РАДИАЛЬНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям радиальных подшипников скольжения, преимущественно радиальных подшипников скольжения, работающих в химически агрессивных и абразивсодержащих средах, и может быть широко использована в различных отраслях промышленности.
Известен подшипник скольжения, выполненный в виде опоры и втулки с выполненными в них продольными пазами для размещения вкладышей твердой смазки [Воротников Б.Д. Подшипники сухого трения. Л.: Машиностроение, 1979, стр. 48-491.
Недостатками известного подшипника является низкий ресурс работы в химически агрессивных и абразивсодержащих жидкостях, а также малая динамическая прочность.
Известен также подшипник скольжения, содержащий три концентрично расположенные втулки, две из которых (наружная и внутренняя) - жесткие (металлические), а одна (промежуточная) - эластичная [а.с. СССР №398773, F16C 25/02, опубл. 1973].
Известный подшипник скольжения обладает некоторой динамической прочностью. Недостатком его является низкий ресурс работы в химически агрессивных и абразивсодержащих жидкостях из-за недолговечности металлических втулок.
Известен также подшипник скольжения, содержащий опору и втулку из неметаллического (углеродного композиционного) материала, образующие пару трения, закрепленные, соответственно с корпусом и валом, причем между корпусом и опорой, а также между валом и втулкой установлены упругие элементы в виде резиновых втулок [пат. РФ №2007634, F16C 25/02, опубл. 1994].
Недостатком известного подшипника скольжения является низкий ресурс работы углеродных композиционных втулок в химически агрессивных жидкостях.
В качестве прототипа выбран радиальный подшипник скольжения, содержащий опору и втулку из неметаллического материала, образующие пару трения, закрепленные, соответственно с корпусом и валом, причем между корпусом и опорой, а также между валом и втулкой установлены упругие элементы, в котором опора и втулка выполнены из износостойкой керамики, а упругие элементы выполнены резиновыми с возможностью дискретного контакта с деталями подшипника и с образованием гарантированного радиального зазора между опорой и корпусом, а также между втулкой и валом, например выполнены в виде пространственной резиновой спирали [пат. РФ №2267666, F16C 17/00, опубл. 2006].
Недостатком известного подшипника-прототипа является низкая надежность:
- упругие элементы в нем выполнены в виде резиновых колец, чувствительных к химическому и абразивному разрушению,
- отсутствует возможность самоустановки для обеспечения точной коаксиальности элементов пары трения, необходимой для ее надежной работы,
- отсутствует надежная фиксация образующих пару трения элементов от осевого смещения и проворачивания.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является повышение надежности радиального подшипника скольжения, способного длительно работать в химически агрессивных абразивсодержащих средах.
Поставленная цель достигается тем, что в подшипнике скольжения, содержащем неметаллическую пару трения, образованную неподвижной наружной опорой и подвижной внутренней втулкой, закрепленных соответственно в проточке корпуса и на валу, причем между проточкой корпуса и опорой установлен упругий элемент, согласно полезной модели, упругий элемент выполнен в виде цилиндрического вкладыша с наружной кольцевой проточкой для утонения его центральной части и фланцем с отверстиями для крепления к торцу корпуса резьбовыми элементами.
Для обеспечения точной коаксиальности опоры и втулки опора размещена в обойме, контактирующей с упругим элементом по сферической поверхности.
Для осевой фиксации опоры между ней и обоймой закреплена проставка с большим коэффициентом объемного температурного расширения, чем у обоймы и опоры, например, из медного сплава, что обеспечивает завальцовывание проставки после ее запрессовки при остывании.
Для фиксации втулки на валу от проворачивания на ее внутренней поверхности выполнен паз, контактирующий с ответным штифтом, запрессованным в радиальное отверстие вала.
Для фиксации опоры от проворачивания и осевого смещения в центральной части обоймы выполнено радиальное отверстие, в котором размещен закрепленный к вкладышу штифт.
При этом пара трения может быть выполнена из углепластика или износостойкой керамики, например, карбида кремния.
Для упрощения конструкции и технологии изготовления подшипника втулка может быть выполнена металлической и содержать неметаллическое износостойкое покрытие, или в виде неметаллического износостойкого покрытия участка вала, контактирующего с опорой.
Сопоставительный анализ заявляемого подшипника с прототипом и с другими решениями в данной области техники показывает, что изложенная в патентной формуле совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели "новизна".
Соответствие предлагаемого решения критерию "промышленная применимость" видно из ниже приведенных примеров конкретного выполнения радиального подшипника скольжения.
Полезная модель иллюстрирована чертежами, на которых представлен общий вид радиального подшипника скольжения: Фиг. 1 - вариант выполнения подшипника с керамической втулкой и двумя медными проставками; Фиг. 2 - выносной элемент А на Фиг. 1; Фиг. 3 - вариант выполнения подшипника с керамической втулкой и одной медной проставкой; Фиг. 4 - вариант выполнения подшипника с металлической втулкой и износостойким покрытием; Фиг. 5 - вариант выполнения подшипника с износостойким покрытием участка вала, контактирующего с керамической опорой.
Перечень позиций и обозначений на чертежах:
1 - опора;
2 - втулка;
3 - корпус;
4 - вал;
5 - упругий элемент;
6 - цилиндрический вкладыш;
7 - кольцевая проточка;
8 - центральная часть вкладыша 6;
9 - фланец вкладыша 6;
10 - отверстие фланца 9;
11 - резьбовой элемент (болт);
12 - жидкая среда;
13 - обойма;
14 - сферическая поверхность обоймы 13;
15 - медная проставка;
16 - паз втулки 2;
17 - штифт вала 4;
18 - штифт вкладыша 6;
19 - износостойкое покрытие металлической втулки 2;
20 - износостойкое покрытие вала 4;
Δ - радиальный зазор между проточкой корпуса и упругим элементом.
Подшипник скольжения содержит неметаллическую пару трения, образованную неподвижной наружной опорой 1 и подвижной внутренней втулкой 2, закрепленных соответственно в проточке корпуса 3 и на валу 4.
Между проточкой корпуса 3 и опорой 1 установлен упругий элемент 5, выполненный в виде цилиндрического металлического вкладыша 6 с наружной кольцевой проточкой 7 для утонения его центральной части 8 и фланцем 9 с отверстиями 10 для крепления к торцу корпуса 3 резьбовыми элементами (болтами) 11.
В рабочем положении подшипника его элементы находятся в жидкой среде 12. Ею может быть химически агрессивная и содержащая абразивные частицы жидкость. В этом случае корпус 3, вал 4 и упругий элемент 5 выполнены из химически стойкого материала, например, из нержавеющей стали.
Для обеспечения точной коаксиальности опоры 1 и втулки 2 опора 1 размещена в обойме 13, контактирующей с упругим элементом 5 по сферической поверхности 14.
Для осевой фиксации опоры между ней и обоймой закреплена проставка 15 с большим коэффициентом объемного температурного расширения, чем у обоймы и опоры, например, из медного сплава, что обеспечивает завальцовывание проставки 15 после ее запрессовки при остывании.
Для фиксации втулки 2 на валу 4 от проворачивания на ее внутренней поверхности выполнен паз 16, контактирующий с ответным штифтом 17, запрессованным в радиальное отверстие вала 4.
Для фиксации опоры 1 от проворачивания и осевого смещения в центральной части обоймы 13 выполнено радиальное отверстие, в котором размещен закрепленный к вкладышу 6 штифт 18.
Неметаллическая пара трения (опора 1 и втулка 2) может быть выполнена из углепластика или износостойкой керамики, например, карбида кремния.
Для упрощения конструкции и технологии изготовления подшипника втулка 2 может быть выполнена металлической и содержать неметаллическое износостойкое покрытие 19 (см. Фиг. 4), или в виде неметаллического износостойкого покрытия 20 участка вала 4, контактирующего с опорой 1 (см. Фиг. 5).
Работа радиального подшипника скольжения происходит следующим образом.
При вращении вала 4 крутящий момент передается втулке 2, образующей пару трения с опорой 1.
Выполнение элементов 1, 2 из химически и абразивно стойкого неметаллического материала (карбида кремния) обеспечивает высокий ресурс их работы в любых средах и расширяет возможную область применения предлагаемого радиального подшипника скольжения.
Наличие упругого элемента 5 и сферического контакта с ним втулки 2 обеспечивает демпфирование осевых и радиальных перемещений опоры 1, позволяет использовать опору 1 при прохождении критических оборотов в агрегатах с гибким валом, устраняет разрушительное влияние на элементы 1, 2 динамических нагрузок и несоосности монтажа, а в целом повышает надежность конструкции радиального подшипника скольжения. Опора 1 имеет ограничение радиального перемещения, определяемое зазором Δ (см. Фиг. 2).
Жидкая среда 12 обеспечивает смазку и охлаждение пары трения (втулки 2 и опоры 1).
Использование полезной модели позволяет существенно повысить надежность работы радиального подшипника скольжения.