Вкладыш подшипника коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: вкладыш подшипника , состоит из двух полуколец с канавкой на их внутренней поверхности и вставки в виде кольцевого сектора из антифрикционного материала, размещённой в канавке в зоне наибольшего нагружёния. п ри этом толщина кольцевого сектора 50и глубина канавки А0 выбрана из соотношения: (50 НчгД(Тр -Т0)/1 + a,j(Tp -To)., где коэффициенты линейного расширения материалов вкладыша и антифрикционного сегмента; Тр и То - рабочая и монтажная температуры вкладыша подшипника . 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 F 16 С 9/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ! Я ()q9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВОЕСФЮЗНАЯ ПАРНОЮ

ТЕАЭФЕФМ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4940230/27 (22) 27.05.91 (46) 15.12.92. Бюл. № 46 (71) Нижегородский филиал Института машиноведения им.А.А.Благонравова (72) Б.Ф.Нормухамедов и P.Ì.Ëànøèí (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1368513, кл. F 16 С 9/02, 1985. (54) ВКЛАДЫШ ПОДШИПНИКА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Сущность изобретения: вкладыш подшипника, состоит из двух полуколец с ка. Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано s onopax двига1елей вйутренйего сгорания.

Известна опора скольжения, содержащая вкладыш с канавкой подвода смазки под давлением на его рабочей поверхности, установленный с возможностью возвратновращательного перемещения посредством регулирующего элемента. размещенного в корпусе, и вкладыш выполнен в виде жестко соединенных между собой сегментов.

Недостатком устройства является то, что в условиях пусковых режимов. с увеличивающимися температурами и переменными нагрузками разница в температурных расширениях жестко связанных между собой сегментов снижает надежность опоры . скольжения. Кроме того, при большой частоте пусков снижается долговечность.

„„5IJ 1781475 А1 навкой на их внутренней поверхности и вставки в виде кольцевого сектора из антифрикционного материала, размещенной в канавке в зоне наибольшего нагружения, и ри этом толщина кольцевого сектора д, и глубина канавки Ьо выбрана из соотношен ия: д, = Н а (Тр — To)/1 + agPp — Т,), где а и ар- коэффициенты линейного рас4 ширения материалов вкладыша и антифрикционного сегмента; Тр и To — рабочая и монтажная температуры вкладыша подшипника. 4 ил, г с

Ъ °

Известна опора скольжения, содержащая корпус с расположенными в нем износостойким и антифрикционным, ъ установленным с возможностью поворота вкладышами, средства для поворота, возврата и ограничения поворота антифрикци>а Ь онного вкладыша вокруг оси, в которой обеспечивается повышение надежности и 4 ь долговечности путем снижения износа при нестационарных режимах работы за счет из- (Jl менения фрикционных характеристик поверхности трения при переходе от пускового режима к рабочему. Износ втулки снижается за счет автоматического переключения контакта вала с износостойкой поверхностью на контакт с антифрикционной поверхностью при помощи возвратной пружины и специального устройства, .

Недостатком этой опоры скольжения является малая надежность и долговеч1781475

40,до =4o ность, обусловленная возможными отказами возвратной пружины и специального устройства в условиях частых пусков и переменных по величине и направлению нагрузках, 5

Наиболее близким по технической сущностй и взятый в качестве прототипа к заявляемому является "вкладыш подшипника коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, вйполйенный в виде двух полу- 10 втулок с КЪЪЙФЬми "íà его внутренней по. верхно остй " и снабженный — двумя. устзйовле1ВЯЙ в,канавках разьемными кольцамй; выполненными из фторсодержа- щих пластмасс. 15

Недостатком вышеуказанного вкладыша подшипника является низкая надежность и долговечность при испольэовайии этого вкладыша в пусковых режимах двигателя внутреннего сгорания,. сопровождаю- 20 щихся увеличением температуры. При нерациональном подборе размеров и матерйала вкладыша и разъемных колец колебания темйературы масла вызывают либо интенсивный износ колец, либо появление, зазора между ними и валом.

Целью изобретения является повышения надежности и долговечностй путем снижения износа при пусковых режимах.

Поставленная цель достигается тем; что. во вкладыше подшипника коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, состояще«о из двух полувкладышей с канавкой на его внутренней поверхности и с размещенной в канавке вставкой, вставка установлена в на-.

=- иболее нагруженной зоне и выполнена в виде антифрикционного сегмента, толщина которого д,и глубина канавки Ао выбраны из соотношения: где a< a а - коэффициенты линейного расширения материалов полувкладыша и анти- 45 фрикционного сегмента;

Тр и То — рабочая и монтажная температуры вкладыша подшипника;

Установка вставки в наиболее нагру- женной зоне и выполнение ее в виде анти-,50

- фрикционного сегмента в соответствии с . заявляемым соотношением толщины сег- мента и глубины канавки приводит к повышению надежности и долговечности за счет увеличения минимальной толщины смаэоч- 55 ного слоя hm < в подшипнике, поскольку действующая внеаняя нагрузка уравновешивается силами давления смазочного слоя при меньшей величине эксцентриситета расположения вала в подшипнике, что следует из основных положений гидродинамической теории смазки и подтверждено специальными экспериментами. Например, сравнительные испытания подшипника со сплошной кольцевой канавкой и с канавкой нулевой глубийы в наиболее нагруженной зоне показали увеличение

hm n, в 2,5 раза. Это обусловлено затруднением вытекания смазки из наиболее нагруженйой эоны при гидродинамическом режиме. т.е. при рабочем режиме, характеризующимся высокой температурой и скоростями скольжения;

Нулевая глубина канавки формируется именно в том случае, когда толщина до сегмента и Л о глубина канавки связаны между собой заявляемым соотношением, при этом величина Ао задана заранее, По известной величине ho согласно заявляемой формуле определяется толщина сегмента до так,. чтобы величина Ь и д при

Тр были равны, т.е.

Ь = Ь, + Ь, а Pp - To) = д = д, + до . сф р - то)

А откуда " .:/ 3

d, =ь.(1 +а Г -М +a (т, -т.д

Если толщина сегмента будет меньше, чем величина до в заявляемом соотношении, то при работе подшипника канавка в наиболее нагруженной зоне не будет иметь нулевую глубину и относительный эксцентриситет расположения вращающегося вала в подшипнике, а, следовательно, и минимальная толщина смазочного слоя будет меньше, чем hmlp в случае канавки нулевой глубины, что снижает надежность работы йодшипника установленного в двигателе внутреннего сгорания при пусковых режимах. Если толщина сегмента будет больше, чем б, в заявляемом соотношении, то при разогреве подшипника сегмент будет выступать над поверхностью вкладыша в наиболее нагруженной зоне, что может привести к заклиниванию вала. Кроме того, отсутствие канавки в наиболее нагруженной зоне при пусковом режиме затрудняет подачу масла в зону трения, что также снижает надежность и долговечность подшипника из-за воэможности задиров трущейся поверхности.

Нафиг.1 представлен вкладыш подшйпника коленчатого вала двигателя внутреннеr0 сгорания, разрез; на фиг.2а — сечение наиболее нагруженной зоны вкладыша в холодном состоянии; 26 — сечение наиболее

1781,475 нагруженной зоны в рабочем состоянии; 2в Ь о (1+ п (Тр-То)) - до(1+ пф р-То)) — сечение наиболее нагруженной зоны при расширившийся сегмент 7 полностью переотсутствии антифрикционного сегмента в кроет канавку 3. При этом подача смазки в канавке, наиболее нагруженную зону осуществляет. Вкладыш состоит из двух полувклады- 5 ся за счет скорости V, а толщина слоя смазшей 1 и 2 с канавкой 3 на его.внутренней ки п* существенно больше, чем п(см. фиг.2в поверхности 4 и с размещенной в канавке 3 .и б). Увеличение h* по сравнению с h обусвставкой 5. Вставка 5 установлена в наибо- ловлено затрудненностью утечки смазки из лее нагруженной зоне 6 и выполнена в виде смазочного клина в канавку и торцы вкладыантифрикционного сегмента 7, толщийа ко- 10 ша . торого Dp, а глубина канавки Ëp, Установка айтйфрикционного сегмента

В верхней части полувкладыша 1 выпол- в наиболее нагруженной зоне, толщина коненоотверстие8дляподачисмазки,Внутри торого и глубина канавки выбираются из вкладыша размещен коленчатый вал 9, ра- заявляемого соотношения: диусом r, нагруженный усилием F и враща- 15 ющийся с угловой скоростью W.. . О „1 + а Т вЂ” Т, Вкладыш подшипника коленчатого вала + а > — Т„ работает следующим образом, Смазка через отверстие 8 под давлени- - позволит увеличи гь толщину смазочного ем подается на внутреннюю поверхность 4 20 слоя в подшипнике в 2,5 раза; уменьшить вкладыша и по канавке 3 в результате вра- потери на трение на 0,57; повысить надеж.щения вала 9 движется вдоль рабочей по- ность и долговечность работы подшипника, верхности 4 в наиболее нагруженную зону Формула и зоб рете н и я

6. Вкладыш подшипника коленчатого вала

В. холодном состоянии двигателя внут- 25 двигателя внутреннего сгорания, состояреннегосгорания, когдатемпературасмаз- щий из двух полуколец с канавкой на их ки и деталей равняется монтажной — Tp. внутренней поверхности и размещенной в толщина антифрикционного сегмента 7 рав- . канавке вставки, отличающийся тем, няется величине до, а глубина канавки 3 что, с целью повышения его надежности и равняется величине р. причем p > д». 30 долговечности путем снижения износа при

Наличие разности Üp-до облегчает подачу пусковом режиме работы, вставка выполнемасла из отверстия 8 в наиболее нагружен- на в виде кольцевого сектора из антифрикную зону 6 при пуске ДВС, т.е. низких ско- . ционного материала и размещена в зоне ростях скольжения и температуре масла.: наибольшего нагружения, при этом толщи-

При работе двигателя внутреннего сгорания 35 на кольцевого сектора до и глубина канавки в результате действия усилия F вращаю- Ь,»выбраны изсоотношения щийся с угловой скоростью W вал 9 образует смазочный клин с высоким давлением в .::- 1+а Т вЂ” Т, наиболее нагруженной зоне 6 эа счет скоро- : + а р Т» сти вращения вала9Ч - W г и вязкости 40 смазки, которая определяется рабочей тем- где а и а — коэффициенты линейного распературой Тр-То. ширейия материалов вкладыша и антифрикВ результате температурного расаиРе циойного сегмента; ния материала полувкладыша 2 и антифрик- . Тр и То — рабочая и монтажная темперационноrо сегмента 7 происходит 45 туры вкладыша подшипника. уменьшение разности Ь» - до, причем в случае выполнения равенства:

1781475

Фиг.З

Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 4265 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель

Техред M.Mîðråíòàë в) иг ф