Сферический подшипник скольжения

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шарнирных соединениях машин и механизмов для самоустановки звеньев кинематических цепей, совершающих качательное и вращательное движения. Цель изобретения - повышение несущей способности и долговечности. Сферический подшипник скольжения содержит корпус, внутреннее кольцо с наружной сферической поверхностью, разрезную втулку с внутренней сферической поверхностью и два закрепленных во втулке вкладыша, расположенных диаметрально противоположно. При этом вкладыши выполнены в виде упругих сферических пластин с равномерно увеличивающейся от полюса к периферии толщиной и установлены с натягом. Изобретение позволяет снизить коэффициент трения и износ, повысить степень перекрытия трущихся поверхностей, общую внешнюю нагрузку, а тем самым, повысить несущую способность и долговечность подшипника. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕа1У БЛИН ((9> SU (((( (g)) g F 16 С 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4615090/31-27 (22) 05.12.88 (46) 07.12.90. Бюл. ¹- 45 (71) Львовский политехнический институт им, Ленинского комсомола (7?) К1.Г.Соборов (53) 621.822,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 964285, кл. F 16 С 11/06, 1980. (54) СФЕРИЧЕСКИЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шарнирных соединениях машин и механизмов для самоустановки звеньев кинематических цепей, совершающих качательное и вращательное движения. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения деталей, совершающих качательное и вращательное движения, Целью изобретения является повышение несущей способности и долговечности подшипника за счет саморегулирования давления и равномерного его распределения на поверхностях трения в зависимости от величины и характера изменения приложенной внеш. ней нагрузки, На фиг.1 показан сферический подшипник скольжения, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 вЂ, расчетная схема подшипника, несущей способности и долговечности.

Сферический подшипник скольжения содержит корпус, внутреннее кольцо с наружной сферической поверхностью, разрезную втулку с внутренней сферической поверхностью и два закрепленных во втулке вкладыша, расположенных диаметрально противоположно. При этом вкладыши выполнены в виде упругих сферических пластин с равномерно увеличиваю(цейся от полюса к периферии толщиной и установлены с натягом. Изобретение позволяет снизить коэффициент трения и износ, повысить степень перекрытия трущихся поверхностей, оощую внешнюю нагрузку, а тем самым, повысить несущую способность и долговечность подшипника.

5 ил. на фиг.4 — узел 1 на фиг.3, на фиг.5 вкладыш, об пй(впд.

Подшипник содержит корпус 1, охватываемую деталь 2, выполненную в виде кольца с наружной сферической поверхностью и внутренней цилиндрической, разрезную втулку 3 с внутренней сферической поверхностью, два сферических вкладыша 4 с торцовыми

5 и боковыми 6 псверхностями со скруг" ленными краями 7. Вкладыши 4 закреплены во втулке 3 с помощью винтов 8 и накладок 9, имею(цих загнутые внутрь втулки отгибные .|апки 1О и выступающие за сферическую поверхностью втулки 3 буртики 11.

1612132

Вкладыши 4 могут быть изготовлены штампованием иэ листовой пружинной стали, их внутренняя поверхность может быть покрыта металлическим, например медью, электролитическим хромом, или неметаллическим, например трибополимеробраэующим, покрытием, в зависимости от величины предельной внешней нагрузки, типоразмера подшипника, условий смазки и т.д, Проектирование и расчет в3сладыша ведется из условия сохранения им постоянного контакта с внутренним кольцом как при предельном деформировании во время действия нагрузки в его сторону, так и при реверсе нагрузки,когда вкладыш полностью разгружен и минимально деформирован. г

Расчетная схема подшипника представ. лена в плоскости его симметрии, перпендикулярной оси вращения, на фиг. 3. йа схеме обоэначеныхарактерные положения внутреннего кольца и вкладышей во втулке: а - центры кольца и втулки совйадают в точке О. — исходное ненагруженное состояние (вкладыши не показаны), Ь вЂ” центр втулки в т. О, кольца — в т. 01 — внешняя нагрузка .цействует в сторону вкладыша m, при этом он деформирован максимально, а вкладыш n — минимально, С вЂ” центр втулки в т, О, кольца — в т. О2— внешняя нагрузка действует в противоположную сторону — к вклацышу п; при этом он деформирован максимально (n ), а вкладыш m — минимально (не показан).

За расчетное принято положение вкладыша и на фиг.3, При этом пред.полагается, что нагруженный, предельно цеформированный вкладыш m внутренней и наружной поверхностями полностью прилегает к соответствующим поверхностям внутреннего кольца и втулки,. а ненагруженный вкладыш и касается внутреннего кольца полюсом своей внутренней поверхности и одновременно опирается на внутреннюю сферическую поверхность втулки краями своей наружной поверхности.

Для проектирования поверхностей, ограничивающих вкладыш, необходимо задаться следующими исходными данными: половина центрального угла охвата предельно деформированного

I н вкладыша п (О(Ц)с — ) R < — радиус наружной сферической поверхности внутреннего кольца, $ „н - наименьшая толщина вкладыша в полюсе, óàõñ наибольшая величина радиального гарантированного зазора в полюсе.

25! 1

В С„= hc» = OB„-С„О- ВнВн

4p = R< R2cusl 28макс=к 2(1-cusp)

° 2 Ч а

-2 макс =2R2s n 2 2д ®акс .24

2(Rg»> — 0макс)

45 где ВнВн = 2 макс "анбо " можная деформадия вкладыша, . 2Ч

1-cos(I1 =2s1п

2 по формуле двойного аргумента.

Из Ь AäВ„С н

АнСн ксн, АнВнСн-ассад - — = arctg

ВнСн "сн

АнСн з1" с AíBíCí

Ксн

sin(arctg сн ) сн!

О Papvyc R„ руж о поверхности вкладыша определяется следующим образом, Ввиду малости величины гарантированного зазора 0 „„а„, а следовательно, и деформации вкладыша в полюсе по сравнению с радиусами сферических поверхностей кольца н втулки, расчет производится с допущением, что точка АН при деформациях вкладыша неподвижна.

Из Ь АнСнО

СнО = АнО cosQ Rscosg

-где R< = R1+/=R1+S >„+3 ìåêñ радиус внутренней сферической поверхности втулки, мни макс радиальный зазор, A "н= Ксн=к 2 sin g РацнУс ос новання наружной сегментной

39 поверхности вкладыша, образованного пересечением его наружной сферической поверхности с внутренней сферической поверхностью

3S втулки, Высота наружной сегментной поверхности вкладыша

1612132

Так как АКОн=BsO„=R„° тоаАНВКОК— равнобедренный и высота ОнГИ, опущенная из вершины Он на сторону Ан В н, делит ее пополам, т,е, АнВн

Н Н

RcH ксн Rc

2sin(arctg c") cos(arctg = ) сн "сн сн

s in (2arctg ) ксн

"сн

Так как 2acrtg --- = 2(.А В О ((=

Re(I

hH ни

I (: АнВНАИ, ((обозначив j АнВнАК= hнэ

I окончательно получается, что

RcH н где ф.н — угол, лежащий в осесимметричной плоскости и вписанный в наружную сегментную поверхность вкладыша, с вершиной в ее полюсе.

Аналогично определяется радиус

R внутренней сферической поверхЬ ности вкладыша °

Из Q А >Св0 н

СеОн = АеР н cos(=(Вн-Б „ )cusp.

Здесь Бмакс = Д о мин = Вмин +

+ макс армии = мни+ макс мак сов(=Вмин +пмакс(1 cus g ) = S,÷èí + .аЧ макс где из Д AI M N (фиг. 4 ), допуска(г, что ввиду малости О М и О к (МАЕ(1=

МИН

=90, имеем

AsN = мин = M N cus(f с(„аК cosg

Радиус основания вну гренней сегментной поверхности вкладьппа

Ъ

АЕСЕ = RCS = A>O„sing =®Н — Я„акс) sin). ксн

2 sin (arctg с" ) сн СК и (AIIOHB4 ) 180 2 g АнВиОК = о

180 — 2/А В Сн = 180 о н н н — 2 arctg " — половина центральноксн

"сн

ro угла охвата недеформированного в кл адьппа, Из QFнВ,Он

ГнВн ГКВн сов(Р„ВцО сии А„Вцпн

Высота внутренней сегментной пиверхности втулки

ВвСь = псе= BèOH-СеОн-Вн Вь =

5 н н макс) " ((мнн и(c u sg ) +S с о з ((— Б м и н . ()

+ Вмак с"з демин

Из ДА ВЕСб, АеСв Rcs ( (А В Се = arctg — — = arctg ер -в,с, "св

A Св Rce

А,В

I з1п 1АвВвСЕ ° ксв), sin(arctg ---)

"cs

Так как АвОв = ВвОВ = Р.Е, то

ААрВЕОŠ— равнобедренный и высота

0 Гв делит сторону АвВ пополам,т,е, АеВб

Г В

Rce

2sin(arctg †)

Rcs

hcb

Из Д F ВЕOB находим

ГрИе FeBe сов l ГвВвС8 с" sL АвВвО

Rce

Rcs Rcs

2sin(arctg ---) cus(arctg ---)

hce hc5

Rce

35 sin(2arctg ---)

Rcs

"св

Rce кв е

45 где О(> — угол, лежащий в осесимметричной плоскости и вписанный во внутреннюю сегментную поверхность вкладыша, с вершиной в ее полюсе °

Таким образом, получено, что

iн R в

R- Rc ((sinter и

sins(e где R c(I = Raisin(g — радиус основания наружной сегментной поверхности вкладыша, образованного пересечением его наружной сферической поверхности с внутренней сферической поверхностью в тул ки, 1

Rcs

Так как 2arctg --- = 2 А В 0

Ь ееs

I (40 L ASBeA > и, обозначив, АВВВАВ а» окончательно получается, что

1612132 а 8аии+ макс — Радиус внутренней сферической поверхности наружного кольца, R1 - радиус наружной сферической поверхности внутреннего кольца

8 „„- наименьшая толщина вкладыша в его полюсе, „. — наибольшая величина гаран,тированного зазора в полюсе . 10 д - половина центрального угла

;охвата предельно деформированного, вкладыша, Всй ф и= 2 arctg — угол, лежаСИ 15 . жащий в осесимметричной плоскости и ! вписанный в наружную сегментную по верхность вкладыша, вершиной в ее ! полюсе

h <1, = 2(Raisin 2 - 41 < ) — высота 20 ( наружной сегментной поверхности вкла1

; дыша, Rt.> = R sin f - радиус основания

«и внутренней сегментной поверхности 25 вкладыша, 180 — 1)(— половина цент0 я рального угла охвата недеформированного вкладыша, фк= 2 arctg — угол, лежащий 30

RCs св в осесимметричной плоскости и вписанный во внутреннюю сегментную поверхность вкладыша, с вершиной в ее полюсе, .2ц

h с = 2R>sin 2 + Sìàïññ s мин высота внутренней сегментной поверхности вкладыша, Бмакс Б м+ 3 мщк з п 2 — наи- 40 .2Ч

« большая толщина вкладыша на пери ферии, Центры этих поверхностей лежат на оси 0 0 симметрии вкладыша,, npoxot дящей через их полюсы, например, наружный полюс наружной сферической поверхности обозначен буквой P на фиг ° 5, С боков вкладыш ограничен по ширине втулки торцовыми поверхностями 5, перпендикулярными оси вращения подшипника, и боковыми поверхностями 6, являющимися частями боковой поверхности конуса с вершиной в центре 0 и углом 2 Г при вер55 шине в осевом се чении, которые заключены между основаниями наружной и внутренней сегментных поверхностей вкладыша и торцовыми поверхностями, В подшипниках скольжения в зависимости от радиального зазора при работе под нагрузкой образуется эона контакта с центральным углом охвата о

t как правило, 90-120 .При этом наибольшее удельное давление образуется в центральной части зоны и уменьшается до минимума на ее краях. При значительной жесткости трущихся деталей уменьшение указанного угла ниже 90, при прочих равных условиях, о приводит к резкому возрастанию удельного давления, повышенному износу и к снижению несущей способности и долговечности увеличение угла свьппе

120 — к образованию ненагруженных зон в начале и конце угла охвата и, следовательно, к ограничению несущей способности подшипника, В конструкции при пружинно-упругом деформировании вкладыша этот угол может быть принят в пределах 90—

150, При выборе указанного угла следует учитывать, что с его увеличением возрастание жесткости вкладыша происходит с большей интенсивностью, чем несущая способность подшипника, поэтому можно рекомендовать средние значения угла охвата из указанных пр едел ов .

Н(есткость вкладыша может изменяться также за счет и" ìåíåíèÿ задаваемой наименьшей его толщины в полюсе и величины наибольшего гарантированного зазора, которая влияет на толщину вкладыша на периферии. Влияет на жесткость вкладыша и его ширина, ограничиваемая шириной втулки. С увеличением ширины вкладыша при неизменных других параметрах происходит более равномерное его деформиронание, более равномерное распределение внешней нагрузки по его поверхности, и следовательно, уменьшение износа и увеличение несущей способности и,чолговечности, Сборка подшипника осуществляется следующим образом, В половинах втулки 3 (фиг. 1) устанавливаются вкладыши 4 наружной. сферической поверхностью к сферической поверхности втулки 3 и закрепляются накладками 9 и винтами 8, Буртики 11 предотвращают смещение вкладыша 4 в сторону торцов втулки

3 (в плоскости фиг,2), а отгибные лапки 10 — в окружном направлении (в плоскости фиг.1).

1Ь12132

После этого половинки втулки 3 с закрепленными в них вкладышами 4 соединяются по плоскости разъема . (фиг. 1) и устанавливаются в корпусе 1, причем втулка 3 с вкладышами 4 ориентируется в корпусе 1 таким образом, чтобы оси симметрии вкладьппей, проходящие через их наружные полюсы, совпадали с линией действия внешней нагрузки. Например, в силовых цилиндрах грузоподьемных машин она совпадает с продольной осью штока, На фиг.1 стрелками показаны направления действия 15 внешней нагрузки, Подшипник работает следующим образом.

В собранном подшипнике в.ненагруженном положении (фиг. 1) оба вкла- 2щ дьппа находятся в предварительно деформированном состоянии — деформация в полюсе равна наибольшему радиальному гарантированному зазору, Такие же по величине радиальные зазоры 25 предусмотрены в этом положении между наружными полюсами вкладышей и внутренней сферической поверхностью втулки. Этому положению соответствует определенная площадь пятна кон- 3п такта вкладьппей с внутренним кольцом, что обуславливает начальную нагрузку, достижение которой начинает вызывать дальнейшую деформацию вкладышей °

После достижения начальной нагрузки и с ее дальнейшим ростом вкладыш, в сторону которого она направлена, деформируется, увеличивая кривизну своих наружной и внутренней поверхностей. При этом увеличиваются площади контакта вкладыша с внутренним кольцом и втулкой, что приводит к перераспределению и более равномерному распределению удельных цав- 45 .лений по площапкам контакта. В предельном случае внутренняя поверхность вкладыша полностью прилегает к поверхности внутреннего кольца, а наружная — к поверхности втулки обеспечивая наибольшую площадь соприкосновения трущихся поверхностей и уменьшение удельного давления иа этих поверхностях и износа.

Второй ненагруженный вкладыш во время иагружения первого будет уменьшать кривизну своих сферических поверхностей, оставаясь постоянно в ( контакте, как с внутренним кольцом, так и со втулкой. В предельном случае, когда первый вкладьпп максимально деформирован, второй - деформирован минимально, сохраняя контакт со сферической поверхностью внутреннего кольца своим внутренним полюсом и со сферической поверхностью втулки — скругленными краями боковых о поверхностей, При реверсе нагрузки происходит нагружение второго вкладыша и раэгружение первого и процесс работы и деформации вкладышей повторяется и происходит указанным способом, Выполнение скруглений на краях 7 и обеспечение плавного перехода от боковых поверхностей 6 вкладыша 4 к наружной сферической поверхности предотвращает его заклинивание в сферической поверхности втулки при деформациях. Радиус скруглений рекомендуется принимать в пределах (Оэ 2 — 0,3) Ящ к .

Выполнение вкладыша в виде упругой сферической пластины предлагаемой формы позволяет принимать его сферическим поверхностям кривизну, соответственно, изменениям внешней нагрузки, а следовательно, саморегупировать распределение нагрузки на трущиеся поверхности, автоматически выбирать их оптимальный режим работы, что приводит к улучшению триботехнических характеристик подшипника.

Конструкция обеспечивает также повышенные Пемпфирующие свойства подшипника, что важно при работе трущихся сочленений в условиях вибраций и динамических нагрузок, Все это позволяет снизить коэффициент трения и износ, повысить степень перекрытия трущихся поверхностей, общую внешнюю нагрузку, а последовательно, повысить несущую способность подшипника и его долговечность.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Сферический подшипник скольжения, содержащий корпус, охватываемую деталь с наружной сферической поверхностью, охватывающую ее разрезную втулку с внутренней сферической поверхностью и два размещенных между ними закрепленных во втулке вкладыша, расположенных .-.иаметрально противоположно относительно оси подшип1612132!

2 р СН

R эдпйн где К и К см СЬ ника> о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения несущей способности и долговечности, каждый вкладыш установлен с натягом и выполнен в виде упругой пластины со сферическими наружной и внутренней поверхностями, полюсы которых расположены на оси симметрии вкладыша.„ при этом вкладыши выполнены с увеличивающейся от центра к периферии толщиной, а радиус наружной R!, и внутренней К g сферических поверхнос-. тей соответственно определяется соотношениями и R св

R, sinoCy радиус оснований наружной и внутренней сегментных поверхностей вкладыша, соответственно, углы, лежащие в осесимметричной плоскости и вписанные соответственно в наружную и внутреннюю сегментные поверхност .: вкладыша, с вершинами в полюсах тей.

1612132

4 8

1 (лолвкение а)

Составитель А, Полинский

Редактор B,Áórðåíêîâà Техред Л.Олийнык Корректор И.Максимишинец

Заказ 3823 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Сферический подшипник скольжения Сферический подшипник скольжения Сферический подшипник скольжения Сферический подшипник скольжения Сферический подшипник скольжения Сферический подшипник скольжения Сферический подшипник скольжения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к радиальным подшипникам скольжения с самоустанавливающимися сегментами

Изобретение относится к опорным конструкциям мощных ветроэнергетических установок, а именно к самоустанавливающимся подшипниковым опорам , применяемым при воздействии одновременно осевых и радиальных нагрузок

Изобретение относится к самоустанавливающимся подшипникам скольжения (СПС)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для подвижного соединения двух звеньев какого-либо технического устройства

Изобретение относится к машиностроению и может, быть использовано для крупногабаритных тяжелонагруженных сферических опор скольжения

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в подшипниковых узлах газотурбинных двигателей

Изобретение относится к области машиностроения и используется для самоустановки осей и валов, а также в кинематических звеньях, совёршаю .щих качательное и вращательное движение

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в опорах трудномонтируемых и недемонтируемых узлов машин, а также в опорах, работающих в условиях повьш1енных перекосов валов и осей

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть применено в опорах аппаратов, работающих со смазкой

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в подшипниках скольжения турбин

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании опорно-упорных подшипников скольжения, предназначенных для работы в тяжелых условиях, например в качестве подшипников ротора паровой турбины, работающего при высоких нагрузках и частоте вращения, а кроме того, подверженного значительному нагреву

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании опорно-упорных подшипников скольжения, предназначенных для работы в тяжелых условиях, например в качестве подшипников ротора паровой турбины, работающего при высоких нагрузках и частоте вращения, а кроме того, подверженного значительному нагреву

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению

Изобретение относится к подшипникам скольжения

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирным подшипникам

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирным подшипникам

Изобретение относится к шарнирным соединениям двух объектов, а именно к системе двух объектов, шарнирно соединенных друг с другом

Изобретение относится к шарнирным соединениям двух объектов, а именно к системе двух объектов, шарнирно соединенных друг с другом
Наверх