ПАРА СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к парам скольжения с уплотнениями, используемым в механизмах, работающих при наличии агрессивных сред и абразивного износа, например, роликах машин непрерывного литья заготовок, роликах рольгангов станов горячей прокатки, роликов транспортеров сыпучих материалов и т.п.
Известно уплотнительное устройство для подшипниковых узлов, содержащее корпус, крышку, шайбу и уплотнительное кольцо, установленное на втулке, жестко зафиксированной на валу и взаимодействующее с торцовыми поверхностями крышки и шайбы, которая выполнена в виде плоской упругой мембраны, например, из марганцовистой бронзы, закрепленной в корпусе (SU, №611046 А1, кл. F 16 С 33/76, опубл. 15.06.1978 г.).
В известном устройстве наиболее изнашиваемыми деталями являются: крышка, упругая мембрана и уплотнительное кольцо. Абразивные частицы, проникая в зазор между крышкой и жестко зафиксированной на валу втулкой, попадают на внешнюю поверхность уплотнительного кольца, которая с крышкой образует пару скольжения, подвергающуюся интенсивному абразивному износу. Через определенный период эксплуатации между крышкой и уплотнительным кольцом образуется зазор, абразивные частицы попадают на внутреннюю поверхность уплотнительного кольца, которое с мембраной образует вторую пару скольжения, и тем самым подвергают ее износу. Вибрация мембраны позволяет абразивным частицам попадать в подшипник из-за неравномерного износа уплотнительного кольца. В случае износа мембраны, ее повреждения и даже отрыва, возможно попадание ее частей в подшипниковый узел и выход его из строя. Ремонт уплотнительного устройства требует замены мембраны и уплотнительного кольца, замены крышки при значительном ее износе, что связано со
значительными затратами. Известное уплотнительное устройство не обеспечивает герметизации подшипника при наличии агрессивных сред и абразивного износа в течение всего срока эксплуатации.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является пара скольжения, содержащая опору, выполненную из углеродсодержащего сплава с износостойким покрытием из медьсодержащего антифрикционного материала, например латуни, толщиной, не превышающей допуска на диаметр опоры, и охватывающий элемент из полимерного антифрикционного материала, при этом износостойкое покрытие нанесено на опору только на поверхность контакта ее с охватывающим элементом (RU, №21429 U1, кл. F 16 С 33/06, опубл. 20.01.2002 г.).
Признаки наиболее близкого аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели: опора, выполненная из углеродсодержащего сплава и охватывающий элемент из полимерного антифрикционного материала.
Известная полезная модель не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.
При эксплуатации известной пары скольжения, используемой в механизмах, работающих при наличии агрессивных сред и абразивного износа, происходит попадание абразивных частиц под охватывающий элемент, приводящее к интенсивному износу поверхности опоры, не защищенной износостойким покрытием, поскольку износостойкое покрытие нанесено на опору только на поверхность контакта ее с охватывающим элементом. При этом агрессивная среда проникает в места контакта поверхности опоры из углеродсодержащего сплава с износостойким покрытием из медьсодержащего антифрикционного материала, например, латуни, образуя гальваническую пару между ними, что приводит к интенсивному разрушению износостойкого покрытия. Разрушающееся износостойкое покрытие становится шероховатым и рыхлым, что приводит к интенсивному износу охватывающего элемента из полимерного
антифрикционного материала, резко увеличивая зазор между ним и опорой. Это приводит к выходу из строя опоры, изготовление или восстановление которой связано со значительными затратами, и в конечном итоге, к выходу из строя подшипникового узла, в котором установлена данная пара скольжения. Ремонт подшипникового узла требует значительного времени, что связано с простоем оборудования.
Задачей полезной модели является усовершенствование пары скольжения, работающей при наличии агрессивных сред и абразивного износа, в которой за счет защиты поверхности опоры от воздействия агрессивных сред и абразивных частиц обеспечивается повышение срока службы опоры и всей пары скольжения, а также снижение времени простоев на ремонт подшипникового узла, в котором работает данная пара.
Поставленная задача решается тем, что в паре скольжения, содержащей опору, выполненную из углеродсодержащего сплава и охватывающий элемент из полимерного антифрикционного материала, по полезной модели охватывающий элемент выполнен в виде, по меньшей мере двух наружных втулок и дополнительно снабжен внутренней втулкой из антикоррозионной стали, образующей с опорой неподвижное разъемное соединение, а с наружными втулками - подвижное соединение, при этом на наружную поверхность внутренней втулки нанесено покрытие из антифрикционного полимерного материала.
Целесообразно выполнение наружных втулок из фторопласта или резины.
Предлагаемая конструкция позволяет предотвратить попадание на поверхность опоры и в подшипниковый узел абразивных частиц любого размера в течение всего периода работы за счет высокой плотности контакта между опорой и внутренней втулкой, а также между внутренней и наружными втулками.
На рисунке изображен продольный разрез предлагаемой пары скольжения.
Пара скольжения содержит опору 1, выполненную из углеродсодержащего сплава и охватывающий ее элемент, состоящий из двух наружных втулок 2, закрепленных в корпусе 3, и внутренней втулки 4, выполненной из антикоррозионной стали. На наружную поверхность внутренней втулки 4 нанесено покрытие 5 из антифрикционного полимерного материала. Внутренняя втулка 4 образует с опорой 1 неподвижное разъемное соединение путем посадки с натягом или при помощи шпоночного соединения. Наружные втулки 2 выполнены из фторопласта или резины и образуют подвижное соединение с внутренней втулкой 4 за счет выполнения наружных втулок 2 и внутренней втулки 4 с соответствующими допусками.
Пара скольжения работает следующим образом.
Пара скольжения устанавливается, например, в подшипниковых узлах роликов машины непрерывного литья заготовок, работающей при наличии агрессивных сред и абразивного износа. В процессе эксплуатации пара скольжения подвергается воздействию агрессивных сред и абразивных частиц. При этом абразивные частицы не проникают на поверхность опоры 1, поскольку внутренняя втулка 4 образует с опорой 1 неподвижное разъемное соединение, исключая износ поверхности опоры 1 и внутренней поверхности внутренней втулки 4, выполненной из антикоррозионной стали. Внутренняя втулка 4, изготовленная из антикоррозионной стали, защищает опору 1 от воздействия агрессивных сред и абразивных частиц, предотвращая тем самым ее износ. Нанесенное на наружную поверхность внутренней втулки 4 покрытие 5 из антифрикционного полимерного материала способствует снижению коэффициента трения между внутренней и наружными втулками и обеспечивает высокую герметичность подшипникового узла.
Закрепление в корпусе 3 двух наружных втулок 2, выполненных из фторопласта или резины обусловлено тем, что в процессе эксплуатации происходит частичное проникновение паров, капиллярной влаги агрессивной среды и микрочастиц в область между покрытием 5 из
антифрикционного полимерного материала и внутренней поверхностью наружных втулок 2. При этом большему износу подвергается наружная втулка 2, контактирующая непосредственно с агрессивной средой, одновременно являющаяся отражателем частиц и паров от второй наружной втулки 2, расположенной в непосредственной близости от подшипникового узла. В связи с этим, даже при значительном износе первой наружной втулки износ второй наружной втулки будет значительно ниже, что позволяет значительно увеличить срок службы пары скольжения, а также снизить время простоев на ремонт подшипникового узла.
Экспериментальные исследования по заявляемой полезной модели проводили на парах скольжения роликов первых секций машины непрерывного литья заготовок. Основной причиной выхода пар скольжения из строя на этих роликах является изнашивание опоры и заклинивание подшипников в результате попадания в них абразивных частиц.
В ходе эксперимента на 20 роликах одной секции были использованы заявляемые пары скольжения, а на других 18 роликах этой же секции - пары скольжения по ближайшему аналогу.
Сравнительный анализ работы исследуемых пар скольжения показал, что стойкость опоры и всего подшипникового узла с использованием заявляемой пары скольжения в 3,2-3,5 раза выше, чем подшипников с использованием известной пары скольжения.
Использование предлагаемой пары скольжения при наличии агрессивных сред и абразивного износа позволяет предотвратить попадание абразивных частиц под опору и в подшипниковый узел и, соответственно, позволяет значительно повысить срок службы устройства и снизить время простоев на ремонт подшипникового узла, в котором работает данная пара.