ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к опорным подшипниковым узлам скольжения, и может быть использована в узлах трения машин и механизмов, например в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВАЗ.
Известен опорный подшипник скольжения, содержащий два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку (RU №183796, F16C 17/04, F16C 33/04, опубл. 02.10.2018, бюл. №28). Рабочие поверхности опорных колец и антифрикционная прокладка имеют тороидальную форму, расположены аксиально относительно оси подшипника, радиус профиля выпуклой рабочей поверхности одного из опорных колец выполнен меньше радиуса вогнутого профиля рабочей части другого опорного кольца на толщину антифрикционной прокладки, а высота профиля вогнутой рабочей части опорного кольца составляет десятую часть радиуса опорного кольца.
Недостатком данной конструкции является то, что вследствие неточности изготовления рабочих поверхностей деталей подшипника между ними образуются зазоры, через которые из рабочей зоны вытекает смазка, а в рабочую зону попадают влага и загрязнения. Это увеличивает износ рабочих поверхностей подшипника, существенно снижает надежность и долговечность подшипника.
Известен опорный подшипник скольжения, содержащий верхнее и нижнее опорные кольца, воспринимающие внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, расположенными под тупым углом, между опорными кольцами и антифрикционной прокладкой находится смазка (RU №191208, F16C 17/04, F16C 33/02, опубл. 29.07.2019, бюл. №22). По центру рабочих поверхностей выполнена кольцевая масляная канавка, заполненная смазкой.
Недостатком данной конструкции является то, что вогнутость профиля дорожек скольжения направлена в сторону верхнего кольца, в результате чего в процессе транспортировки подшипника до места назначения из рабочей зоны подшипника может вытекать смазка, что снижает надежность подшипника.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является опорный подшипник скольжения, содержащий два противоположных опорных кольца, воспринимающих внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, его вогнутость направлена в сторону нижнего опорного кольца, а рабочие поверхности подшипника имеют масляные карманы, в которых размещена смазка (патент на полезную модель №197349-прототип). Масляные карманы выполнены в виде кольцевых канавок, расположенных по центру профиля колец подшипника.
Недостатком этой конструкции является то, что под действием колебания внешней нагрузки на подшипник и деформации нижнего и верхнего колец изменяется объем масляных канавок, и часть смазки при повышенной нагрузке может выдавиться из рабочей зоны, а при уменьшении нагрузки в рабочей зоне может возникать разряжение, что снижает нагрузочную способность и надежность работы подшипника.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы подшипника при возможных колебаниях внешней нагрузки.
Техническим результатом является обеспечение постоянного присутствия смазки в рабочей зоне подшипника скольжения независимо от колебания внешней нагрузки за счет упругой деформации материала антифрикционной прокладки.
Поставленная задача решается тем, что в опорном подшипнике скольжения, содержащем верхнее и нижнее опорные кольца, воспринимающие внешнюю нагрузку, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку, профиль рабочих поверхностей опорных колец очерчен прямыми линиями, его вогнутость направлена в сторону нижнего опорного кольца, а рабочие поверхности подшипника имеют масляные карманы, в которых размещена смазка, масляные карманы выполнены в виде сквозных отверстий в антифрикционной прокладке, равномерно расположенных вдоль ее поверхности.
Так как антифрикционная прокладка имеет сквозные отверстия, равномерно расположенные вдоль ее поверхности, в которых размещается смазка, то при увеличении внешней нагрузки смазка воспринимает на себя часть внешней нагрузки, но, будучи не сжимаемой, упругодеформирует стенки отверстий антифрикционной прокладки, тем самым предотвращая выдавливание смазки из рабочей зоны и сохраняя свой первоначальный объем. При последующим уменьшении внешней нагрузки антифрикционная прокладка восстанавливает свою форму. Поэтому смазка в неизменном объеме всегда находится в рабочей зоне, воспринимает на себя часть внешней нагрузки, снижает трение в подшипнике и тем самым решает поставленную задачу повышения надежности подшипника при колебании внешней нагрузки.
Сущность технического решения поясняется фигурой, на которой изображено поперечное сечение левой половины опорного подшипника.
На фигуре используются следующие обозначения:
1 - верхнее опорное кольцо подшипника;
2 - нижнее опорное кольцо подшипника;
3 - антифрикционная прокладка;
4 - масляные отверстия в антифрикционной прокладке.
Опорный подшипник скольжения содержит верхнее опорное кольцо 1, нижнее опорное кольцо 2, изготовленные, например, из стеклонаполненного полиамида, и расположенную между ними антифрикционную кольцевую прокладку 3, изготовленную из антифрикционного материала, например из фторопласта Ф4, обладающего низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Рабочие поверхности опорных колец 1 и 2 и антифрикционная прокладка 3 расположены аксиально относительно оси подшипника и имеют профиль, вогнутый в сторону нижнего кольца, в виде двух пересекающихся прямых под углом α. Антифрикционная прокладка 3 имеет равномерно расположенные вдоль ее поверхности сквозные отверстия 4, заполненные пластичной смазкой. Геометрические параметры отверстий 4 и их число определяются экспериментально.
Опорный подшипник скольжения работает следующим образом. Подшипник нагружают осевой силой Р и радиальной силой R, а одному из опорных колец, например верхнему кольцу, 1, придают вращение или качание вокруг оси подшипника (не показано). Под действием внешней осевой нагрузки Р рабочие поверхности опорных колец 1 и 2 и поверхности антифрикционной кольцевой прокладки 3 плотно прилегают друг к другу. Поэтому смазка, находящаяся в отверстиях 4 антифрикционной прокладки 3, находится под давлением в герметично замкнутом объеме и воспринимает на себя часть внешней нагрузки. Это обеспечивает снижение момента трения в подшипнике.
Однако в процессе работы подшипника на него обычно действует неравномерная, в том числе, ударная нагрузка. Под действием повышенной нагрузки антифрикционная прокладка должна деформироваться, но этому препятствует несжимаемая смазка, находящаяся в масляных отверстиях 4. Поэтому давление смазки возрастает, и она вызывает повышенную упругую деформацию отверстий 4. При этом материал антифрикционной прокладки получает упругую деформацию внутри антифрикционной прокладки, препятствуя ее деформации по толщине. Поэтому контактные напряжения антифрикционной прокладки 3 с рабочими поверхностями верхнего 1 и нижнего 2 колец возрастают, выравниваются с величиной давления в смазке и тем самым препятствуют выдавливанию смазки из отверстий 4.
Когда внешняя нагрузка уменьшится и придет в норму, то антифрикционная прокладка 3 восстановит свою форму, все возвратится в исходное положение. Тем самым, за счет упругой деформации материала антифрикционной прокладки обеспечивается постоянное присутствие смазки в рабочей зоне подшипника скольжения, что обеспечивает решение поставленной задачи повышения надежности работы подшипника при колебаниях внешней нагрузки.
ν
Пример. Рассмотрим конструкцию подшипника 1118-2902840, используемого в верхней опоре передней подвести автомобилей семейства ВА3-Калина, Приора, Гранта и других. Верхнее и нижнее опорные кольца изготовили из стеклонаполненного полиамида ПА6. Между кольцами установили кольцевую прокладку, изготовленную из фторопласта Ф4. Профили рабочих поверхностей колец подшипника выполнены в виде двух прямых, пересекающихся под углом α=170°. Габаритные размеры подшипника: отверстие d=61 мм, наружный монтажный диаметр d=88 мм, высота Н=12 мм. Рабочая осевая нагрузка на подшипник составляет Р=3420 Н, рабочая радиальная нагрузка на подшипник равна R=450 Н.
Испытания показали, что при наличии в антифрикционной прокладке 67 отверстий диаметром 3 мм, заполненных солидолом, подшипник сохраняет работоспособность при многократном повышении внешней осевой нагрузки до 12800 Н, что на 38% выше, чем при отсутствии в антифрикционной прокладке указанных отверстий. При этом момент трения в подшипнике под рабочей нагрузкой оказался в 1,75 раза меньше, чем в подшипнике со сплошной антифрикционной прокладкой.
Таким образом, предложенная конструкция опорного подшипника обеспечивает его надежную работу при колебаниях внешней нагрузки.