скольженияи резкому сни жению износостойкости опоры. Цепь изобретения - обеспечение максимапъной износостойкости, повьпиение , точности взаимного положения вапа и Bj-упки, улучшение несущей и демпфируююй способностей с обеспечением возмож ности автокомпенсации износа в сопряжении. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем охватывающую цапфу вала втулку, между которыми расположен слой смазочного матери-. ала, цапфа вала и втулка сопряжены по посадке с гарантированным натягом, не превышающим предельных объемных упругих деформаций втулки в рабочих условиях. На чертеже представлена схема предлагаемой опоры скольжения. Опора содержит цапфу вала 1 и втупку 2, разделенные слоем смазочного ма териала. На чертеже приняты следующие условные обозначения: do - начальный внутренний диаметр втулки; Д - натяг сопряжения в рабочем положении устройства; Л(,о натяг, ограниченный предельными деформациями втулки в рабочих yt-ДОБИЯХ, ... Исходиыйнатяг (д) такой опоры пре варительно расчитывается из спедующих соображений. Его минимальная вепичин должна превышать разность температурных деформаций сопряженных деталей оп ры с тем, чтобы в ней не появился зазо обусловленный генерируемым в процессе .трения теппом, т.е. (,. где сЗ - номинальный диаметр вала (втулки); коэффициенты линейного расширения материалов соответственно вала и вт /лки; , At.Atj- превышение над комнатной те пературой соответственно вала и втулки, которое может быть обусловлено как температурой внешней среды, так к температурой в зоне трения, зависящей от мощности трения ( 1 PY, где V - скорость скопьжения, Р - нагрузка, - коэффициент трения сопряженны материалов). Эта температура pacHHibiBaen H по извес ным формулам (1). В стационарном, т.е. установившемся режиме трения, для кото рого и предназначена, в основном предлагаемая опора, можно считать, что тем пературы вала и втулки одинаковы. Максимальный натяг определяется тем усповнем, чтобы деформация втупки (ее макродеформация при посадке на вал) не превышала бы упругой, т.е. чтобы она не имела остаточной деформации, что можно установить, например, по результатам из мерения внешнего диаметра втулки- до на прессовки и после распрессовки. Этому условию удовлетворяет давлени на посадочных поверхностях, не превыша клдее предела текучести (65) более мяг кого из сопряженнык материалов. Согласно решению Ламе (2) дпвление на посадочных поверхностях (F) связано с натягом спедуюшим образом: ,(2-) где u,d относительный пи9метраль« ный натяг, 0-- r-i . - i КОЭ(М)ИЦИР)ГГ, CrJ - коэффициенты Пуансона и 1,2 1,7 МОДУЛИ упругости coorFwrIn-eiiHo oKBOThTBaoNfoft и , ЧРГПЛОЙ; .Htf Нт-) - --L°2J- - коэффициенты, ( i . (32/U,. UJ - наружный диаметр вала (внутренний диаметр втупки); (j - внутренний диаметр вала, если вал пплый (для сплошного вапа d/ О); (2 наружный диаметр втупки. Выполнив необходимые преобразования и учтя, что предел текучести 6дополучим выражение для максимально возможного натяга в предлагаемой опоре скольжения -a -ITH М,г(3) Таким образом, если относительный натяг в опоре находится в вышеуказанных пределах, т.е. -kcrM,)C2+M,j1 2 t2-OC,6i,, ) то такая опора будет обладать свойством автокомпенсации износа за счет объемных упругих деформаций тела втулки. Работа предлагаемой опоры осуществляется обычным способом. Для уменьшения касательных напряже- НИИ на поверхностях трения целесообразно использовать различные смазочные по- i крытия, которые обеспечивают положительный градиент механических свойств по глубине, локализуя действующие касательные напряжения в тонком поверхностном спое и заменяя тем самым внешнее трение на границе раздела двух сопряженных поверхностей внутренним трением в слое покрытия. Для этих целей годятся жидкие и пластичные смазки, твердосмазочные и металлические покрытия, а также металлоппа- кируюшле смазки и металлополимерные материалы. С целью сохранения этих покрытий на сопряженных поверхностях после сборки подшипники скольжения такого типа следует собирать преимущественно тепловой сборкой, т.е. с охлаждением вала и/или нагревом втупки в зависимости от свойств покрытия и места его нанесения. Следует отметить, что поскольку макрозазор в такого типа опорах скольжения отсутствует, го частицы износа, которые могут образовываться, например, за счет усталостного р)пзрушения магериапп,всетаки не могут покинуть зону . idK как будучи активированными они находятся в постоянном контакте с поверхностью Т1эения и подвержены действию раз : пичного рода сил притяжени5 (ВанндерВаальсовы;;, сип химической связи и др.) и таким образом продошкают участвовать в восприятии и передаче нагрузки. Э-то качество опора сохраняет и при повышенных темпера Tj-pax, так как натяг выбран из условия нераскрытия контактной зоны даже в процессе работы, когда генерируется тепло трения, Предотвращение раскрытия стыка в свою очередь способству ет тому, что окружающая среда, как правило, окиспитепьная, например воздух, практически не попадает в зону трения, а в спучае применения жидкой олазочной среды его попадание в зазор искгаочено. Следовательно, частицы износа не окисляются, сохраняя сроаство с исходными материалами, что также препятствует их уносу из зоны трения. Тем самым повышается характеристика фрикционной усталости материалов (параметр t ) т.е. уве личивается количество циклов, которое материал способен выдержать без разруи1ения, и в итоге максимально возможно повышается износостойкость опор скольжения вплоть до полной их безизносностойкости при одновременнох- обеспечении высокой точности положения вала в процессе работы и повышении несущей способности. Для проверки работоспособности та кой опоры скольжения были изготовлены два одинаковых подшипника в виде бронзовой и пат нной втулок ( 012 установленных с натягом К етодом тепловой сборки ( t 35О°С) на стальном валу 0 12 мм. Чистота сопрягаемых по- верхностей соответствовала восьмому классу шероховатости согласно ГОСТ .2789-73. Материал вала - ст. 45 (Е 2 х10 кгс/мм ; М 0,3;б -ЗОкгс/мм 0 11,7- Ю град-) , Материал втулки: бронза БР OUC-G5-5 (Е2 8ООО-10ООО кгс/мм ; Aij 0,35; о t, 2О-25 кгс/мм- ; 10 Грг.( ) , латунь Л 63 (Ej кгсЛ.м; Л.2 - 0,35; б 1ОООО кгс/мм ; (: 2 2О,о град). Сма 12 зочная среда - глицерин. На внутренней noD-jp.xHocTH каждой из втулок были выпотнош две перекрещивакчииеся cNJOOOiiCLie канаькн, которые в их перскгюстьи сообщались со смазочной сре доЛ чоре-з радиальное О1верстие во втуп- й-. . обоях торцов imioK по их внутрен нему диаметру бы пи выполнены разгружающие фаски дгю выравнивания давления посадки по длине. Пользуясь выражением (4), учитывая, что вал сплошной () и принимая температуры вала и втулки равными в установившемся режиме, попу- H-M,)|-V,.(oi,-o6,). Учитывая, что для втулки 12i020 коэффициент С2 2,ОБ (см. выше), принимая ,75(j и допуская превышение температуры опоры скольжения над комнатной порядка 5О°С, при которой физико-механические свойства бронзы и латуни практически не меняются, предельно допустимые относительные натяги получим равными: для бронзовой втулки (-1-03 0,75-20 ,, I 2. -. 1 ilb,7M-l,7) 3 6-10- j 2.5-10 ; для 1атунной втулки U-03),06.0, 2ЛО 5oi20,6-ff,7}-10- j 2,9-10- г-Т 4.5-10. Поскольк номинальный диал5етр опоры равен d 12 мм, то абсолютные натяги должны бытЬ соогвегствешю в проделах мкм: для бронзовой втупки 43 §. Л 3;для латунной втулки 35 &5 5.4. Экспериментальная проверка работоспособности таких опор была проведена с натягами, соответственно равными 2Омкм (для бронзовой втулки) и ЗОмкм (для латунной втулки). Зависимости момента трения во времени имеют падаю- характер при этом момент трения уменьшается примерно на два порядка и п дальнейшем стабилизируется. После остановки он вновь несколько возрастает, но не До исходной величины и затем вновь падает До своего минимального значения. Износа этих опор в условиях испытаний практически не наблюдалось. Предлагаемую опору наиболее целесообразно использовать в условиях действующих значительных динамических на- . рузок, например, в опорах валков прокатных станов, железнодорожных осей и т. Д. или в узлах, к-которым предъ79являются жесткие требования в отнетиении радиальных смещений вапов, особенно в условиях вибраЬий, как,например, в шпи депях станков, гироскопических приборах и т. д. Эффект от использования изобрете ВИЯ тем больше, чем меньше пусков и остановов приходится на него в процессе эксплуатации. ормупа иаобретени Опора скольжения, содержащая охватывающую ЦОПФУ вапа втупку, между которыми расположен слой смазочного ма 87 териала, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения максимальной износостойкости, повышения точности взаимного положения Деталей опоры, у лучшени я несущей и Демпфирующей способное- , тей, цапфа вала и ьтулка сопрянсены по посадке с гарантированным натягом, не превышающим предельных объемных упругих Деформаций втулки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Орлов П. И, Основые консгруиро- вания, кн. 2, М., Машиностроение, 1972, с. 341-344.

А