Подшипник скольжения для работы при знакопеременных нагрузках

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям машин. Подшипник скольжения для работы при знакопеременных нагрузках содержит на поверхности трения кольцевые и продольные канавки для снабжения смазкой поверхности трения. Канавки выполнены в виде сетки с расположением кольцевых канавок по длине подшипника с шагом, равным от длины подшипника, и продольных канавок с шагом по окружности, равным углу 15÷30°. Ширина канавки составляет от длины подшипника, а площадь, занятая канавками, - 20÷30% от общей несущей поверхности трения подшипника. Технический результат - снижение образования усталостных трещин и повышение износостойкости подшипника скольжения при знакопеременных нагрузках. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям машин.

При длительном нагружении подшипника скольжения переменными по направлению усилиями на поверхности трения возникают усталостные трещины, переходящие в дальнейшем в сетку трещин. Появление сетки трещин приводит к преждевременному износу и разрушению подшипника скольжения (см./1/). Длительность работы подшипника зависит от многих факторов, в том числе и от наиболее рационального конструирования канавок для снабжения поверхности трения смазкой.

Известна конструкция подшипника скольжения с перекрестной ромбической формой канавок для пластичной смазки и с двумя по торцам кольцевыми канавками, называемыми жировыми (см./2/, с.353, рис.692, вид М).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного подшипника скольжения, относится нерациональная ромбическая форма канавок, которая при наличии острых углов создает неравномерные нагрузки, при этом площадь, занятая канавкам, составляет около пятидесяти процентов от общей несущей поверхности трения, что ослабляет несущую способность подшипника. Затруднена равномерная подача пластичной смазки через центральное отверстие на поверхность трения.

Известна конструкция подшипника скольжения с восемью продольными канавками и двумя жировыми, применяемая при колебательном движении с малой амплитудой (см./2/, с.353, рис.692, вид И). Такая конструкция ослабляет несущую поверхность трения на величину до 38%.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относится то, что подача смазки через отверстие в продольную канавку не обеспечивает равномерной смазки всей поверхности трения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является подшипник скольжения с пересечением восьми продольных канавок тремя кольцевыми (см./2/, с.376, табл.35, эскиз 11), принятый за прототип. Такая конструкция позволяет лучше снабжать смазкой поверхность подшипника, однако площадь, занятая канавками, составляет до 40% от общей несущей поверхности трения, что значительно ослабляет последнюю в связи с принятыми нормативами на ширину канавок (см./3/).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании прототипа, относится нерациональное распределение площади, занятой канавками, и площади несущей поверхности трения подшипника скольжения.

Сущность изобретения в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении образования усталостных трещин и повышении износостойкости подшипника скольжения при знакопеременных нагрузках. Указанная задача решается за счет достижения технического результата при осуществлении изобретения, заключающегося в обеспечении разгрузки подшипника от избыточной энергии, вызывающей начало деформационных процессов с образованием на поверхности трения усталостных трещин.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в подшипнике скольжения, содержащем продольные и кольцевые канавки для смазки поверхности трения, канавки выполнены в виде сетки с расположением кольцевых канавок по длине подшипника с шагом, составляющим от до от длины подшипника и продольных канавок с шагом по окружности, равным углу от 15 до 30°, с шириной канавки, составляющей от до от длины подшипника. При этом площадь, занятая канавками, составляет от 20 до 30% от общей несущей поверхности трения.

Анализ уровня техники позволяет установить, что не обнаружен аналог, идентичный заявленному изобретению, а сравнение с прототипом как наиболее близким по совокупности признаков аналогом позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных решений о целью выявления совпадающих с отличительными от прототипа признакам заявленного изобретения показал, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из него не выявляется влияние предписываемых изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан подшипник скольжения в продольном разрезе, на фиг.2 - вид А.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

На поверхности трения подшипника скольжения канавки для смазки поверхности трения выполнены в виде сетки с пересечением продольных сквозных канавок 1 кольцевыми канавками 2, центральное отверстие 3 для подачи смазки и кольцевой канал 4. Ширина канавок, равная двум радиусам канавки, составляет от до от длины подшипника L. При отношении длины подшипника к диаметру, равном единице в подшипнике длиной 50 мм ширина канавки составляет 1 мм, а в подшипнике длиной 100 мм - соответственно 2 мм. Такая ширина канавок позволяет увеличить количество кольцевых канавок 2 при шаге t, равном от до от длины подшипника L, и продольных канавок I при шаге по окружности, равном углу α от 15 до 30°, то есть повысить частоту их расположения в 4÷5 раз по сравнению с прототипом.

Подшипник скольжения работает следующим образом. Пластичная смазка подается в подшипник скольжения пресс-масленкой через продольные канавки 1 при длине подшипника до 50 мм или через центральное отверстие 3 при длине подшипника более 50 мм с увеличенным в размерах кольцевым каналом 4. Поверхность трения делится на более мелкие по сравнению с прототипом ячейки продольными 1 и кольцевыми 2 канавками, приближающимися по форме к сетке усталостных трещин, что способствует более эффективному снабжению смазкой и охлаждению и позволяет сохранить механические свойства антифрикционного материала подшипника скольжения. Отработанная смазка совместно с продуктами износа удаляется через противоположные продольные канавки 1. Такая сетка канавок выполняет роль разгружающих компенсаторов при сдвиговых деформациях, возникающих при длительных знакопеременных усилиях, и способствует рассеиванию избыточной энергии, не допуская накопления ее до критического состояния, вызывающего начало деформационных процессов с образованием усталостных трещин.

Подшипники скольжения по заявляемому изобретению были изготовлены из графитизированной стали и испытаны в условиях эксплуатации в узлах трения верхних шарниров подбивочных блоков при подбивке железнодорожного пути выправочно-подбивочно-рихтовочными машинами с амплитудой колебания 2,5 мм и частотой 40 с^-1. Испытания показали высокую износостойкость и безотказность при наработке более 200 км подбитого пути.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в узлах трения и позволит в отдельных случаях заменить подшипники качения;

- подтверждена возможность осуществления изобретения с помощью описанных в заявке средств;

- изобретение способно обеспечить достижение вышеуказанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Библиографические данные источников информации

1. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1989, с.120.

2. Орлов П.И. Основы конструирования. 2 книга. М.: Машиностроение, 1988, с.353, 376.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т.2. М.: Машиностроение, 1981, с.41.

Подшипник скольжения для работы при знакопеременных нагрузках, содержащий на поверхности трения кольцевые и продольные канавки для снабжения смазкой поверхности трения, отличающийся тем, что канавки выполнены в виде сетки с расположением кольцевых канавок по длине подшипника с шагом, равным 1/7÷1/10 от длины подшипника, и продольных канавок с шагом по окружности, равным углу 15÷30°, причем ширина канавки составляет 1/40÷1/50 от длины подшипника, а площадь, занятая канавками, 20÷30% от общей несущей поверхности трения подшипника.