ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в подшипниковых узлах, работающих в условиях высоких нагрузок с ограниченной возможностью смазывания.
Известен гидростатодинамический подшипник жидкого трения для валков прокатных станов, содержащий корпус и втулку-вкладыш с гидростатическими карманами на ее рабочей поверхности и каналами, соединяющими через дроссели эти карманы с системой смазки высокого давления, в которых положение геометрических центров гидростатических карманов определяют из соотношения Ii/Ln=0,83-0,94, где i - порядковый номер кармана, считая от торца втулки-вкладыша со стороны бочки вала до середины длины втулки-вкладыша; n - порядковый номер кармана, считая от торца втулки вкладыша со стороны, противоположной бочке валка, до середины длины втулки-вкладыша при четном числе карманов и до среднего кармана включительно, если число их нечетное; Ii - расстояние от торца втулки-вкладыша со стороны бочки валка до геометрического центра единственного или каждого из карманов, расположенных между упомянутым торцом и серединой длины втулки-вкладыша; Ln - расстояние от торца втулки-вкладыша со стороны противоположной бочке валка, до геометрического центра каждого из карманов, расположенных между упомянутым торцом и серединой длины втулки-вкладыша при четном числе карманов и до единственного или среднего кармана включительно, если число их нечетное. (Патент РФ 2176939 опубликовано 20 декабря 2001 г.)
При работе подшипника в условиях сухого трения или ограниченной подаче смазки (понижение давления) известный гидростатодинамический подшипник жидкого трения подвергается ускоренному износу его поверхности.
Наиболее близким к предлагаемой модели является подшипник скольжения, содержащий две подвижно соединенные между собой детали трения, одна из которых выполнена в виде антифрикционного вкладыша заключенного в наружную обойму, а другая в виде вала, диаметром D, на контактной поверхности антифрикционного вкладыша выполнены радиальные отверстия с вставленными в них цилиндрическими фторопластовыми
вставками диаметром d, расположенными перпендикулярно оси вала. (Воронков Б.Д. Подшипник сухого трения. - 2-е изд., перераб. И доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. с - 113-114).
Признаки наиболее близкого аналога, совпадающего с существенными признаками заявляемой полезной модели: две подвижно соединенные между собой детали трения, одна из которых выполнена в виде антифрикционного вкладыша заключенного в наружную обойму, а другая в виде вала, радиальные отверстия с цилиндрическими фторопластовыми вставками расположенными перпендикулярно оси вала.
Известное устройство не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.
От диаметра зависит количество вставок. При большом количестве вставок ухудшается равномерность заполнения.
Не регламентируются:
1) Суммарная рабочая площадь вставок, что является важным параметром для повышения износостойкости подшипника скольжения антифрикционного вкладыша.
2) Глубина отверстий для вставок. При работе подшипника скольжения происходит износ вкладыша и соответственно необходимо регламентировать глубину вставок в соответствие с максимально допустимым износом.
Задачей предлагаемой полезной модели является усовершенствование подшипника скольжения, в котором за счет изменения некоторых параметров, обеспечивается повышение износостойкости, что позволяет увеличить срок службы подшипника скольжения, работающего в условиях высоких нагрузок при недостаточной смазываемости.
0
1
Поставленная задача решается тем, что в подшипнике скольжения, имеющем две подвижно соединенные между собой детали трения, одна из которых выполнена в виде антифрикционного вкладыша заключенного в наружную обойму, а другая в виде вала диаметром D, радиальные отверстия цилиндрическими фторопластовыми вставками расположенными перпендикулярно оси вала, причем торцы вставок выступают над поверхностью антифрикционного вкладыша на 0,4 мм, при этом суммарная рабочая площадь вставок составляет 20-40% от площади рабочей поверхности антифрикционного вкладыша. Глубина отверстий для вставок рассчитывается по формуле L=k*U, где U -
1
допустимый износ антифрикционного вкладыша, k - коэффициент, равный 1,1, a d=k2*L0 при 0,6≤k2≤0,7.
На фиг.1 схематично изображен предлагаемый подшипник скольжения; на фиг.2 изображен антифрикционный вкладыш; на фиг.3 изображена фторопластовая вставка.
Подшипник скольжения состоит: из вала 1, антифрикционного вкладыша 2, и фторопластовой вставки 3.
Подшипник работает следующим образом: при вращении вала 1 происходит скольжение его рабочей поверхности о рабочую поверхность антифрикционного вкладыша 2 с фторопластами 3. В результате работы подшипника скольжения происходит естественный износ антифрикционного вкладыша и фторопластовых вставок на максимальную величину износа U, по достижении которого вкладыш заменяется на новый. При этом наличие фторопластовых вставок обеспечивает снижение коэффициента трения рабочей поверхности вала с рабочей поверхностью антифрикционного вкладыша, за счет переноса материала вставок на поверхность вала с образование тонкой (2-3 мкм) антифрикционной пленки. Равномерное распределение фторопластовых вставок обеспечивает равномерный износ деталей подшипника скольжения. Суммарная площадь фторопластовых вставок составляет 20-40% от площади рабочей поверхности антифрикционного вкладыша, что сокращает износ деталей подшипника скольжения и позволяет сохранить смазывающие свойства вкладыша в течение всего его срока службы.
Глубина вставок, равная 1,1*U, позволяет предотвратить аварийное вырывание фторопластовых вставок из тела антифрикционного вкладыша при достижении его максимально допустимого износа U.
0
Диаметр вставок составляет 0,6-0,7L. При меньшем значении диаметра возрастает количество вставок, что усложняет процесс изготовления вкладыша и уменьшает его конструкционную прочность.
При большем значении диаметра, сокращается количество вставок и не достигаются требуемые смазывающие свойства вкладыша, что приводит к неравномерному износу деталей подшипника скольжения.
Экспериментальные исследования заявляемой полезной модели подшипника скольжения проводили в условиях стана 2500
горячей прокатки на реверсивной клети ДУО. Диаметр вала составлял 750 мм. Допустимый износ вкладыша составляет 20 мм.
В ходе эксперимента один антифрикционный вкладыш был изготовлен по известному решению, т.е. из текстолита с цилиндрическими фторопластовыми вставками, расположенными перпендикулярно оси вала, при этом суммарную площадь рабочей поверхности диаметр вставок и глубину отверстий для вставок выбирали произвольно, а другой аналогичный подшипник скольжения изготавливали в соответствие с предлагаемой моделью, т.е. суммарная рабочая площадь вставок составляла 20-40%, глубина отверстий для вставок 1,1*20 мм=22 мм. Диаметр вставок составлял 0,6*22=13,2 мм:0,7*22=15,4 мм.
Сравнительный анализ работы подшипника скольжения показал, что срок службы подшипника скольжения изготовленного по известному устройству - ближайшему аналогу, в 1,5 раза ниже, чем выполненного в соответствие с предлагаемой моделью. При площади вставок менее 20% от площади рабочей поверхности антифрикционного вкладыша не достигались достаточные смазывающие свойства, и происходил интенсивный износ вкладыша, а при площади более 40% от площади рабочей поверхности антифрикционного вкладыша прочностные свойства вкладыша резко снижались, и происходило его разрушение.
Использование предлагаемого подшипника скольжения позволяет повысить срок его службы в 1,5 раза, а также сэкономить дорогостоящие текстолитовые материалы.
При глубине вставок менее 22 мм происходило их аварийное выравнивание из тела антифрикционного вкладыша при не достижении мах дополнительного износа и заклинивание подшипника.
При d<13,2 мм увеличивалось количество отверстий, что усложнило процесс изготовления подшипника скольжения.
При d>15,4 мм не достигалось равномерного заполнения рабочей площади вкладыша фторопластовыми вставками, в результате чего происходил неравномерный его износ.