ПОДШИПНИК

Предложение относится к общему машиностроению и касается области класса подшипников бесконтактного типа взаимодействия их рабочих поверхностей при работе в различных агрегатах и механизмах.
В настоящее время известны многочисленные направления развития принципиальных конструктивных схем подшипников вращения, из которых наиболее представительными являются конструкции, содержащие опорные кольца для осей и втулок механизма, рабочие тела качения, воспринимающие нагрузку момента вращения [SU 1459972, 1987; Промышленное и строительное оборудование, об. №3, М. - СПб, 2003, с.163].
Недостатки таких подшипников очевидны и заключаются в высокой степени износа при нормальных и немного превышающих нагрузках при повышении температуры масел и окружающей среды, приводящих к задирам и макроразрушениям на сопрягаемых рабочих частей подшипника.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является конструкция подшипника, содержащего наружное и внутреннее опорные кольца, тела качения между их внутренними рабочими поверхностями, расположенными с зазором одна к другой, на этих сторонах и на боковых поверхностях выполнены проточки, обращенные друг к другу, в которых закреплены полимерные вставки и материала моноэлектрета [RU №92120, F16C 19/00; 2009.].
Существенными недостатками этого подшипника являются процесс приложения нагрузки на рабочие тела подшипника непосредственно через контактное взаимодействие между ними, что приводит к повышенным износам при знакопеременных и реверсивных вращениях опорных колец и помещенных между ними тел вращения. Это вызывает перегрев контактирующих тел вращения и опорных колец, снижает надежность эксплуатации и срок службы подшипника.
Технической задачей и положительным результатом конструкции разработанного подшипника является снижение износа рабочих поверхностей опорных колец подшипника за счет устранения трибоконтакта между ними, как такового (!), за счет предупреждения боковых и осевых смещений рабочих поверхностей (сторон) подшипника. Это приводит к увеличению срока службы, снижению уровня шумов, увеличению несущей способности при повышенных температурах эксплуатации механизмов, оснащенных данными подшипниками.
Это достигается за счет того, что подшипник содержит наружное и внутреннее опорные кольца, полимерные вставки на их рабочих поверхностях (сторонах), расположенные с зазором относительно одна к другой, боковые стороны опорных колец имеют кольцевые проточки, обращенные друг к другу, в которых размещены вставки из полимерного материала, причем все указанные вставки выполнены из материала моноэлектрета, а на рабочих сторонах опорных колец и на их боковых сторонах, обращенных друг к другу, выполнены проточки, имеющие в сечении форму трапеций с образованием большей стороны трапеции в теле детали, а помещенные в эти проточки вставки имеют в сечении форму трапеции и ориентированы одна к другой своими меньшими сторонами, при этом все указанные вставки выполнены из материала моноэлектрета с зарядом одного знака.
В подшипнике его наружное и внутреннее кольца выполнены монолитными (для исключения расхаживания и люфта).
На чертеже представлена конструкция описываемого подшипника. Подшипник содержит наружное опорное кольцо 1, выполненное монолитным, его боковые стороны, с помощью винтов 2, соединены с боковыми шайбами 3. На рабочих сторонах (их поверхностях) т.е. на внутренней (по чертежу) стороне кольца 1 выполнена проточка 4, имеющая в сечении форму трапеции с расположением ее большей стороны в теле детали (в стенке кольца); на внутренней бокой стороне выполнена кольцевая проточка 5 аналогичной трапециевидной формы. Внутреннее опорное кольцо 6 подшипника также имеет проточку - 7 аналогичной трапециевидной формы - с расположением ее большей стороны в теле детали (кольца 6), а на боковых сторонах кольца 6 выполнены проточки 8 в виде колец трапециевидной формы, аналогичной проточкам: 4, 7; где их большие стороны: 9, 10 и 11 расположены в теле детали (колец и сторон: 1, 3, 6). Для более плотного (натягом) прилегания боковых шайб 3 в местах сопряжений выполнены проточки и фаски 12.
Работа подшипника осуществляется следующим образом. Наружное кольцо 1 помещают в посадочное гнездо механизма (редуктора, привода и т.п.), во внутреннее кольцо 6 вводят ось (вал) механизма; приложение вращающего момента к валу приводит во вращение внутреннее опорное кольцо 6. В некоторых случаях, например, в планетарных коробках передач и планетарных редукторах, возможно приложение усилий вращения одновременно к обоим опорным кольцам, но в разные направления вращения для увеличения линейной и угловой скорости вращений обоих опорных колец. При этом наличие полимерных моноэлектретных вставок 4 и 7 на опорных кольцах 1 и 6 не позволяет кольцам сближаться (ввиду одного знака заряда вставок) ни во время вращения, ни при остановках механизма.
4
2
Стабильность и надежность работы такого подшипника определяется его конструкцией (на чертеже) и массой материала моноэлектрета (его толщина, площадь; плотность зарядов). Так, при толщине вставки моноэлектрета 5 мм, площади 10 кв.см, плотности зарядов 5×10 Кл/м нагрузка на подшипник достигает 3000 кг, что достаточно для многих механизмов, имеющих на валах вращения подобные нагрузки. При этом долговечность подшипника определяется его вставками, живучесть которых достигает 5-10 лет. / Лущейкин Г.А., Полимерные электреты, 2-е изд., М., 1984./.
Формы опорных колец и формы и масса полимерных вставок могут широко варьироваться в зависимости от конкретных технических задач по назначению, моменту вращения и другим показателям.