Металлополимерный подшипник скольжения

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к подшипникам скольжения . Цель изобретения - повышение надежности металлополимерного подшипника скольжения. Металлополимерный подшипник скольжения содержит полимерную вставку, размещенную в тонкостенной металлической оболочке, наружная поверхность которой выполнена с продольными рельефными пазами. На наружной поверхности оболочки выполнены поперечные кольцевые рельефные пазы, а толщина оболочки определяется из соотношения So SbvOb/0s где 5ь - толщина стенки полимерной вставки; оь - п; дел прочности материала полимерной вставки; as - предел текучести материала оболочки. 3 ил. (Л С

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕ.СКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s F 16 С 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779893/27 (22) 09.01.90 (46) 07.05.92. Бюл, М 17 (71) Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева (72) Б.М.Силаев (53) 621,822-5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 928110, кл. F 16 С 33/20, 1982.

Трение, изнашивание и смазка, Справочник,/ Под ред. И.В.Крагельского и В.В.Алисина. — М.: Машиностроение, 1979, с.90.

Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Изд. 4-е. — M,:

Машиностроение, 1977. — с.346, с,350-351.

Патент ФРГ N 2635120, кл. F 16 С 29/02, 1981, Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам скольжения, предназначенным преимущественно для работы в среде химически активных маловязких рабочих жидкостей типа воды, керосина и др.

Известен металлополимерный подшипник скольжения, содержащий полимерную вставку, размещенную в наружной тонкостенной металлической оболочке и внутренней металлической решетке, причем наружная оболочка выполнена гладкой, а внутренняя решетка размещена в пазах рельефа полимерной вставки посредством электролитического осаждения покрытий из металла.

Недостатком подшипника скольжения является невысокая надежность, так как гладкая наружная металлическая оболочка

„„ЯЦ „„1732036 А1 (54) МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к подшипникам скольжения. Цель изобретения — повышение надежности металлополимерного подшипника скольжения. Металлополимерный подшипник скольжения содержит полимерную вставку, размещенную в тонкостенной металлической оболочке, наружная поверхность которой выполнена с продольными рельефными пазами. На наружной поверхности оболочки выполнены поперечные кольцевые рельефные пазы, а толщина оболочки определяется из соотно,„Г— шения Sp = S ab/css где Яь — толщина стенки полимерной вставки; сто — и, дел прочности материала полимерной вставки;

o> — предел текучести материала оболочки.

3 ил. не обеспечивает прочного сцепления с полимерной вставкой, а внутренняя решетка, получаемая злектролитическим осаждением на полимер, имеет также невысокое сцепление с ним и является хрупкой. При работе подшипника скольжения может происходить проворачивание полимерной вставки в гладкой наружной оболочке и выкрашивание перемычек внутренней решетки, что обусловливает повреждение подшипника и, следовательно, его невысокую надежность.

Известен также металлополимерный подшипник скольжения, содержащий полимерную вставку, размещенную в тонкостенной металлической оболочке, наружная поверхность которой выполнена с продольными рельефными пазами.

1732036

20

50

Недостатком этого подшипника скольжения являетая также невысокая надежность. Это обусловлено тем, что наружная поверхность подшипника содержит рельеф, образованный только продольными пазами, что не обеспечивает фиксации отдельных частей податливой полимерной вставки в осевом направлении. При работе подшип ника скольжения пал под действием внеш" них нагрузок и случайных вибраций может выдавливать ответные углубления вдоль оси на внутренней поверхности податливой полимерной вставки по числу продольных пазов на наружной поверхности, что приведет к усилению вибраций и повреждению подшипника скольжения, Кроме того, известные технические решения е содержат рекомендаций о выпал;нении размеров одного из основных элементов конструкции — толщине металлической оболочки, которая существенно определяет надежность металлополимерного подшипника скольжения, Так, неправильно выбранная малая толщина оболочки и в зависг.. осги or нее назначенные глубина пазов рельфера и их радиус не обеспечат прочностных свойств подшипника, так как при выполнении операций получения пазов методом давления мо;кет наступить разрыв стенки оболочки, это же может произойти и

nри монтаже подшиi1ника в корпус машины, а также в процессе его работы; при больших указа ных размерах прочностные показатели могу1 с иэиться вследствие перенаклепов материала оболочки и повышенных деформаций ее в местах перегибов, а также иэ-эа перожэтия материала полимерной вставки при получении элементов подшипника обработкой давлением, Целью изобретения является повышение надежности металлополлмерного подшипника скольжения.

Поставленная цель достигается тем, что у металлоиолимерного подшипника скольжения, содержащего -олимерную вставку, размещенную в тонкостенной оболочке, наружная поверхность которой выполнена с продольными рельефными пазами, на наружной поверхности оболочки выполнены поперечные кольцевые рельефные пазы, а толщина оболочки определяется из соотнои шен я

s, = Яь ab/è., (1) где Sb — толщина стенки полимерной вставФ ки;

ОЬ вЂ” п редел п роч ности материала полимерной вставки; (т — предел текучести материала оболочки, На фиг, 1 изображена конструктивная схема опорного (радиального) подшипника скольжения; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3- сечение Б-Б на фиг. 1.

Металлополимерный подшипник скольжения состоит иэ вкладыша, установленного в корпус 1 и содержащего полимерную вставку 2, размещенную в тонкостенной металлической оболочке 3. Вставка 2 выполнена из антифрикционного полимера, например из фторопласта, оболочка 3 — из сплава металлов, способного подвергаться обработке методом давления, например из латуни. На внешней поверхности вставки и оболочки выполнен рельеф, образованный поперечными кольцевыми пазами 4 и продольными пазами 5 и выступами — гофрами

6, заполненными полимером вставки 2

Вкладыш по вершинам гофр 6 установлен в корпус 1 по посадке с натягом, с валом 7 вкладыш сопряжен по посадке с обычно рекомендуемым зазором. Канал 8 служит для подвода смазочного масла в пазы 4 и 5, откуда масло на смазку трущихся поверхностей подшипника попадает через канал 9 и камеру 10, расположенные в области минимального движения давления, т.е. противоположно от зоны, где возникает максимальное гидродинамическое давление, обусловленное действием внешней нагрузки Fr, Бортики

11 и 12 оболочки 3 служат ограничителями деформаций вставки 2 с торцов.

Основные размеры конструктивных элементов металлополимерного подшипника скольжения (фиг. 1 — 3) выбраны на основании следующих соображений.

Толщина стенки полимерной вставки Sb выполнена равной (0,09 — 0,15) диаметра отверстия подшипника d, что обусловлено соображениями прочности и достаточности теплоотвода. Укаэанная величина получена на основании следующего. Толщина стенки вставки между пазами (фиг.1 — 3) состоит из минимально необходимой по прочности полимера толщины перемычки $П и глубины паза h, т,е. Sb = Ял + h. Минимально необходимая по прочности и обеспечению достаточного теплоотвода толщина гладкой беэ рельефа стенки вставки составляет (0,05-0,08)d, Приняв эту толщину для нашего случая в качестве толщины перемычки $ и приплюсовав обоснованную ниже глубину канавок и, получим указанную толщину стенки полимерной вставки Sb = (0,090,15)0. Полученная величина Sb обеспечивает и повышенную прочность и улучшенный теплоотвод. Для гладкой беэ рельефа вставки увеличивать толщину ее стенки сверх указа нного выше (0,05-0,08)dà не рекомендуется из-за ухудшения теплового

1732036 режима подшипника вследствие низкой теплопроводности полимера. В нашем случае увеличение толщины стенки между пазами рельефа на величину, равную глубине паза h, повышая прочностные характеристики вставки, не приводит к ухудшению теплового режима подшипника, а наоборот улучшает его за счет лучшего теплоотвода из полимера в плотно прилегающую по всему периметру вставки металлическую оболочку и далее через масло, циркулирующее по пазам рельефа, в корпус машины, Толщина металлической оболочки Sp выбрана на основании того, чтобы при изготовлении металлополимерного вкладыша при получении пазов и других элементов методом давления (например, путем обкатки или эавальцовки) не происходит разрыв стенки оболочки. Это может иметь место, например, при неправильно выбранной малой ее толщине как при изготовлении, так и при монтаже вкладыша в корпус машины, а также при работе; при большой толщине оболочки могут иметь место перенаклепы ее материала, растрескивание поверхности оболочки из-за невозможности проводить отжиг.ее в собранном с полимерной вставкой виде, а также пережатие материала полимерной вставки и повреждения ее. На основании изложенного толщина металлической оболочки Sp должна быть такой, чтобы исключались вышеназванные явления, т.е. чтобы деформирование оболочки при получении пазов рельефа происходило без значительного упрочнения, т.е. без наклепа и растрескивания стенки, а пластические деформации ее, вызывающие утонение, были бы минимальными, Согласно теории обработки металлов давлением указанные условия деформирования при изгибе стенки оболочки можно реализовать в первом приближении при усилии на обкатном ролике, вызывающем изгибающий момент М для единицы ширины заготовки, равный

M =P< S о14, (2) где P — коэффициент, учитывающий деформированное состояние; оз — предел текучести материала оболочки.

С другой стороны, усилие обкатного ролика и создаваемый им изгибающий момент не должны вызывать деформирования стенки вставки; указанные усилия должны быть такими, чтобы только изогнуть стенку оболочки по заранее выполненным пазам рельефа вставки и плотно прижать ее. Исходя ия этого услдвия и на основании уравнения (2), можно записать соотношение сгэ S p =rrb S 3 (3) где Ob — предел прочности полимера.

Из решения уравнения (3) иояучаем зависимость (1): Яо - Sb Оь10в

Величина радиуса r пазов рельефа определена на основании того, что при получении пазов методом давления должно быть обеспечено условие отсутствия заметной деформации в местах перегибов, т.е. заметного уменьшения толщины оболочки Sp в указанных местах. Это условие выражается в виде r/S p < 2. Следовательно, для радиуса r пазов рельефа можно записать r > 2 Sp. При этом верхнюю границу радиуса rможно определить,,исХОДЯ из условиЯ, чтОбы на наружной поверхности по выступам рельефа (фиг.3) при изготовлении получались площадки, обеспечивающие силу сцепления подшипника с корпусом, исключающую проворот подшипi KB при Работе.

Глубина пазов рельефа h выбрана равной (0,50-0,90) Sp, Верхний предел выбранного диапазона обусловлен тем, чтобы при получении пазов рельефа обработкой давлением не возникало резких перегибов и деформаций в местах перехода от цилиндрической поверхности оболочки к краям пазов. Так, при h > 0,90 Sp, уже при h = 1,00 Sp, на краях пазов из геометрических условий

О

35 образуются резкие перегибы под углом 90 ° при этом создаются условия выполнения вышеприведенной закономерности r/Sp < ..2, т,е. условия возникновения существенных пластических деформаций, приводящих

40 к заметному уменьшению толщины оболочки в местах перегибов и, следовательно, к возможным разрывам ее. Нижний предел вышеуказанного диапазона выбран исходя из условий образования таких гофр оболоч45 ки которые бы надежно удерживали полимерную вставку от проворота при перегрузках подшипника скольжения, например, при пусках и остановах, и, следовательно, предотвращали бы вставку от повреждений.

Реализация технического решения дает повышение надежности металлополимерного подшипника скольжения, которое обеспечивается как при изготовлении за

55 счет выбора оптимальной толщины металлической оболочки, так и при работе эа счет выполнения на наружной поверхности оболочки поперечных кольцевых рельефных пазов, образующих с продольными пазами сложную рельефную поверхность.

1732036

В процессе работы подшипник скольжения испытывает действие статических и гидродинамических нагрузок от воздействия внешней силы Fr и сил трения. При этом материал полимерной вставки 2 находится в сложном напряженном состоянии, которое обусловливает как общую, так и местную деформацию вставки, а также стремится вызвать перемещение. Причинами, препятствующими появление недопустимых деформаций полимерной вставки 2 и ее смещение, являются поперечные кольцевые рельефные пазы 4, которые в совокупности с и родольными пазами 5 обеспечивают фиксацию одновременно как всей вставки в целом, так и отдельных ее часгей соответственно в осевом и в тангенциальном (окружном) направлениях. Да° лее, рельеф, образованный на внешней поверхности Bt ëàäûøà кольцевыми и продольными пазами 4 и 5, представляет собой чередующиеся между собой в разных направлениях выступы и впадины (фиг.1). Каждый из выступов между каждой соседней парой впадин наружной поверхности вкладыша образуют упругоэластичные единичные составные балочки (элементы), совокупность которых в целом обеспечивает при работе повышение демпфирующих свойств подшипника. При этом эффект повышенного демпфирования проявляется как за счет повышенной податливости указанных упругоэластичных составных единичных элементов, так и за счет трения

4 3 между. слоями металла и полимера при микросмещениях в укаэанных единичных элементах. Кроме того, система вэаимосвязанных между собой пазов 4 и 5

5 на наружной поверхности вкладыша позволяет организовать непрерывную прокачку смазочной среды, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от подшипника скольжения через наружную развитую по-.

10 верхность и дополнительное демпфирование колебаний, обусловленное наличием жидкости в системе взаимопересекающихся, т.е. взаимно связанных между собой пазов.

15 Формула изобретения

Металлополимерный подшипник скольжения, содержащий полимерную вставку, размещен ную в тон косте н ной металл ической оболочке, наружная поверхность кото20 рой выполнена с продольными рельефными пазами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности подшипника скольжения, на наружной поверхности оболочки выполнены поперечные кольцевые

25 рельефные пазы, а толщина оболочки определяется из соотношения

Зо = Sb Ь /а, где Яь — толщина стенки полимерной вставки; аЬ вЂ” предел прочности материала полимерной вставки; аз — предел текучести материала оболочки.

1732036

Фиг. 3

Составитель Б.Силаев

Редактор В,Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор Л.Палий

Заказ 1568 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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