Подшипник скольжения

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подшипниковых узлах турбин различного назначения. Цель изобретения - повышение несущей способности и износостойкости при пусках - остановах подвижного элемента под нагрузкой. Подшипник скольжения содержит обойму, антифрикционное покрытие, а также продольные углубления. Углубления выполнены на рабочей поверхности неподвижного элемента под антифрикционным покрытием и заполнены им. Антифрикционное покрытие выполнено из материала с повышенной податливостью и с гладкой цилиндрической поверхностью. Во время работы антифрикционное покрытие деформируется на участках, расположенных над углублениями. В результате формируется профиль рабочей поверхности подшипника с чередующимися завышенными и заниженными участками с плавными переходами. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 Р 16 С 17/02

ОПИСЯНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фЪ

М 1

4 вфла

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 .;(21) 4204872/31-27; 4262197/31-27 (22) 02.03.87 (46) 07.11.89. Бюл. ii- 41 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П. КоролеЬа (72) А.В. Терещенко (53) 621.822,5 (088.8) (56) Патент Великобритании

И - 1178682, кл. Р 16 С 17/02, Р 2 А, 1967. (54) ПОДШИПНИК СКОЛЬжКНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано в подшипниковых узлах турбин различного назначения. Цель изобретечия — повы.шение несущей способности и износостойкости при пусках-остановах подИзобретение относится к области машиностроения и может быть применено в подшипниковых узлах турбин раз- личного назначения, насосов и т.д.

Цель изобретения — повышение гидродинамической несущей способности подшипника, его износостойкости при пусках и остановах и демпфирующей способности.

На фиг.1 — опорный подшипник с равномерным расположением углублений по окружности, выполненных на неподвижном элементе под высокоподатливым антифрикционным покры;ием, радиальное сечение; на фиг.2 — то же, с углублениями в нагруженной зоне подшипника, шаг которых уменьшается в сторону направления вращения вала1 на фиг.3 — плоский подшипник, напри,.зо„„ш2о274 А1

2 вижного элемента под нагрузкой. Под-. шипник скольжения содержит обойму, антифрикционное покрытие, а также . продольные углубления. Углубления выполнены на рабочей поверхности неподвижного элемента под антифрикционным покрытием и заполнены им. Антифрикционное покрытие выполнено из материала с повышенной податливостью и с гладкой цилиндрической поверхностью. Во время работы антифрикционное покрытие деформируется на участках, расположенных над углублениями.

В результате формируется профиль рабочей поверхности подшипника с чере-. дующимися завышенными и заниженныг . участками с плавными переходами.

5 з.п.ф-лы, 10 ил. мер сегмент подпятника, с углублениями, шаг которых уменьшается от входной грани к выходной; на фиг.4 — радиальный подшипник скольжения в работе с углублениями, шаг которых уменьшается по окружности в направле=

:нии вращения вала, т.е. в сторону развития гидродинамических давлений; на фиг.5 геометрические элементы в виде цилиндров, установленных равномерно по окружности в неподвижном элементе радиального подшипника, радиальное сечение; на фиг.6 — то же, с переменным шагом по окружности, уменьшающимся в сторону направления вращения вала; на фиг.? — сегмент упорного подшипника с цилиндрамисекторами на неподвижном элементе под антифрикционным покрытием, план, на фиг.8 - сечение А-А на фиг.7; на фиг.9 — сегмент упорного подшипника с цилиндрическими элементами на поверхности неподвижного элемента в виде наварных швов, тангенциальное сечение; на фиг.10 — схема работы опоры на примере сегмента упорного подшипника.

Подшипник скольжения содержит металлический неподвижный элемент 1 с высокоподатливым антифрикционным покрытием 2, закрепленным на неподвижном элементе f. Под антифрикционным покрытием 2 на внутренней цилиндрической поверхности неподвижного элемента 1 равномерно по окружности выполнены продольные, т.е. параллельные оси подшипника, углубления 3.

Последние выполнены глухими, т.е. не выходящими в торцы подшипника.

Углубления 3 при изготовлении подшипника заполнены высокоподатливым антифрикционным материалом 2, например фторопластом или композитом, в котором выполнена гладкая рабочая

Llнпиндрическая поверхность.

Углубления 3 когут располагаться только в нагруженной зон подшипника как с равномерным шагом по окру-кности (фиг, < та-,;- и," y,еравно":.е ным ша1-ом (@иг «2 н- 3), который

-умe"tüttteeòeÿ по парабол::ческому зако1

1-с7 E сторон" > напвавления petOGHHH подвижного элемента.„ например вала .фиг.2) ram пяты,фиг,3). В плоском Bor"шипннке (з с Гменте подпятни. ка 4) шаг углублений 3 умен.:-.шается o параболе по папре лению от входной грдии - сег 1ента 4,t вы очной грани о ",фиг, 5),, Рал 7,фиг„4) установлен в под- шипнике с зазором. Перемычки между углубления чд могут бытb выполнены вице цилиндрических тел 8 (фиг.5), . установленных в выполненных в теле

Hef одвижного элемента j пазах и выступающих нац его рабочей поверхностью менее, чем на их радиус: Òeла 8 мо=ут быть выполнены полыми (фиг, 5 и б), Перемычки между углублениями могут быть вьпчолнены также в aarte секторов 9, закрепленных на рабочей поверхности неподвижного элемента 1 (фнг.7- 0) .

Дополнительно на фиг.4 обозначено: R — нагрузка, приложенная к валу 7; )> — ";åêóùèé, т.е. местный угол геометрического клина на поверхности трения подшипника, появляющийся в результате деформации антифрик5 ционного покрытия только в месте расположения углублений, величина угла переменна по центральному углу, в который вписывается углубление

Р— гидродинамические давления в клиновом зазоре работающего подшипника; стрелка на валу 7 показывает направление его вращения в рассматриваемом случае.

Подшипник скольжения на примере радиального подшипника (фиг.4) работает следующим образом.

При вращении вала 7 в клиновом зазоре подшипника формируются гидродинамические давления P. B результате действия нагрузки R между вращающимся валом 7 и высокоподатливым антифрикционным покрытием 2 под дейст- . вием давления Р, уравновешивающих нагрузку R, формируется клиновой, сужающийся зазор. Сужение общего зазора имеет место примерно до области максимума давления Р. При этом антифрикционное покрытие 2, находясь под сжимающими напряжениями от давлений Р, деформируется. Ввиду наличия

30 углублений 3 на неподвижном элементе подшипника антифрикционное покрытие

2 имеет меняющуюся по окружности толщину. Вследствие этого деформации сжатия высокоподатливого .антифрикционного покрытия 2 по угловой координате в зоне действия давлений Р неодинаковы. Деформации там больше, где больше давление Р. Далее деформации сжатия покрытия 2 больше в углублениях 3, чем в перемычках между углублениями 3 из-эа различия толщины покрытия 2. В результате этого образуются местные геометрические клинья в области углублений 3. Последние создают подшипнику дополнительную несущую способность наряду с той не-, сушей способностью, которая формируется из-за наличия общего сужающегося клинового зазора на протяжении действия всех давлений.

В результате описанных деформаций сжатия высокоподатливого антифрикционного покрытия 2 при наличии углублений 3 поверхность трения приоб55 ретает плавную волнообразную форму.

Это обстоятельство исключает резкий переход от нисходящего клинового участка в области углублений 3 в вос5 15 кодящий, где и формируются наиболее благоприятные с точки зрения несущей способности дополнительные геометри= ческие клинья.

Эффективность конструкции подшипника увеличивается, если шаг углублений 3 в нагруженной зоне уменьшается в сторону направления вращения подвижного элемента 7 по параболическому закону. Дело в том, что в обычных полимерных подшипниках при повышенном нагружении в результате деформаций сжатия полимерного слоя поверхности трения в области максимальных давлений становятся параллельными. Вследствие этого генерирование давлений при наличии параллельных поверхностей при дальнейшем росте нагрузки прекращается. Давления генерируются только на входном участке, где еще сохраняется сужающийся клиновой зазор.

В предлагаемом подшипнике даже при наличии параллельных в целом поверхностей генерирование давлений в области максимальных давления не прекращается из-за наличия геометрических клиньев с местным углом .

Таким образом, геометрические клинья с местными углами создают дополнительную несущую способность при повышении нагрузки R.

Уменьшение же шага углублений в нагруженной зоне по параболическому закону в направлении вращения подвижного элемента создает еще больший эффект приращения несущей.способности. Объясняется это тем, что количество геометрических клиновых восходящих участков с углами должно быть там больше, где имеются наибольшие деформации сжатия, т.е. в месте максимальных давлений P. Именно в этой области необходимо избежать появления параллельных поверх-. ностей трения и создать условие для дополнительной несущей способности за счет большего количества клиновых восходящих участков с углами .

Целесообразность изменения шага углублений 3 по параболическому закону диктуется параболическим законом нарастания гидродинамических давлений в клиновом зазоре по угловой координате подшипника.

После останова вала 7 часть смазки выдавливается в торцы подшипника, а часть за счет большей податливости

55 формации покрытия 2 в радиальном подшипнике (фиг.4), По сравнению с известной предлагаемая конструкция подшипника обла- . дает повышенной гидродинамической несущей способностью sa счет применения вьгсокоподатливого антифрикционного покрытия с осевыми углублениями, выполненными на неподвижном элементе подшипника под антифрикционным нокры,тием. В такой конструкции в процессе работы образуется плавная оптималь20274 6 антифрикционного покрытия в области углублений 3 остается. Так как углубления 3 не имеют выхода в торцы подшипника, т,е, они выполнены глухими, то вал 7 благодаря высокой податливости антифрикционного покрытия 2 создает уплотнение по торцам подшипника и между лунками, т.е. в тех мес-. гах, где наименьшая толщина покрытия

2 и наибольшие сжимающие напряжения в контакте вала 7 с покрытием 2. В результате этого запертая в области углубления 3 валом 7 смазка остается до следующего пуска ротора. Таким образом, резервуары для смазки в области углублений 3 исключают режим сухого трения при следующем пуске и повышают износостойкость подшипника, так как в начале вращения вала смазка, находясь в указанных резервуарах под давлением, интенсивно подается в участки между валом 7 и покрытием

2, расположенными между углублениями 3.

Глубина углублений 3 в данной конструкции выбирается такой, чтобы толщина высокоподатливого антифрикционного покрытия 2 в центре углублений 3 превышала минимальную толщину покрытия 2 между углублениями 3 в 1,2-1,5 раза.

Такое соотношение толщин податливого антифрикционного покрытия 2 необходимо для создания разности деформаций покрытия 2 в углублениях 3 и между ними, т.е. в месте максимальных и минимальных толщин покрытия 2.

Разность же деформаций при таком соотношении толщин создает условия для получения оптимальных углов /

Схема работы плоского подшипника (фиг.3) (сегмента подпятника) не приводится ввиду того, что качественно картина деформации высокоподатливого

45 антифрикционного покрытия 2 принципиально не отличается от картины де1520274 ная волнообразная поверхность трения, благодаря которой создаются условия для приращения гидродинамической несущей способности.

Процесс пуска вала под нагрузкой в предлагаемом подшипнике происходит более благоприятно, так как смазка, запертая валом в области углублений, подается в область трения в начальный момент вращения вала иод некоторым давлением. При этом перед пуском за счет распирающего действия смазки в область углублениИ в месте перехода последних в участки между углубления- 5 ми формируются плавные восходящие . клиновые участки, способствующие более быстрому выходу вала на гидродинамический режим трения. Так как вал при пуске быстрее "всплывает" на жидкую пленку, то износ подшипника уменьшается.

Процесс работы подшипника с элементами на фиг. 5-30 и достигаемый при этом эффект аналогичен описан- 25 ному. В предлагаемом подшипнике средние контактные напряжения снижаются, так как податливое антифрикционное покрытие в области углублений воспринимает часть нагрузки, что снижает износ при пусках.

Формула изобретении

1. Подшипник скольжения, содержащий неподвижный элемент с основой, антифрикционным покрытием и продольными углублениями, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения несущей способности и износостойкости при пусках-остановах под нагрузкой, углубления выполнены на рабочей поверхности неподвижного элемента под антифрикционным покрытием и заполнены им, при этом антифрикционное покрытие выполнено из материала с низким модулем упругости.

2. Подшипник по п.1, о т л ич а ro шийся тем, что углубления в зоне по направлению действия нагрузки выполнены с неравномерным шагом, уменьшающимся в сторону направления вращения подвижного элемента.

3. Подшипник по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что неподвижный элемент выполнен в виде втулки.

4. Подшипник по п.t о т л ич а ю шийся тем, что неподвиж ный элемент выполнен в виде сегментной колодки.

5. Подшипник по пп. 1-4, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения демпфирующей способности, перемычки между углублениями выполнены в виде полых цилиндрических тел, выступающих над поверхностью основы менее чем на радиус. б. Подшипник по п.З, о т л и ч аюшийся тем, что перемычки между углублениями выполнены в виде секторов, закрепленных на рабочей поверхности неподвижного элемента.

1520274

1520274

1520274

Составитель А. Матвеев

Техреду.Олийнык Корректор А. Обручар

Редактор Н. Яцола

Заказ 6738/38 Тираж 699 Подписное

БКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101