Подшипник скольжения с порошковой смазкой
POWDER-LUBRICATED PLAIN BEARING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипникам скольжения, и может быть использовано в химической, энергетической, авиационной, транспортной и других отраслях промышленности в условиях широкого диапазона температур.
Известен «Турбоагрегат» [патент RU №2520763, опубликовано 27.06.2014], в котором подшипники выполнены несмазываемыми из полимерных композиционных материалов, а в расширительном рабочем колесе и в валу выполнены каналы, при этом выполненные каналы сообщают проточную часть расширительного рабочего колеса с зазорами, образованными валом и подшипниками. Это повышает интенсивность отвода теплоты трения.
Недостаток данного изобретения состоит в том, что полимерные композиционные материалы имеют ограниченный диапазон применения, прежде всего по температуре и скорости скольжения; также для них характерен малый ресурс работы и значительное отклонение от номинальных размеров при нагреве. Указанные факторы не позволяют применять такие материалы в подшипниках скольжения быстроходных агрегатов.
Известен «Подшипниковый узел с порошковой системой смазки» [АС №236913, опубликовано 03.11.1969], содержащий устройство для перемещения смазывающего порошка, смешанного с газом, через подшипник качения, состоящее из центробежного импеллера с диффузором. Применение порошка в качестве смазочного материала существенно расширяет диапазон рабочих температур подшипниковых узлов, как в сторону отрицательных температур, так и в сторону высоких температур.
Недостаток - существенное усложнение конструкции подшипникового узла и увеличение его массы и габаритных размеров. Кроме того, такая система подачи имеет ограниченное применение (только для подшипников качения открытого типа. Через подшипник скольжения продуть смесь порошка с газом с помощью центробежного импеллера не представляется возможным, т.к. зазор в подшипнике скольжения крайне мал и представляет собой большое местное газодинамическое сопротивление.
Наиболее близким техническим решением является «Подшипник скольжения с магнитопорошковой системой смазки» [патент RU №2385424, опубликовано 27.03.2010], который содержит вал из магнитопроводящего материала, диамагнитную втулку с полостями для магнитной порошковой смазки и узел для рыхления смазки виде специальных стержней с ребрами, установленных в каждой полости диамагнитной втулки.
Недостатком данного подшипника является существенное ограничение по применимости конструкционных материалов и смазывающих порошков, которые должны обладать необходимыми магнитными свойствами. Кроме того, такое решение имеет ограничения и по температурным режимам, так как при увеличении температуры эксплуатации магнитные свойства многих материалов существенно изменяются, а при определенных температурах исчезают.
Задачей изобретения является повышение технологичности и расширение температурного диапазона работы.
Поставленная задача решена за счет того, что в предлагаемом подшипниковом узле исключена магнитная система, а втулка выполнена из конструкционного материала с низким коэффициентом температурного расширения (керамика, инвар), при этом узел рыхления выполнен в виде распределенных по цилиндрической поверхности вала углублений, сообщенных с источником сжатого газа каналами, выполненными в валу.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез подшипника скольжения.
На фиг. 2 представлен продольный разрез подшипника скольжения.
Подшипник скольжения с порошковой системой смазки содержит втулку 1 выполненную из конструкционного материала с низким коэффициентом температурного расширения (керамика, инвар) и полый вал 2. На внутренней поверхности втулки 1 выполнены полости 3, заполненные антифрикционным порошковым материалом. На наружной поверхности вала 2 выполнены углубления 4 для обеспечения требуемой подачи порошка в зону трения, соединенные радиальными каналами 5 с осевым каналом 6 выполненным в валу 2, снимающим термическое (температурное) расширение вала, причем осевой канал 6 сообщен с источником газа, а каналы 5 выполнены наклонными в направлении вращения вала 2. Система углублений 4 выполнена в виде лунок либо в виде канавок (продольных или спиральных).
Подшипник скольжения работает следующим образом.
При вращении вала 2, газ подается в осевой канал 6 и далее по радиальным каналам 5 и через систему углублений 4 попадает в полости 3. Порошковая смазка в полостях 3, за счет центробежных сил, действующих со стороны вала 2, уплотняется и не попадает в зазор между валом 2 и втулкой 1, что может привести к повреждению подшипника. Газовый поток разрушает и увлекает порошковую смазку из полостей 3 в зону трения вала 2 и втулки 1. При необходимости температура газа в зависимости от условий работы подшипника скольжения может варьироваться в широком диапазоне температур, то есть при необходимости прогреть узел или охлаждать во время работы до +80°С и ниже, обеспечивая требуемую температуру в зоне трения трибосопряжения.
Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить технологичность и расширить температурный диапазон работы.