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 этой области известны направления развития принципиальных конструктивных схем подшипников вращения, из которых наиболее представительными являются конструкции, содержащие опорные кольца для осей и втулок механизма, рабочие тела вращения/качения, воспринимающие нагрузку момента вращения [SU 459972, 1987; Промышленное и строительное оборудование. Сб. №3, М. - СПб, 2003, с.163; RU 92120, 2009].
Недостатки таких подшипников очевидны и заключаются в высокой степени износа при нормальных и повышенных нагрузках, при повышении температуры масел и окружающей среды, приводящих к выкрашиванию, сколам, микро- и макроразрушениям на сопрягаемых рабочих частях подшипника.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату является конструкция подшипника, содержащая наружное и внутреннее опорные кольца, рабочие детали подшипника, вставки, сопряженные с рабочими поверхностями, выполненные из полимерного магнитного материала, причем рабочие детали подшипника выполнены в виде торов, конструктивно размещенных один в полости другого, а каждый тор имеет вырез в своей стенке, наружное опорное кольцо соединено с внутренним тором посредством втулок, выполненных из немагнитного материала, на стенках торов, обращенных друг к другу, закреплены пластины из полимерного магнитного материала, ориентированные одна к другой одноименными полюсами, при этом торы выполнены из немагнитного материала [Заявка на полезную модель №2011113426 от 08.04.2011 г., решение о выдаче патента на полезную модель от 23.05.2011 г., патент №106696 от 20.07.2011 г., (19) RU, (51) МПК F16C 32/04 (2006.01), F16C 39/06 (2006.01)].
Существенным недостатком этого подшипника являются процесс приложения нагрузки на рабочие детали подшипника через немагнитные втулки круглого поперечного сечения, что приводит к повышенным прогибам и износам втулок при знакопеременных и реверсивных вращениях опорных колец. Это вызывает дополнительную усталость материала втулок и снижает надежность конструкции и срок эксплуатации подшипника.
Технической задачей и положительным результатом конструкции разработанного подшипника является снижение величины прогиба и износа немагнитных втулок при знакопеременных и реверсивных вращениях опорных колец подшипника за счет применения немагнитных втулок, имеющих поперечное сечение такой же величины, но с наибольшим моментом сопротивления, что приводит к увеличению срока службы, снижению уровня шумов, увеличению несущей способности при повышенных температурах эксплуатации механизмов, оснащенных данными подшипниками.
Указанная техническая задача и результат достигаются за счет того, что подшипник, содержащий наружное и внутреннее опорные кольца, рабочие детали подшипника, вставки, сопряженные с рабочими поверхностями, выполненные из полимерного магнитного материала, рабочие детали подшипника выполнены в виде торов, конструктивно размещенных один в полости другого, а каждый тор имеет вырез в своей стенке, наружное опорное кольцо соединено с внутренним тором посредством втулок, выполненных из немагнитного материала, на стенках торов, обращенных друг к другу, закреплены пластины из полимерного магнитного материала, ориентированные одна к другой одноименными полюсами, при этом торы выполнены из немагнитного материала, а наружный тор имеет съемную боковую стенку и указанные торы выполнены в сечении своими вырезами в стенках, обращенных в противоположные стороны, отличающийся тем, что немагнитные втулки, соединяющие наружное опорное кольцо с внутренним тором, выполнены с поперечным сечением, обладающим наибольшим моментом сопротивления внешнему изгибающему моменту.
Подшипник, характеризующийся тем, что немагнитные втулки, соединяющие наружное опорное кольцо с внутренним тором, выполнены с поперечным сечением, например, в виде горизонтально расположенного двутавра.
Отметим, что при изгибе балки постоянного поперечного сечения из пластичных материалов стремятся к тому, чтобы ее сечение было рациональным; то есть, используют сечение, для которого отношение момента сопротивления сечения к его площади имело возможно большее значение; то есть, чтобы сечение при его минимальной площади имело наибольший момент сопротивления. Для этого следует возможно большую часть площади поперечного сечения располагать как можно дальше от поперечного сечения балки. Поэтому использование балки поперечного сечения, например, в виде горизонтально расположенного двутавра позволяет воспринимать внешнюю нагрузку (изгибающие моменты) в среднем на 30-40% большую, чем балка, имеющая круглое поперечное сечение такой же площади. (Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов. М.: «Высшая школа», 1969. - 734 с.)
На фиг.1 показан общий вид подшипника;
на фиг.2 - в увеличенном масштабе сечение по В-В фиг.1;
на фиг.3 - сечение по А-А фиг.1.
Принципиальная конструкция подшипника содержит наружное 1 и внутреннее 2 опорные кольца, рабочие детали подшипника выполнены в виде двух торов 3 и 4, один из которых является наружным, второй - размещен в полости первого тора. Внутренний тор 4 соединен с наружным кольцом 1, посредством втулок 5, выполненных из немагнитного материала, причем немагнитные втулки 5, соединяющие наружное опорное кольцо 1 с внутренним тором 4, выполнены с поперечным сечением, например, в виде горизонтально расположенного двутавра (фиг.2) и оба тора также выполнены из немагнитного материала. На стенках торов, обращенных одна к другой, закреплены пластины 6 из полимерного магнитного материала, обращенные друг к другу одноименными полюсами. Оба тора имеют вырезы 7, 8 в своих стенках, при этом наружный тор 3 выполнен с одной съемной боковой стенкой 9 для удобства сборки частей подшипника; крепление этой стенки осуществляется с помощью винтов 10 и фиксирующих выступов.
Такая конструкция подшипника позволяет существенно увеличить срок его службы, снизить шумовые показатели при бесконтактной работе его вращающихся частей.
Работа подшипника осуществляется следующим образом. На опорные кольца подшипника 1 и 2 подают нагрузку, при этом вращение опорных колец относительно друг друга обеспечивается с помощью бесконтактного вращательного взаимодействия двух торов: 3 и 4, из которых тор 3 - наружный, тор 4 - внутренний (фиг.1, 3); причем бесконтактность их вращения обеспечивают пластины 6, выполненные из полимерного магнитного материала и обращенные одна к другой одноименными полюсами, что и позволяет внутреннему тору подвешиваться в полости наружного тора с зазором, обеспечивающим магнитными пластинами (фиг.3). Применение немагнитных втулок 5, соединяющих наружное опорное кольцо 1 с внутренним тором 4, выполненных с поперечным сечением, обладающим наибольшим моментом сопротивления внешнему изгибающему моменту, например, в виде горизонтально расположенного двутавра (фиг.2), позволяет снизить величину прогиба и износа втулок 5, что увеличивает срок службы и несущую способность подшипника.
Поэтому данный подшипник превосходит свой прототип по показателям надежности и долговечности, обладает увеличенным сроком эксплуатации, пониженным уровнем шумов, увеличенной несущей способностью при знакопеременных нагрузках, а также при повышенных температурах эксплуатации механизмов, оснащенных данными подшипниками.