Радиальный подшипник жидкостоного трения

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в металлургической, строительной, горнорудной промышленностях для обеспечения надежной и долговечной работы оборудования при значительных снижениях затрат на изготовление и эксплуатацию машин. Радиальный подшипник жидкостного трения включает втулку-цапфу (1), расположенную во втулке-вкладыше (3). На поверхности втулки-цапфы (1) сформирована система параллельных мартенситных валиков (3), которая при движении подшипника обеспечивает максимальное количество масляных клиньев, создающих гидродинамические силы поддержания втулки-цапфы. Валики (3) сформированы на втулке-цапфе (1) в виде системы параллельных валиков (3) один за другим на расстоянии L=(1,5÷3)h друг от друга, где h - ширина валика (3), выступающего над поверхностью на 0,3÷1,5 мм, в направлении, параллельном оси подшипника. Валики сформированы на втулке-цапфе (1) в виде двух систем параллельных валиков: одна за другой, в виде сетки под углом 2β=60÷120°, причем обе системы расположены симметрично относительно направления движения подшипника в эксплуатации на окружном расстоянии L1=Lcosβ друг от друга. Технический результат: создание радиального подшипника жидкостного трения с конструкцией, позволяющей создать максимально возможное количество масляных клиньев. При этом конструкция учитывает следующие условия работы: возможность кратковременной работы при малых скоростях скольжения, изменение направления нагрузки на подшипник, возможность реверсивной работы. Подшипник прост в изготовлении, долговечен и не дорогостоящий. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в металлургической, строительной, горно-рудной промышленностях для обеспечения надежной и долговечной работы оборудования (насосов, воздуходувок, компрессоров и т.д.) при значительных снижениях затрат на изготовление и эксплуатацию машин.

Известен радиальный подшипник жидкостного трения [1, стр. 228-231], широко используемый в прокатном производстве. Основные детали подшипника - стальная втулка-цапфа с зеркальной рабочей поверхностью шероховатостью 18-45 мкм и втулка-вкладыш, залитая баббитом Б83, подвергнутая алмазной расточке и доводке с окончательной шероховатостью не выше 0,8 мкм.

Недостатком данного подшипника являются высокие требования к точности изготовления с применением высокоточного станочного оборудования, что ведет к значительным затратам при изготовлении. При работе данного подшипника образуется один масляный клин, который способствует разделению поверхностей трения, поэтому подшипник плохо переносит резкие перегрузки, неустановившийся и повторно-кратковременный режимы работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сегментный радиальный подшипник [2, стр. 84]. Он состоит из комплекта независимых вкладышей (трех и более) с несимметрично расположенной опорой в корпусе, на которой они могут поворачиваться в поперечной относительно оси вала плоскости. Положение опоры выбирается сообразно направлению вращения вала, а именно: передняя, относительно вращения вала, кромка вкладыша отстоит от опоры дальше, чем задняя. Такое положение опоры обеспечивает при вращении вала со скоростями выше 3 м/с образование масляного клина и гидравлической силы поддержания между вкладышем и сопрягаемой поверхностью скольжения. Так как вкладыши устанавливаются независимо друг от друга, то и масляные клинья будут создаваться также независимо.

Недостатком данного подшипника является то, что количество независимых масляных клиньев соответствует числу вкладышей. Разрушение какого-либо масляного клина приводит к аварии всей машины. Подшипник не может работать в реверсивном режиме. Конструкция данного подшипника является сложной и дорогостоящей при изготовлении и монтаже.

Задачей изобретения является создание радиального подшипника жидкостного трения с конструкцией, позволяющей создать максимально возможное количество масляных клиньев. Причем при работе подшипника должно обеспечиваться надежное разделение поверхностей трения масляным слоем. Конструкция предлагаемого радиального подшипника должна учитывать экстремальные условия работы, а именно: возможность кратковременной работы при малых скоростях скольжения, изменение направления нагрузки на подшипник, возможность реверсивной работы. Подшипник должен быть прост в изготовлении, долговечным и не дорогостоящим.

Поставленная задача достигается тем, что радиальный подшипник жидкостного трения включает втулку-цапфу, расположенную во втулке-вкладыше, и на поверхности втулки-цапфы сформирована система параллельных мартенситных валиков, которая при движении подшипника обеспечивает максимальное количество масляных клиньев, создающих гидродинамические силы поддержания втулки-цапфы. Радиальный подшипник жидкостного трения с мартенситными валиками, сформированными на втулке-цапфе в виде системы параллельных валиков один за другим на расстоянии L=(1,5÷3)h друг от друга, где h - ширина валика, выступающего над поверхностью на 0,3÷1,5 мм, по всей поверхности втулки-цапфы от края до края, в направлении, параллельном оси подшипника. Радиальный подшипник жидкостного трения с мартенситными валиками, сформированными на втулке-цапфе в виде двух систем параллельных валиков: одна за другой, в виде сетки под углом 2β=60÷120°, причем обе системы расположены симметрично относительно направления движения подшипника в эксплуатации на окружном расстоянии L1=Lcosβ друг от друга.

Выполнение мартенситных валиков на рабочей поверхности износостойких пар трения на изделиях из конструкционных сталей известно (см. патент РФ №2486002) [3], однако такое расположение валиков возможно только для изделий, работающих в тяжелых условиях с возвратно-поступательным движением.

На фиг. 1 представлена часть увеличенного поперечного сечение радиального подшипника жидкостного трения, на фиг. 2 - втулка-цапфа радиального подшипника жидкостного трения с системой валиков, параллельной оси подшипника, на фиг. 3 - поперечное сечение радиального подшипника жидкостного трения с системой валиков, параллельной оси подшипника, на фиг. 4 - втулка-цапфа радиального подшипника жидкостного трения горизонтального исполнения с сетчатой системой валиков, на фиг. 5 - поперечное сечение радиального подшипника жидкостного трения горизонтального исполнения с сетчатой системой валиков, на фиг. 6 - втулка-цапфа радиального подшипника жидкостного трения вертикального исполнения с сетчатой системой валиков, на фиг. 7 - вид сверху радиального подшипника жидкостного трения вертикального исполнения с сетчатой системой валиков.

Втулка-цапфа 1 изготавливается из конструкционной стали, которая с натягом одевается на цапфу вала (фиг. 1). На наружной поверхности втулки-цапфы 1 созданы выпуклые валики 2 из мелкоигольчатого мартенстита с помощью быстровращающегося диска, из которых сформированы масляные карманы для удержания смазки. Валики имеют наклонные (клиновые) рабочие поверхности d, обеспечивающие гидродинамические силы поддержания при скоростях скольжения выше 2-3 м/с (жидкостное трение) и опорные поверхности с из высокотвердого материала, позволяющие сохранять износостойкость в условиях полусухого трения при малых скоростях скольжения (менее 2 м/с).

Подшипник состоит (фиг. 1): 1 - втулка-цапфа, 2 - валик, 3 - втулка-вкладыш, 4 - закаленный слой (ТВЧ) на поверхности втулки-вкладыша, между валиками пространство заполнено маслом; m - высота валика над поверхностью втулки-цапфы, m=(0,3-1,5) мм; h - ширина валика; с - опорная поверхность валика, c=(h-2d); d - длина наклонной поверхности валика, d=3-4 мм; L - расстояние по нормали между валиками (минимальное), L=(1,5÷3)h.

При создании радиального подшипника жидкостного трения с возможностью воспринимать радиальную нагрузку, систему параллельных валиков 2 формируют на рабочей поверхности втулки-цапфы 1 один за другим на расстоянии L=(1,5÷3)h друг от друга, где h - ширина валика. Ширина валика зависит от ширины диска, создающего валики. Направление валиков назначают параллельно оси подшипника (фиг. 2, 3), такое расположение системы создает максимальные гидродинамические силы поддержания. Расстояние между валиками не может быть назначено меньше, так как карман со смазочным материалом будет иметь не достаточные размеры, а также не может быть назначено больше, так как количество карманов должно быть по возможности максимальным. Длина смазочной канавки составляет 0,8 B, где B - ширина подшипника. Такой подшипник может работать при реверсивном движении.

При создании радиального подшипника жидкостного трения с возможностью работы как в горизонтальном исполнении (фиг. 4, 5), так и в вертикальном исполнении (фиг. 6, 7), две системы параллельных валиков формируют на поверхности втулки-цапфы одну за другой в виде сетки под углом 2β=60-120°, причем располагаются обе системы симметрично относительно направления движения подшипника в эксплуатации на окружном расстоянии L1=Lcosβ друг от друга. В данном случае создаются замкнутые карманы оптимальной величины как в горизонтальном, так и вертикальном направлении. Данный подшипник может работать при реверсивном движении и при любом направлении силы N, действующей на подшипник.

Подшипник работает следующим образом (фиг. 1). Перед началом работы в смазочное отверстие подшипника подают масло под давлением 150-200 КПа, которое заполняет масляные карманы между параллельными мартенситными валиками 2, после чего запускают машину вхолостую и окружную скорость подшипника доводят до значений выше 2-3 м/с. Масло, увлекаемое вращающейся втулкой-цапфой 1, затягивается в сужающийся клиновой зазор между втулкой-вкладышем 3 и наклонными бортами мартенситных валиков d, где и создаются гидродинамические силы поддержания. Втулка-цапфа «всплывает» (образует зазор) над втулкой-вкладышем, полусухое трение переходит в жидкостное трение. После этого дают нагрузку машине и технологические радиальные нагрузки полностью воспринимаются гидродинамическими силами поддержания.

При случайных чрезмерных нагрузках, а также в случае аварийных ситуаций, подшипник переходит в условия работы с полусухим трением. Опорные поверхности валиков с (фиг. 1) нагреваются, однако они могут работать до тех пор, пока не начнется структурное превращение мелкоигольчатого мартенсита трения в аустенит (это соответствует массовой температуре в 840°C) на что необходимо достаточно времени, чтобы остановить машину и предотвратить аварию.

Работа подшипника заметно стабилизируется, когда опорные поверхности с (фиг. 1) подвергают шлифовке и жидкостное трение наступает при меньших зазорах между закаленным слоем 4 втулки-вкладыша (ТВЧ) и опорными поверхностями валиков с, причем все зазоры при этом практически одинаковы.

Таким образом, достигается цель - создание радиального подшипника жидкостного трения, позволяющего создать максимально возможное количество масляных клиньев с меньшими энергетическими затратами, минимальным количеством технологических операций. Причем при работе подшипника обеспечивается надежное разделение поверхностей трения масляным слоем. Конструкция предлагаемого радиального подшипника учитывает условия работы, а именно: работу при малых скоростях скольжения, изменение направления нагрузки на подшипник, его положение в пространстве, возможность реверсивной работы.

Источники информации

1. Целиков А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. Учебник для вузов / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник, и др. 2 изд., перераб. и доп. - Москва: Металлургия, 1988. - 680 с.

2. Агернан Н.С. Детали машин. Сборник по расчету и конструированию. В 2-х книгах. Изд. 2-е испр. и доп. Книга II. / Под ред. д.т.н., проф. Н.С. Агернана - Москва: Машгиз, 1959. - 560 с.

3. Патент на изобретение №2466002 с приоритетом от 01 июня 2011 г. Заявка №2011122319. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений РФ 10 ноября 2012 г.

1. Радиальный подшипник жидкостного трения, включающий втулку-цапфу, расположенную во втулке-вкладыше, отличающийся тем, что на поверхности втулки-цапфы сформирована система параллельных мартенситных валиков, которая при движении подшипника обеспечивает максимальное количество масляных клиньев, создающих гидродинамические силы поддержания втулки-цапфы.

2. Радиальный подшипник жидкостного трения по п. 1, отличающийся тем, что мартенситные валики сформированы на втулке-цапфе в виде системы параллельных валиков один за другим на расстоянии L=(1,5÷3)h друг от друга, где h - ширина валика, выступающего над поверхностью на 0,3÷1,5 мм, по всей поверхности втулки-цапфы от края до края, в направлении, параллельном оси подшипника.

3. Радиальный подшипник жидкостного трения по п. 1, отличающийся тем, что мартенситные валики сформированы на втулке-цапфе в виде двух систем параллельных валиков: одна за другой, в виде сетки под углом 2β=60÷120°, причем обе системы расположены симметрично относительно направления движения подшипника в эксплуатации на окружном расстоянии L1=L cosβ друг от друга.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергетике, судостроении, металлургии, для обеспечения долговечной, надежной работы оборудования (турбины, компрессоры, двигательные установки, центрифуги и т.д.).
Изобретение относится к износостойким и антифрикционным покрытиям на рабочих поверхностях узлов трения. Предварительно получают стержень путем прессования и спекания состава, содержащего порошок меди, порошок политетрафторэтилена и хлорид аммония.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения износостойкости смазываемых поверхностей трения различных деталей механизмов и машин.

Изобретение относится к деревообработке, в частности к получению подшипников скольжения из древесины. Подшипник скольжения выполнен из прессованной древесины с радиальным расположением волокон и равномерной плотностью по всему сечению и содержит смазку в количестве 7-8% от массы древесины и металлическое включение.

Изобретение относится к применению CuFe2P в подшипнике скольжения или в качестве материала подшипника скольжения, причем CuFe2P представляет собой медный сплав, содержащий 2,1-2,6 мас.% Fe, 0,05-0,2 мас.% Zn, 0,015-0,15 мас.% Р, до 0,03 мас.% Pb и до 0,2 мас.% других добавок.

Группа изобретений относится к деталям скольжения двигателя внутреннего сгорания. Деталь содержит основу и нанесенное на нее термическим напылением покрытие с открытой контактной поверхностью, включающее, по меньшей мере, две фазы материала покрытия с различной прочностью, причем одна из, по меньшей мере, двух фаз материала покрытия, имеющая наименьшую прочность, углублена относительно другой или других фаз покрытия.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава с большим содержанием олова. Распыленные порошки состава Al-40Sn прессуют в брикет и спекают в инертной атмосфере при температуре 590-615°C в течение 90-30 минут.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству втулок рычажной тормозной системы рельсового пассажирского или грузового транспорта, в том числе вагонов метрополитена, эксплуатирующихся без использования смазки.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к антифрикционным покрытиям, используемым в подшипниках скольжения и других сопряженных деталей, работающих в условиях воздействия высоких температур и нагрузок, в частности к покрытиям для лепестковых газодинамических подшипников.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных узлах трения. Самосмазывающийся подшипник скольжения содержит металлическую втулку с антифрикционным полимерным покрытием, при этом на внутренней поверхности металлической втулки выполнены кольцевые канавки с профилем в виде ласточкина хвоста и в них установлены продольно замкнутые упругие элементы.

Изобретение относится к гидродинамическому подшипнику (1), предназначенному для удержания полого барабана (2), в случае необходимости деформирующегося в радиальном направлении, приводимого в движение вращения вокруг своей оси.

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии и, в частности, к устройству для производства электроэнергии из возобновляемого источника энергии, включающего шарнирное сочленение, имеющее подшипник.

Изобретение относится к триботехнике, а именно к области износостойких подшипников скольжения. .

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к компрессорным машинам (центробежные компрессоры, винтовые компрессоры, авиационные двигатели, насосы и т.п.).

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения устройств, работающих при высоких скоростях скольжения при реверсивном вращательном движении, при частых пусках и остановках.

Изобретение относится к ручным ударным инструментам, а именно к перфораторам или отбойным молоткам. .

Изобретение относится к тяговым двигателям железнодорожных локомотивов и, в частности, к подшипникам или опорам скольжения, при помощи которых тяговый двигатель частично удерживается на оси колесной пары в днище локомотива.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, где имеют место высокие окружные скорости и нагрузки, в частности в дизельных двигателях в качестве опор коленчатого вала, шатунных вкладышей, опор вала турбокомпрессора, в буксовых узлах вагонов и в других механических системах.

Изобретение относится к способам сборки подшипников скольжения различных машин. .

Группа изобретений относится к компрессору, используемому в автомобильных кондиционерах или бытовых кондиционерах, и, в частности, к спиральному компрессору. Спиральный компрессор 1 поддерживается с возможностью скольжения посредством подшипника скольжения с вращающимся валом 3, установленным в корпусе 2. Компрессор использует подшипник скольжения, образованный спеканием на металле подкладки слоя скольжения, в котором графит, имеющий высокую степень графитизации и определенную форму, диспергирован в полимере. Группа изобретений направлена на повышение долговечности и облегчение компрессора, понижение шума. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в металлургической, строительной, горнорудной промышленностях для обеспечения надежной и долговечной работы оборудования при значительных снижениях затрат на изготовление и эксплуатацию машин. Радиальный подшипник жидкостного трения включает втулку-цапфу, расположенную во втулке-вкладыше. На поверхности втулки-цапфы сформирована система параллельных мартенситных валиков, которая при движении подшипника обеспечивает максимальное количество масляных клиньев, создающих гидродинамические силы поддержания втулки-цапфы. Валики сформированы на втулке-цапфе в виде системы параллельных валиков один за другим на расстоянии Lh друг от друга, где h - ширина валика, выступающего над поверхностью на 0,3÷1,5 мм, в направлении, параллельном оси подшипника. Валики сформированы на втулке-цапфе в виде двух систем параллельных валиков: одна за другой, в виде сетки под углом 2β60÷120°, причем обе системы расположены симметрично относительно направления движения подшипника в эксплуатации на окружном расстоянии L1Lcosβ друг от друга. Технический результат: создание радиального подшипника жидкостного трения с конструкцией, позволяющей создать максимально возможное количество масляных клиньев. При этом конструкция учитывает следующие условия работы: возможность кратковременной работы при малых скоростях скольжения, изменение направления нагрузки на подшипник, возможность реверсивной работы. Подшипник прост в изготовлении, долговечен и не дорогостоящий. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх