Радиальный подшипник скольжения

 

Изобретение относится к узлам машин. Радиальный подшипник скольжения содержит вмонтированную с натягом в корпус втулку. Наружная и внутренняя поверхности втулки выполнены каждая в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой образована одинаковыми дугами, соединенными концами, выпуклостью направленными наружу от оси втулки при совпадении углового положения дуг наружной и внутренней цилиндрической поверхностей, причем каждая дуга из образующих направляющую наружной цилиндрической поверхности выполнена с радиусом, превышающим радиус описанной вокруг диаметрального сечения наружной цилиндрической поверхности окружности с радиусом, превышающим радиус отверстия в корпусе, а каждая дуга из образующих направляющую внутренней цилиндрической поверхности выполнена с радиусом, превышающим радиус вписанной в диаметральное сечение внутренней цилиндрической поверхности окружности. Изобретение направлено на создание конструкции подшипника с полимерной втулкой, где за счет особой формы втулки достигается уменьшение толщины стенки при обеспечении равных с толстостенной втулкой усилий натяга при монтаже в отверстие корпуса и создании высоких напряжений сжатия вблизи поверхностей трения, что существенно повышает надежность подшипника. 3 ил.

Изобретение относится к узлам машин, более конкретно - к радиальным подшипникам качения, содержащим полимерную втулку, и предназначено для использования преимущественно в массовом производстве в трансмиссиях автомобилей.

Известно техническое противоречие, имеющее место для радиальных подшипников скольжения, содержащих полимерную втулку, установленную в корпус и предназначенную для уменьшения трения в паре вал-втулка. С одной стороны, чтобы обеспечить технологичность сборки и устанавливать втулку за счет натяга, учитывая, что модуль упругости полимера примерно в 15 раз меньше, чем у стали, приходится выполнять втулку толстостенной. С другой стороны, толщину стенки полимерной втулки необходимо принимать минимальной для улучшения теплопередачи через стенку втулки от поверхностей трения в тело корпуса, учитывая при этом низкий коэффициент теплопередачи полимера.

Известен наиболее близкий по технической сущности, принятый в качестве прототипа, радиальный подшипник скольжения, содержащий вмонтированную с натягом в корпус полимерную втулку, причем в известном подшипнике втулка с одного конца выполнена со скосом на внутренней поверхности, с другого конца - со скосом на наружной поверхности. Втулка выполнена толстостенной, чтобы обеспечить радиальный натяг при монтаже ее в корпусе (авторское свидетельство СССР N 508603, кл. F 16 C 33104, 1976).

В известном подшипнике полимерную втулку выполняют толстостенной для обеспечения должной величины натяга при монтаже.

Ввиду толстостенности возникающие сжимающие напряжения в материале втулки имеют локализацию у внешней поверхности втулки, прилегающей к поверхности отверстия корпуса, и ввиду значительной толщины втулки вблизи рабочей поверхности втулки напряжения сжатия практически отсутствуют, что не способствует повышению работоспособности втулки ввиду отсутствия наведенных сжимающих напряжений, предотвращающих, как известно, образование и развитие усталостных трещин.

Ввиду толстостенности втулки ухудшен теплообмен, т.е. затруднена теплопередача от поверхностей трения через стенку втулки в тело корпуса для его последующего рассеивания, т.о. практически невозможно применение известного подшипника в качестве тяжелонагруженного и ответственного, например, в трансмиссиях автомобилей.

Выполнение втулки толстостенной существенно увеличивает габариты подшипника, что также является недостатком, поскольку не позволяет использовать известный подшипник в пространственно стесненных узлах, например, в трансмиссиях автомобилей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции подшипника с полимерной втулкой, где за счет особой формы втулки достигается многократное уменьшение толщины стенки (что обеспечивает хороший теплоотвод, возможность использования в пространственно стесненных узлах) при обеспечении равных с толстостенной втулкой усилий натяга при монтаже в отверстие корпуса (что обеспечивает технологичность сборки) и создании высоких напряжений сжатия вблизи поверхности трения (что обеспечивает предотвращение возникновения и развития трещин в результате усталости материала, что существенно повышает надежность подшипника и позволяет использовать его в ответственных узлах, например, в трансмиссиях автомобилей).

Решение поставленной задачи, предлагаемое заявителем, заключается в том, что в радиальный подшипник скольжения, содержащий вмонтированную с натягом в корпус полимерную втулку, введены отличительные признаки, а именно наружная и внутренняя поверхности втулки выполнены каждая в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой образована одинаковыми дугами, соединенными концами и выпуклостью направленными наружу от оси втулки при совпадении углового положения дуг наружной и внутренней цилиндрических поверхностей, причем каждая дуга из образующих направляющую наружной цилиндрической поверхности выполнена с радиусом, превышающим радиус описанной вокруг диаметрального сечения наружной цилиндрической поверхности окружности с радиусом, превышающим радиус отверстия в корпусе, а каждая дуга из образующих направляющую внутренней цилиндрической поверхности выполнена с радиусом, превышающим радиус вписанной в диаметральное сечение внутренней цилиндрической поверхности окружности.

Предлагаемый подшипник за счет новой формы втулки обретает новые свойства, а именно: образующие втулку две цилиндрические поверхности описанных выше профилей и указанных относительных размерах обеспечивают при монтаже в отверстие корпуса круглого сечения сжатие дуговых участков по принципу работы на сжатие арочной балки и после монтажа обретение внутренним отверстием во втулке правильной круглой формы, так что прочностные и упругие свойства полимера используются по всему объему втулки в полной мере для получения натяга, что гарантирует прочность соединения втулки с корпусом, позволяя обойтись тонкостенной втулкой и тем не менее получить значительный натяг и закреплять втулку только за счет последнего, тем самым обеспечить технологичность сборки и возможность использования в пространственно стесненных узлах. Использование прочностных и упругих свойств по всему объему полимера при работе последнего на сжатие по принципу работы на сжатие арочной балки позволяет выполнить втулку весьма тонкостенной, например, со стенкой 1,5 мм при диаметре 30 мм (и тем не менее закреплять в корпусе только за счет натяга), что гарантирует при весьма плотном прилегании к поверхности отверстия в корпусе отличный теплоотвод. Сжимающие напряжения, наводимые во всем объеме полимера, работающем исключительно на сжатие со значительными величинами напряжений, обеспечивают предотвращение появления и раскрытия усталостных трещин и тем самым гарантирует многократное увеличение срока службы подшипника в целом.

На фиг. 1 изображен общий вид подшипника.

На фиг. 2 изображена отдельно полимерная втулка в диметрии.

На фиг. 3 представлен отдельно общий вид втулки.

Радиальный подшипник скольжения содержит вмонтированную в корпус 1 с натягом полимерную втулку 2. Наружная 3 и внутренняя 4 поверхности втулки выполнены каждая в виде цилиндрической поверхности, у которой направляющая 5 образована одинаковыми для каждой в отдельности цилиндрической поверхности дугами 6, 7 (соответственно для наружной и внутренней поверхности), соединенными концами. Количество дуг 6, 7 выбирают конструктивно, исходя из линейной длины дуги. Дуги 6, 7 выпуклостью направлены наружу от оси втулки 2 при совпадении углового положения дуг 6, 7 наружной и внутренней цилиндрических поверхностей.

Каждая дуга 6 из образующих направляющую наружной цилиндрической поверхности выполнена с радиусом 8, превышающим радиус 9 описанной вокруг диаметрального сечения наружной цилиндрической поверхности окружности 10. Центр О₁ (поз.11) дуги 6 расположен на биссектрисе центрального угла дуги 6, проходящей через центр О₂ (поз.12), описанной окружности 10, и на расстоянии от центра О₁ (поз. 12), равном удвоенной величине разницы величин радиусов 8 и 9, из которых один - радиус 8 дуги 6, а другой - радиус 9 описанной окружности 10. Радиус 9 описанной окружности 10 превышает радиус 13 отверстия в корпусе 1.

Каждая дуга 7 из образующих направляющую внутренней цилиндрической поверхности выполнена с радиусом 14, превышающим радиус 15 вписанной в диаметральное сечение внутренней цилиндрической поверхности окружности 16. Центр О₃ (поз. 17) дуги 7 расположен на биссектрисе центрального угла дуги 7, проходящей через центр О₂ (поз. 11), вписанной окружности 16, на расстоянии от последнего О₃О₂, равном разнице величин радиусов, из которых первый - радиус 14 дуги 6, 7, другой - радиус 15 вписанной окружности 16.

Толщину стенки втулки 2 выбирают конструктивно, исходя из того условия, что дугообразные части втулки 2 после монтажа в отверстие корпуса 1 и приложения усилия сжатия по линиям, соответствующим концам дуг 6, работают по принципу арочной балки, т.е. имеют место исключительно напряжения сжатия, причем по всему сечению материала, т.е. он весь работает полностью, обеспечивая должный натяг при минимальном количестве материала, т.е. минимальной толщине стенки.

Формула изобретения

Радиальный подшипник скольжения, содержащий вмонтированную с натягом в корпус полимерную втулку, отличающийся тем, что наружная и внутренняя поверхности втулки выполнены каждая в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой образована одинаковыми дугами, соединенными концами, выпуклостью направленными наружу от оси втулки при совпадении углового положения дуг наружной и внутренней цилиндрической поверхностей, причем каждая дуга из образующих направляющую наружной цилиндрической поверхности выполнена с радиусом, превышающим радиус описанной вокруг диаметрального сечения наружной цилиндрической поверхности окружности с радиусом, превращающим радиус отверстия в корпусе, а каждая дуга из образующих направляющую внутренней цилиндрической поверхности выполнена с радиусом, превышающим радиус вписанной в диаметральное сечение внутренней цилиндрической поверхности окружности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3