Способ восприятия радиальной нагрузки при вращении и подшипник скольжения по этому способу

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к узлам трения скольжения, и может быть использовано в конструкции радиальных подшипниковых опор. Предлагается способ восприятия радиальной нагрузки при вращении, который заключается в установке между коаксиальными цилиндрическими поверхностями (2, 4), совершающими вращательное движение относительно друг друга и общей оси, по меньшей мере, одного полимерного волнообразного кольца (5). При этом кольцо (5) находится в упруго сжатом состоянии относительно цилиндрических поверхностей. Также предлагается подшипник скольжения, в котором реализован данный способ. Подшипник состоит из корпуса (1) и втулки (3), между коаксиальными цилиндрическими поверхностями (2, 4) которых установлено, по меньшей мере, одно полимерное волнообразное кольцо (5). При этом кольцо (5) находится в упруго сжатом состоянии относительно цилиндрических поверхностей. Технический результат: повышение надежности работы и ресурса пары трения, воспринимающей радиальную нагрузку при вращении за счет конструктивного исполнения. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к узлам трения скольжения, и может быть использовано в конструкции радиальных подшипниковых опор.

Известен способ изготовления эластомерного подшипникового узла для поддержки приводного вала, имеющего корпус с центральным отверстием, в котором смонтирована оболочка с многоугольным отверстием, образованным множеством продольных стержней, которые по касательной контактируют с приводным валом. Стержни имеют внешний слой, изготовленный из сверхвысокомолекулярного полиэтиленового материала, и внутренний слой, изготовленный из эластомерного материала. Внешний слой получен или может иметь проекцию, которая получена соответствующим углублением в оболочке, которое изготовлено из стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой (по патенту US4663810, кл. В21D 53/10, опубл. 12.05.87).

Недостатком данного подшипникового узла является то, что радиальные силы, воспринимаются каждым стержнем только в месте контакта с валом, представляющим собой прямую линию, что приводит к увеличению контактных напряжений в подшипнике.

Известен насос, содержащий корпус, вал, крыльчатки, защитные втулки, пакеты уплотнительных колец, выполненных из упругодеформируемого материала, сечение которых представляет собой полый усеченный конус, согласно полезной модели, снабжен грундбуксами. Причем уплотнительные упругодеформируемые кольца пакетов вместе с валом образуют подшипники скольжения, при этом на внутренней цилиндрической поверхности уплотнительных колец, кроме крайних, выполнены, как минимум, три полукруглых канавки. Все уплотнительные кольца, кроме крайних, соединены между собой штифтом, а крайние уплотнительные кольца пакетов выполнены из эластичного резиноподобного износостойкого материала и являются уплотнениями вала (по патенту RU73410, кл. F04D 13/06, опубл. 20.05.08).

Недостатком подшипников, используемых в насосе, является большая площадь контакта крайних колец и пакета колец с защитной втулкой, что увеличивает трение, затрудняет смазку и теплоотвод.

Наиболее близким техническим решением является подшипник скольжения, который содержит вал и корпус со смазочными отверстиями и равномерно расположены по окружности между валом и корпусом карманами, герметизируемыми по периметру упругоэластичными уплотнениями. С целью обеспечения самоцентрирования и повышения КПД, упругоэластичные уплотнения карманов выполнены с утолщениями в местах стыка аксиальных и окружных элементов и установлены в пазах вала (по патенту SU1064063, кл. F16C 32/06, опубл. 30.12.83).

Недостатком данного решения является сложность точного изготовления канавки на валу и упругоэластичного уплотнения. Кроме того упругоэластичный элемент устанавливается без предварительного сжатия с большим зазором между корпусом и валом, поэтому самоцентрирование подшипника сильно зависит от герметичности карманов, образованных упругоэластичным элементом между корпусом и валом. При повреждении элемента, например при монтаже или продуктами износа во время эксплуатации, появится радиальное биение вала, что негативно скажется на работоспособности и ресурсе изделия, в котором применяется данный подшипник.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности работы и ресурса пары трения, воспринимающей радиальную нагрузку при вращении за счет конструктивного исполнения.

Указанный технический результат достигается тем, что способ восприятия радиальной нагрузки при вращении заключается в установке между коаксиальными цилиндрическими поверхностями, совершающими вращательное движение относительно друг друга и общей оси, по меньшей мере, одного полимерного волнообразного кольца, при этом кольцо находится в упруго сжатом состоянии относительно цилиндрических поверхностей.

Также технический результат достигается тем, что подшипник скольжения состоит из корпуса и втулки и отличается тем, что между их коаксиальными цилиндрическими поверхностями, установлено, по меньшей мере, одно полимерное волнообразное кольцо, при этом кольцо находится в упруго сжатом состоянии относительно цилиндрических поверхностей.

Кроме того, предпочтительное сжатие полимерного кольца не менее 20%.

Кроме того, полимерное кольцо может быть установлено в канавке, выполненной в корпусе или во втулке.

Кроме того, полимерное кольцо и канавка, в которую оно устанавливается, предпочтительно имеют форму синусоиды, расположенной по окружности.

Кроме того, зазор между корпусом и втулкой предпочтительно не должен превышать 1 мм.

Кроме того, на цилиндрической поверхности корпуса или втулки может быть выполнена по окружности канавка, ширина которой меньше высоты волны полимерного волнообразного кольца.

Кроме того, корпус или втулка могут быть выполнены составными.

Кроме того, на цилиндрической поверхности корпуса или втулки могут быть выполнены глухие отверстия под полимерным волнообразным кольцом.

Кроме того, полимерное кольцо в свободном состоянии может иметь волнообразную форму и повторять форму канавки.

Кроме того, полимерное кольцо в свободном состоянии может иметь форму круга.

Кроме того, полимерное кольцо может быть выполнено из шнура, уложенного в волнообразную канавку.

Кроме того, полимерное кольцо предпочтительно имеет круглое поперечное сечение.

Кроме того, полимерное кольцо может быть полым.

Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1 – подшипник скольжения;

Фиг. 2 – подшипник скольжения в разобранном состоянии;

Фиг. 3 – втулка подшипника с окружной канавкой;

Фиг. 4 – втулка подшипника с глухими отверстиями;

Фиг. 5 – разборная втулка подшипника с окружной канавкой;

Фиг. 6 – корпус подшипника;

Фиг. 7 – подшипник с несколькими полимерными кольцами.

Подшипник скольжения (фиг. 1, 2) состоит из корпуса 1 с цилиндрической поверхностью 2 и втулки 3 с цилиндрической поверхностью 4. Между поверхностями 2 и 4 установлено волнообразное полимерное кольцо 5 упруго сжатое между ними. Кольцо 5 может быть установлено в канавку 6, выполненную на поверхности 4 втулки 3.

Для обеспечения протекания жидкости через подшипник на втулке может быть выполнена окружная канавка 7 (фиг. 3) или глухие отверстия 8 (фиг. 4).

Для повышения технологичности изготовления и сборки втулка подшипника может быть выполнена разборной (фиг. 5).

Волнообразное полимерное 5 кольцо может быть установлено в канавку 9, выполненную на поверхности 2 корпуса 1 (фиг. 6).

Для увеличения воспринимаемой радиальной нагрузки можно использовать в одном подшипнике сразу несколько волнообразных полимерных колец 5, например, как показано на фиг. 7.

Волнообразное полимерное кольцо 5 может быть изначально выполнено в форме повторяющей канавку 6, выполненную на втулке 3 или канавку 9, выполненную на поверхности 2 корпуса 1. Также кольцо 5 может быть круглым в свободном состоянии и принимать волнообразную форму только после установки в волнообразные канавки 6 или 9. В этом случае окружная длина кольца 5 должна примерно соответствовать длине канавок 6 или 9. Кроме того волнообразное полимерное кольцо 5 может быть выполнено из шнура, уложенного в волнообразные канавки 6 или 9.

Применение

Решения согласно предложенному изобретению могут быть широко использованы в любой области машиностроения в радиальных опорах, воспринимающих радиальные нагрузки при вращении, например, в качестве опор валов и осей.

Применение полимерного кольца для восприятия радиальной нагрузки при вращении в паре трения в качестве одного из её элементов повышает надежность работы и ресурс пары трения за счет свойств полимерного материала, который обладает высокой твердостью, эластичностью и износостойкостью. Благодаря этому предлагаемый подшипник будет сохранять работоспособность в течение долго времени в средах осложненными мехпримесями (например, пластовая жидкость) или продуктами износа (масло в различных механизмах).

Также следует отметить, что волнообразная форма полимерного кольца обеспечивает циркуляцию жидкости, например, масла между втулкой и корпусом, обеспечивая смазку и отвод тепла, выделяющегося при трении. Окружная канавка или глухие отверстия также способствуют лучшей циркуляции жидкости.

Предварительное сжатие полимерного волнообразного кольца уменьшает радиальное биение, а, следовательно, и вибрации. Для достижения лучших результатов, кольцо должно быть сжато не менее чем на 20%. В предпочтительном варианте волнообразное полимерное кольцо для лучшего сжатия должно иметь круглое поперечное сечение. Для больших габаритов подшипников для обеспечения лучшего сжатия кольцо может быть выполнено полым.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, способствуют повышению надежности работы и ресурса пары трения, воспринимающей радиальную нагрузку при вращении, и обеспечивают достижение технического результата.

1. Способ восприятия радиальной нагрузки при вращении, заключающийся в установке между коаксиальными цилиндрическими поверхностями, совершающими вращательное движение относительно друг друга и общей оси, по меньшей мере, одного полимерного волнообразного кольца, при этом кольцо находится в упруго сжатом состоянии относительно цилиндрических поверхностей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимерное кольцо сжато не менее чем на 20%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что полимерное кольцо имеет круглое поперечное сечение.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что полимерное кольцо выполнено полым.

5. Подшипник скольжения, состоящий из корпуса и втулки, отличающийся тем, что между их коаксиальными цилиндрическими поверхностями установлено, по меньшей мере, одно полимерное волнообразное кольцо, при этом кольцо находится в упруго сжатом состоянии относительно цилиндрических поверхностей.

6. Подшипник по п.5, отличающийся тем, что полимерное кольцо сжато не менее чем на 20%.

7. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо имеет круглое поперечное сечение.

8. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо выполнено полым.

9. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо установлено в канавке, выполненной во втулке.

10. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо установлено в канавке, выполненной в корпусе.

11. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо и канавка, в которую он устанавливается, имеют форму синусоиды, расположенной по окружности.

12. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что зазор между корпусом и втулкой предпочтительно не должен превышать 1 мм.

13. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что на цилиндрической поверхности втулки выполнена по окружности канавка, ширина которой меньше высоты волны полимерного волнообразного кольца.

14. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что на цилиндрической поверхности корпуса выполнена по окружности канавка, ширина которой меньше высоты волны полимерного волнообразного кольца.

15. Подшипник по п.13, отличающийся тем, что втулка выполнена составной.

16. Подшипник по п.14, отличающийся тем, что корпус выполнен составными.

17. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что на цилиндрической поверхности корпуса или втулки выполнены глухие отверстия под полимерным волнообразным кольцом.

18. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо в свободном состоянии имеет волнообразную форму и повторяет форму канавки.

19. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо в свободном состоянии имеет форму круга.

20. Подшипник по п.5 или 6, отличающийся тем, что полимерное кольцо выполнено из шнура, уложенного в волнообразную канавку.