Подшипник тяжело нагруженного узла трения

Изобретение относится к области машиностроения. Подшипник тяжелонагруженного узла трения содержит внутреннее и наружное кольца, между которыми расположены цилиндрические ролики. На внешней поверхности наружного кольца подшипника установлен теплоотводящий элемент с выведенной из корпуса буксы охлаждающей поверхностью. Доля охлаждающей поверхности теплоотводящего элемента θ^* принадлежит интервалу . Технический результат: повышение безопасности движения поездов за счет предупреждения излома осей колесных пар путем исключения отказов подшипников. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения.

Широкое распространение подшипники качения получили в буксах и других тяжелонагруженных узлах трения подвижного состава.

Известные роликовые подшипники [1], состоящие из внутреннего и наружного колец, между которыми расположены тела качения, воспринимают в основном радиальную нагрузку и частично осевую (при движении в кривой).

В случае смазочного голодания (в зимних условиях, после длительных стоянок или недостатка смазки) происходит нагрев рабочих поверхностей вплоть до заклинивания тел качения.

В качестве прототипа принят задний роликовый подшипник буксового узла колесной пары [2] железнодорожного подвижного состава, содержащий внутреннее и наружное кольца, между которыми расположены цилиндрические ролики.

При работе подшипника в точке рабочего контакта деталей при смазочном голодании происходит повышение температуры и рост температурных деформаций, ведущих к заклиниванию роликов, провороту внутреннего кольца, а с ним - и отвалу шейки оси колесной пары.

Изобретением решается задача повышения безопасности движения поездов за счет предупреждения излома осей колесных пар путем исключения отказов подшипников.

Для этого в заявляемом подшипнике тяжелонагруженного узла трения, содержащем внутреннее и наружное кольца, между которыми расположены цилиндрические ролики, согласно изобретению на внешней поверхности наружного кольца подшипника установлен теплоотводящий элемент с выведенной из корпуса буксы охлаждающей поверхностью, при этом доля охлаждающей поверхности теплоотводящего элемента θ^* принадлежит интервалу .

Для определения доли охлаждающей поверхности теплоотводящего элемента воспользуемся уравнением, описывающим охлаждение тела с неоднородной поверхностью.

Пусть Т - температура, T=T(t);

Т_ср - температура окружающей среды;

Т_н - температура в начальный момент времени.

Известно, что

где α - коэффициент, определяемый экспериментально.

Тогда, для тела с неоднородной поверхностью имеем

где θ^* - доля охлаждающей поверхности;

при θ^*=0, θ^*=1 мы имеем однородную поверхность

Отсюда

Интегрируя данное уравнение и используя начальное условие, будем иметь

Перейдем к безразмерным переменным по формулам

Тогда для безразмерной температуры будем иметь

Для реально существующих узлов основным материалов является сталь, а теплоотводящий элемент состоит из меди, то принимаем, Т_ср=20°С, T_н=200°С, получим следующую зависимость доли охлаждающей поверхности от температуры:

Анализ графика показывает, что θ^*, обозначающее долю охлаждающей поверхности, принадлежит интервалу

Сущность изобретения поясняется графически.

На чертеже показано применение теплоотводящего элемента для внутреннего роликового подшипника буксового узла, где приняты следующие обозначения:

1 - колесо; 2 - шейка оси; 3 - наружное кольцо внутреннего роликового подшипника; 4 - корпус буксы; 5 - теплоотводящий элемент.

Для снижения температуры наружного кольца роликового подшипника 3 при смазочном голодании теплоотводящий элемент 5 устанавливается в пазу корпуса буксы 4 снаружи наиболее нагруженной и нагреваемой поверхности наружного кольца. Последнее или предотвращает заклинивание роликов или увеличивает время заклинивания, что позволяет своевременно диагностировать неисправность и предотвратить чрезвычайное происшествие.

Используемая литература

1. Спришевский А.И. Подшипники качения. М.: Машиностроение, 1968. - 632 с.

2. Трестман Е.Е., Лозинский С.Н., Образцов В.Л. Автоматизация контроля буксовых узлов в поездах. М.: Транспорт, 1983. - 352 с.

Подшипник тяжело нагруженного узла трения, содержащий внутреннее и наружное кольца, между которыми расположены цилиндрические ролики, отличающийся тем, что для предупреждения излома шейки оси колесной пары, перегрева и последующего заклинивания роликового буксового подшипника в случае его смазочного голодания на внешней поверхности наружного кольца подшипника установлен теплоотводящий элемент с выведенной из корпуса буксы охлаждающей поверхностью, при этом доля охлаждающей поверхности теплоотводящего элемента θ^* принадлежит интервалу .