Смазочное устройство

 

Изобретение относится к системам смазки и может быть использовано для обеспечения консистентной смазкой подшипников качения, применяемых в космической технике, в общем машиностроении, приборостроении и авиационной технике. Смазочное устройство содержит резервуары, распределительное устройство и каналы для подвода смазки, размещенные внутри вала. Распределительное устройство выполнено в виде плунжеров, симметрично расположенных с возможностью перемещения в радиальном отверстии вала и перекрывающих осевые каналы, при этом регуляторы выполнены в виде шариков, помещенных во втулку, стенки которой изготовлены из пластичного материала. Технический результат - снижение момента сопротивления. 2 ил.

Изобретение относится к системам смазки и может быть использовано для обеспечения консистентной смазкой подшипников качения, применяемых в космической технике, в общем машиностроении, приборостроении и авиационной технике. Наиболее приемлемо данное изобретение для электродвигателей-маховиков, предназначенных для длительной (3-5 лет) ориентации и стабилизации орбитальных космических летательных аппаратов.

В условиях орбитального космического полета вследствие невесомости подшипниковые узлы находятся в разгруженном состоянии, т.к. действующие силы от неуравновешенности, одностороннего магнитного притяжения и гироскопических моментов незначительны по сравнению с весом маховика, основной нагрузкой в наземных условиях. Ресурс работы подшипников электродвигателей-маховиков в этом случае определяется ресурсом работы смазки. Пополнение смазкой рабочей зоны подшипников существенно может продлить ресурс работы подшипниковых узлов.

Известно смазочное устройство (см., например, патент США №3206261 кл. 308-187, 1962), обеспечивающее автоматическую подачу смазки в подшипник по истечении определенного периода его работы, содержащее полый цилиндрический корпус, внутри которого помещается резервуар для консистентной смазки, выполненный в виде эластичной трубки с тонкими стенками. При деформации стенок резервуара поршнем смазка через отверстие в резервуаре и корпусе выдавливается в зазор между внутренним и наружным кольцами подшипника.

Для обеспечения автоматической подачи смазки в подшипник определенными дозами через заданный интервал времени в устройстве предусматриваются ограничивающие элементы из истирающего элемента, поршень начинает перемещаться дальше и следующая порция смазки выдавливается в подшипник. То же происходит после износа следующего ограничивающего элемента.

Известно также смазочное устройство (см., например, патент Франции № 2090811, кл. 16 с 33/00, НО 2К 5/00 1971) для пополнения консистентной смазки подшипников качения, содержащее герметичный резервуар, который крепится соосно валу на корпусе подшипника. На валу, вплотную к внутреннему кольцу подшипника, установлен специальный питатель, который вращается внутри резервуара и подает смазку в подшипник.

Недостатком рассмотренных устройств является то, что они создают на валу механизма дополнительный момент сопротивления вращению.

В электродвигателях-маховиках, в которых принимают специальные меры по снижению момента сопротивления, появление момента недопустимо. Поэтому такие смазочные устройства не могут быть использованы.

Предлагаемое смазочное устройство не имеет этого недостатка.

На фиг.1 и 2 изображена конструктивная схема предлагаемого смазочного устройства.

Внутри вала 1, установленного на шарикоподшипниках 4, имеется резервуар 2, заполненный консистентной смазкой и закрытый крышками 3. На валу 1 между подшипниками 4 установлена распорная втулка 5, имеющая осевые каналы, выходящие на фаску внутреннего кольца подшипника. Эти каналы соединяются с радиальными и осевыми каналами вала через кольцевую проточку 6. В исходном состоянии осевые каналы вала перекрыты плунжером 7. В распорной втулке 5 установлена втулка 8, внутри которой находится с натягом шарик 9. Для устранения неуравновешенности как в начале, так и в процессе эксплуатации, диаметрально противоположно устанавливается вторая втулка с шариком и создает как бы дублирующую систему. В качестве материала втулки, в которой находится шарик, или материала, нанесенного на внутреннюю поверхность этой втулки, могут быть пластмассы, мягкие материалы (свинец, олово и другие материалы и их сплавы), которые обладают текучестью под действием на них шариком под нагрузкой.

В качестве примера на фиг.1 приведена металлическая втулка 8, внутреннее отверстие которой покрыто тонким слоем свинца 10.

Внутренний диаметр втулки должен быть несколько меньше наружного диаметра шарика 9, чтобы при установке обеспечивался требуемый натяг.

При вращении вала на плунжер 7 и шарик 9 действует центробежная сила F_ц=m·r·ω²,

где m - масса плунжера и шарика;

r - радиус от оси вращения до центра масс плунжера и шарика;

ω - угловая скорость вращения вала.

Под действием этой силы шарик продвигается по отверстию втулки, раздвигая материал втулки. Вместе с шариком перемещается и плунжер, поочередно открывая осевые каналы в валу 1. Диаметр плунжера должен быть несколько меньше диаметра шарика. Возможно выполнение шарика и плунжера в виде одной детали, но это затрудняет их точное изготовление и требует точности изготовления сопрягаемых деталей.

На смазку также действует центробежная сила и под действием ее она выдавливается через открывшийся осевой канал, из него в радиальный канал и попадает в кольцевую проточку 6 распорной втулки, а из нее уже по осевым каналам, выполненным под углом к оси вращения, попадает в рабочую зону подшипника.

Подбирая массу шарика и плунжера, материал втулки, величину натяга между шариком и отверстием втулки, расстояние между осевыми каналами вала при заданной угловой скорости вращения вала можно определить интервал времени, через который в рабочую зону подшипника автоматически поступит очередная порция смазки.

Экспериментально установлено, что шарик диаметром ⊘ 4,480 мм при натяге 0,01 мм во втулке, внутренняя поверхность отверстия которой покрыта слоем свинца, под действием силы 40 г переместился на величину 0,5 мм за 2000 часов.

Предлагаемое смазочное устройство не требует увеличения габаритов подшипникового узла, не увеличивает массы электродвигателя, не создает дополнительного момента сопротивления вращению и автоматически подает смазку через заранее обусловленные интервалы времени в рабочую зону подшипника.

Формула изобретения

Смазочное устройство для автоматической подачи консистентной смазки в подшипники через заданные интервалы времени, содержащее резервуары, распределительное устройство и каналы для подвода смазки, размещенные внутри цапфы вала, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения конструкции и повышения экономичности, цапфа вала выполнена с радиальными каналами, распределительное устройство выполнено в виде смонтированной на наружной поверхности цапфы вала втулки с радиальными отверстиями, стенки которых выполнены из материала с высокой текучестью, симметрично расположенных в радиальном канале цапфы вала плунжеров, перекрывающих осевые каналы подвода смазки, и регуляторов перемещения плунжеров в виде шариков, размещенных в упомянутых втулках.

РИСУНКИ