Опора скольжения

 

0 п И С А Н И Е < 964287

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

Союз Советсник . Социалистических

Республик

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлеио11.07.79 (2! ) 2795409/25-27 с присоединением заявки,% (23) ПрнорнтетОпублнковано 07, 10.82. Бюллетень М З7

{51)М, Кл.

Р 16 С 17/02 (Ьеударстаоеый комитет

СССР ао делам кэеаретенкй и аткрыткй (5З) УДК621.822, .5(088.8) 1

Дата опубликования описания 07.10.82

Н. М. Михин, Б. Я. Сачек, М. А. Сляднев, И. р. Крагепьский, Д. М. Климов и С. A. Харламов

Л .267МI ° 3

1 ттхи,яэ",м

Институт проблем механики АН ССС (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 ) ОПОРА СКОЛЬЖЕНИЯ!

Изобретение относится к машиностроению и касается опор скольжения с компенсацией износа.

Известна опора скольжения, содержашая охватываюшую цапфу вапа втулку, 5 между которыми распопожен слой смазочного материала (11

Однако известная опора не обеспечивает автоматической, компенсации износа в процессе работы, т.е. постоянства заэо->> ра между цапфой вапа и вкладышем. В связи с этим ее несушая спософоость падает, а демпфируюшая способность, т.е. способность противостоять вибрациям и гасить их ухудшается, что приводит к

35 смещению вала относительно втулки, пони» жению точности взаимного расположения деталей опоры скольжения и резкому снижению износостойкости опоры.

Uenb изобретения - обеспечение максимапьной иэносостойкости, повышение, точности взаимного положения вала и в;улки, улучшение нссушей н демпфирую» ей способностей с обеспечением воэможности автокомпенсации износа в сопряжении.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем окватываюшую папфу вала втулку, между которыми расположен слой смазочного матери ала, цапфа вала и втулка сопряжены по посадке с гарантированным натягом, не превышаюшим предельных объемных упругих деформаций втулки в рабочих условиях.

На чертеже представлена схема предлагаемой опоры скольжения.

Опора содержит цапфу вала 1 и втупку 2, разделенные споем смазочного ма териапа. На чертежс приняты спедуюшие условные обозначения: dp - начапьный внутренний диаметр втупки; Ь - натяг сопряжения в рабочем положении устройства; Ü,a- натяг, ограниченный предепьными деформациями втулки.в рабочих условиях, 3 QQQ 3

Исходный. натяг (Ь ) такой опоры предварительно расчитывеется из спедуюших соображений. Fro минимапьная вепичина должна превышать разность температурных деформаций сопряженных детапей опо- 5 ры с тем, чтобы в ней не появипся зазор, обусловленный генерируемым в процессе . трения теппом, т,е. т1п - с (2 (2 4 1)

f0 где d - номинапьный диаметр вана (втулки);

M<,с 2 - коэффициенты пинейного расширения материапов соответственно вала и втупки;

Ы;,,Е(2- превышение над комнатной тем- пературой соответственно ва-. на и в ту пки, ко тор ое може т быть обусповпено кек темпе( ратурой внешней среды, тек и

20 температурой в зоне трения, зависящей от мощности трения (f Ð tt, где V — скорость скопь>кеция, Р— нагрузка, 25 — коэффициент трения сопряженных материепов).

Эта тел пература ресчитывается по извест-, HbIM ферл упем (1), В стационарном, т.е. установившемся режиме трения, дпя которого и предназначена, в основнол предЗО пагаемея опора, можно считать, что тел1перетуры вала и втупки одинаковы, Максимапьный натяг опредепяется тем, условием, чтобы деформация втупки (се макродеформация при посадке не вап) не, превышала бы упругой, т.е, чтобы оне не имепа остаточной деформации, что можно установить, например, по резупьтатам измерения внешнего диаметра втупки. до напрессовки и после распрессовки.

Этому усповию.удовпетворяет девпение на посадочных поверхностях, не превышающее предепа текучести (6 ) более мягкого из collðÿæåííûõ материепов.

Соглас Io решению Ламе () давление . <5 на посадочных поверхностях (Р) связано с натягом спедуютцим образом:

Ь р= —. 9, (2) д

50 где Ь, с) — относительный диел1етраль«

III. и натяг, Ю= ; коэффициент, СтМ1 С м

Е1 Е2 где:л ., I . — коэффициентI I Пуанс оНА н л1Од спи "пр гОГтн соо Гнет

Отпнт н па» мой

»;г: т им и И и те.тгй; где 3 . — наружный диаметр вана (внутренний диаметр втупки);

3„ - внутренний диаметр вапа, если вап попый (дпя сплошного вапа Д„= 0);

Д - наружный диаметр втупки.

Выполнив необходимые преобразования и учтя, что предеп текучести б попучим

5ь выражение для максимально возможного натяга в предпагаемой опоре скопьжения .3 I c -м ) — а з>

Е2

mQK L 1 Е 2 1

Таким образом, еспи относитепьный натяг в опоре находится в вышеуказанных пределах, т.е. — {,С -M „) Ñ2 М 2 j Ж 2 2 2 то такая опора будет обладать свойством автокомпенсации износа за счет объемных упругих деформаций тепе втулки.

Работа предлагаемой опоры осушествпяется обычным способом.

jlHH уменьшения кесатепьных напряже ний на поверхностях трения цепесообраэно использовать различные смазочные покрытия, которые обеспечивают попожитепьный градиент механических свойств по глубине, покапиэуя действующие касатепьные напряжения в тонком поверхностном слое и заменяя тем самым внешнее трение на границе раздела двух сопряженных поверхностей внутренним трением в спое покрытия, Дпя этих цепей годятся жидкие и ппастичные смазки, твердосмаэочные и метаппические покрытия, а также метеппоппакируюшие смазки и метаппопопил1ерные материапы. С цепью сохранения этих покрытий -на сопряженных поверхностях после сборки подшипники скопьжения такого типа спедует собирать преимущественно тепловой сборкой, т.е. с охлаждением вапа иlипи нагревом втупки в зависимости от свойств покрытия и места его нанесения.

Спедует отметить, что поскопьку макрозаэор в такого типа опорах скопьженкя

< отсутствует, то частицы износа, которые могут образовываться, например, зе счет устапостног о разрушения материапа, всетаки не могут покинуть эоку трения, 5 964 так как будучи активированными они находятся в постоянном контакте с поверхностью трения и подвержены действию разпичного рода сип притяжения (Ваи-дерВаальсовы;., сип химической связи и др.) S и таким образом продопжают участвовать в восприятии и передаче нагрузки. Это качество опора сохраняет и при повышенных температ рах, так как натяг выбран иэ усповия нераскрытия контактной эоны 10 даже в процессе работы, когда генерируется тепло трения, Предотвращение раскрытия стыка в свою очередь способствует тому, что окружающая среда, как правило, окиспитепьная, например воздух, практически не попадает в зон„ трения, а в спучае применения жидкой смазочной среды его попадание в зазор искпючено.

Следоватепьно, частицы износа не окиспяются, сОхраняя сродство с исхОдными 70 материапами, что также препятствует их уносу иэ зоны трения. Тем самым повышается характеристика фрикционной устацости материалов (параметр t ) т.е. увег пичивается копичество циклов, которое 2Ю материал способен выдержать без разрушения, и в итоге максимапьно возможно повышается износостойкость. опор скопьжения вплоть до полной их безизносно— стойкости при одновременноМ обеспеченигг.за высокой точности положения вапа в процессе работы и повышении несущей способности.

Дпя проверки работоспособности та— кой опоры скопьжения быпи ггзготовпены два одггнакоовых подшипника в виде бронзовой и латунной втупок (P 12 ф20к18), установленных с натягом методом тепповОй c6opKH (4 > 350 С) HG стапьном Mпу ф 12 мм. Чистота сопрягаемых по- @ верхностей соответствовала восьмому классу шероховатости согласно ГОСТ

27 8 г-7 3.

Матепиап вала — ст. 45 (Е = 2 к к10 кгс/мм; М „= 0,3; Q =36 кгс/мм, 11,7 10 оград "), Материал втулки: бронза БР OUC-55-5 (E=-8000-10000 кгсlмм ° >z

= 0,35; а 6 = 20-25 II clмм; й. =16,7»

° 10 град < } и латунь l 63 (EZ =

5г

= 10000 кгс/.И.г; . г.2 =- 0,35; 6в =

12 кгс/мм; ъ; — . . 0,6 град ). Смазочная среда — глицерин.

На внутренней пов *рхности каждой из втупок были выпопнены две перекрешиваS5 югци вся слгазо иь е каггаьли которые В их перекрестьи сообщались со смазочной средггг трез радггапьггос отверстие во втупк», <. Обоих торцов «т/лок по их внутрен287 6 нему диаметру быпи выпопнены раэгружаюшие фаски дпя выравнивания давпенпя посадки по дпине. Пользуясь выражением (4), учитывая, что вап сппошной (d<=0) и принимая температуры вапа и втупки равными в установившемся режиме, попучим (" +с 4 )- — - <<(Itt. z-гх,,).

Учитывая, что дпя втупки ф 12к ф20 коэффициент Cz=- 2,08 (см. выше), принимая 6, 0,75б, и допуская превышение температуры опоры скопьжения над комнатной порядка 50 С, при которой физико-механические свойства бронзы и латуни практически не меняются, предепьНо допустимые относительные натяги получим равными: дпя бронзовой втупки (1-0, 3 b ",Оа О,35) — 50» к(167-И,7) 10; 3,6 10 + — > 2,5 (О

1 для щтунной В Г7лки

" ;.9,3) 2 08 г 0,35 » —

1 Г М4 1 Ь

104 2 <Оа 50(20,6- И,7) )0 ;

29 IO — -4,5 10

b.

Поскольку номинапьдый диаметр опоры равен Д = 12 мм, то абсопютные натяги должны быть соответствегпго в цредепах, мкм: дпя бронзовой втупки

43 > h,> 3;дпя латунной втулки 35> Ь =

)5 4

Зкспериментапьная проверка работоспособности таких опор быпа проведена . с натягами, соответственно равными

20мкм (для бронзовой втупки) и 30мкм (дпя латунной втупки). Зависимости момента трения во времени имеют падаюший характер при этом момент трения уменьшается примерно на два порядка и в дальнейшем стабилизируется. Поспе ос тановки он вновь нескопько возрастает, но не до исходной вепичины и затем вновь падает до своего минимапьного значения.

Износа этих опор в усповиях испытаний практически не набпюдапось.

Предпагаемую опору наиболее целесообразно испопьзовать в усповиях действуюших эначитепьных динамических на-, грузок, например, в опорах вапков прокатных станов, жепеэнодорожных осей

It т. д. ипи в уэпах, к.которым предь287

Составитель Т. Хромова

Редактор Н. Гришанова Техред А.Бабинец Корректор A. ференц;

Заказ 7589/11 Тираж 803 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

115055, В1авввв, Ж 15, РаУшсваа ввбв, P. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, уа. Проектная, 4

7 964 явпяются жесткие требования в отношении радиапьных, смещений samos, особенно в усповиях вибраций, как,например,в шпинделях станков, гироскопических приборах и т. д. Эффект от использования изобрете-, 5 ния тем больше, чем меньше пусков н остановов приходится на него в процессе эксплуатации.

Ф ормупа изобретения

Опора скольжения, содержащая охватывающую ц.щфу вана втупку, между ко. торыми расположен слой смазочного ма тернала, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения максимальной изйосостойкости, повышения точности взаимного положения деталей опоры, упучшения несущей и демпфирующей способностей, цапфа вала и втулка сопряжены по

nocaaze с гарантированным натягом, не превышающим предельных объемных упругих деформаций втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орпов П. И. Основые конструиро вания, кн. 2, Мвв Машиностроение, 1972, с. 341-344.