УПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ

Полезная модель относится к узлам и деталям машин, а именно к упорным подшипникам скольжения, и может быть использована в узлах трения в машиностроении.
Известен упорный подшипник скольжения (а.с. СССР, №1328593, кл. F16С 17/04, 1987.08.27), содержащий корпус, размещенные в нем самоустанавливающиеся сегменты и упорный диск с выполненными в нем осевыми и заглушенными радиальными каналами для подачи смазки к сегментам.
Выполнение упорного диска с осевыми и заглушенными радиальными каналами для подачи смазки на рабочие поверхности сегментов, повышает несущую способность упорного подшипника скольжения, однако в период пуска и остановки агрегата упорный подшипник работает в условиях «скудной» смазки и с повышенным износом трущихся поверхностей, что снижает надежность и долговечность упорного подшипника скольжения.
Известная также, принятая за прототип, деталь упорного керамического подшипника скольжения (патент на полезную модель RU №45800, Кл. F16С 17/04, 27.05.2005 г.), содержащая металлическую часть (кожух) цилиндрической формы и керамическую часть (матрицу), зафиксированные между собой фиксаторами. Металлическая часть (кожух), имеющая внутреннюю и внешнюю боковые стенки, выполнена с пазами для размещения фиксаторов в донной части с переходом в боковые стенки металлической части (кожуха). Керамическая часть (матрица) выполнена с двумя диаметрально расположенными U-образными пазами для фиксаторов. На верхней торцевой поверхности керамической части (матрицы), образующей поверхность трения, выполнены радиальные канавки, служащие для смазки поверхности трения.
Такое конструктивное выполнение детали упорного керамического подшипника скольжения исключает взаимные перемещения керамической части (матрицы) и металлической части (кожуха) относительно друг друга, однако U-образные пазы являются концентраторами напряжений, увеличивающими вероятность разрушения керамической части (матрицы), что снижает надежность детали упорного керамического подшипника скольжения.
Кроме того, наличие радиальных канавок для смазки поверхности трения на рабочей торцевой поверхности керамической части (матрицы), обеспечивает смазку рабочей поверхности трения при принудительной подаче смазки, однако, в процессе работы устройства происходит утечка смазки с поверхности трения, а в период остановки и пуска деталь упорного керамического подшипника скольжения работает в условиях «скудной» смазки, что приводит к повышенному трению, а следовательно, и к износу рабочей поверхности трения, что снижает надежность и долговечность упорного подшипника скольжения.
Техническая задача полезной модели заключается в повышении надежности и долговечности упорного подшипника скольжения.
Поставленная задача решается тем, что в известной детали упорного подшипника скольжения, включающей выполненный с фиксаторами имеющий внешнюю и внутреннюю боковые стенки цилиндрический кожух и матрицу, имеющую боковые поверхности и рабочую торцевую поверхность трения, содержащую радиальные канавки для смазки поверхности трения, радиальные канавки выполнены трапециидальной формы, расширяющимися от центра матрицы к ее периферии, с уплотненной поверхностью, выполненной с наклоном от центра матрицы к ее периферии, а на боковых поверхностях матрицы выполнены кольцевые канавки, в которых закреплены фиксаторы, выполненные кольцевыми и за одно целое с цилиндрическим кожухом, причем внутренняя боковая стенка цилиндрического кожуха равна по высоте боковой поверхности матрицы, а высота внешней боковой стенки цилиндрического кожуха ограничена кольцевой канавкой матрицы.
Выполнение радиальных канавок трапециидальной формы, расширяющимися от центра к периферии, с уплотненной поверхностью, которая наклонена от центра к периферии, обеспечивает образование в радиальных канавках резервуаров для жидкой смазки, постоянное наличие которой в них обеспечивает образование разделительного антифрикционного слоя в виде пленки из жидкой смазки на рабочей торцевой поверхности трения (трибоповерхности) матрицы в период пуска и остановки упорного подшипника скольжения, что исключает «пусковой» и «остановочный» износ рабочей торцевой трибоповерхности матрицы, а это повышает надежность и долговечность упорного подшипника скольжения.
Наличие кольцевых фиксаторов, выполненных за одно целое с цилиндрическим кожухом и закрепленных в кольцевых канавках матрицы, позволяет осуществить прочную фиксацию матрицы в цилиндрическом кожухе и предотвратить потери смазки в процессе работы упорного подшипника скольжения. Выполнение цилиндрического кожуха с внешней и внутренней боковыми стенками разной высоты обеспечивает качественную прессовую посадку матрицы в цилиндрическом кожухе, что исключает взаимные перемещения матрицы и цилиндрического кожуха относительно друг друга, вследствие чего повышается надежность и долговечность упорного подшипника скольжения.
На фиг.1 - изображен упорный подшипник скольжения, поперечное сечение вид А-А на фиг.2;
на фиг.2 - упорный подшипник скольжения, вид на рабочую торцевую поверхность;
на фиг.3 - фрагмент торца упорного подшипника скольжения.
Упорный подшипник скольжения содержит пропитанную жидкой смазкой спеченную из металлических порошков с присадками антифрикционных материалов (например, меди, графита и др.) пористую матрицу 1, имеющую рабочую торцевую поверхность трения (трибоповерхность) 2, и цилиндрический полимерный кожух 3.
Рабочая торцевая трибоповерхность 2 содердит наружный и внутренний буритики 4, 5 для предотвращения утечки жидкой смазки с трибоповерхности 2 и радиальные канавки 6, выполненные трапециидальной формы, расширяющимися от центра пористой матрицы 1 к ее периферии, с уплотненной поверхностью, образующей резервуары и имеющей наклон от центра пористой матрицы 1 к ее периферии.
Рабочая торцевая трибоповерхность 2 пористой матрицы 1 образована чередующимися уплотненными радиальными канавками 6 и неуплотненными пористыми площадками 7 трибоповерхности 2.
На внутренней и наружной боковых поверхностях 8, 9 пористой матрицы 1 выполнены кольцевые канавки, в которых закреплены кольцевые фиксаторы 10, 11 полимерного кожуха 3, выполненные за одно целое с цилиндрическим полимерным кожухом 3 в виде выступов на его внешней и внутренней боковых стенках 12, 13.
Высота внутренней стенки 13 цилиндрического полимерного кожуха 3 равна по высоте внутренней боковой поверхности 8 пористой матрицы 1, а высота внешней боковой стенки 12 ограничена кольцевой канавкой с фиксатором 10 цилиндрического полимерного кожуха 3.
Работа упорного подшипника скольжения осуществляется следующим образом.
Перед установкой упорного подшипника скольжения в механизм (на фиг. не показан) его предварительно пропитывают жидкой смазкой, например маслом, которое заполняет тело пористой матрицы 1 и радиальные канавки 6, при этом цилиндрический полимерный кожух 3 обеспечивает удержание смазки в теле пористой матрицы 1. В начале работы трибосистемы, цапфа (на фиг. не показана) взаимодействуют с рабочей торцевой трибоповерхностью 2 пористой матрицы 1, при этом жидкая смазка, имеющаяся в радиальных канавках 6 и поступающая на трибоповерхность 2 по капиллярам из тела пористой матрицы 1, нагревающейся в процессе работы, образует разделительную масляную пленку на рабочей торцевой трибоповерхности 2 пористой матрицы 1. Утечку жидкой смазки из зоны трения предотвращают наружный 4 и внутренний 5 буртики пористой матрицы 1. Образующаяся разделительная масляная пленка обеспечивает жидкостное трение, благоприятное для надежной работы упорного подшипника скольжения. При остановке упорного подшипника скольжения, часть жидкой смазки возвращается в пористую матрицу 1 через неуплотненные пористые площадки 7, а часть остается в резервуарах радиальных канавок 6 на их уплотненной поверхности до следующего пуска упорного подшипника скольжения, создавая постоянную разделительную масляную пленку, исключая тем самым «пусковой износ», что повышает надежность и долговечность упорного подшипника скольжения.
Изготовление упорного подшипника скольжения осуществляется следующим образом.
Пористую матрицу 1 изготавливают методом порошковой металлургии из металлических порошков, при этом в шихту добавляют антифрикционные присадки (медь, графит и др.). Затем ее спрессовывают и производят спекание. После этого пористую матрицу 1 устанавливают в приспособление и на гидравлическом прессе наносят регулярный макрорельеф на трибоповерхности методом пластического деформирования. При этом, поверхности, образующие впадины, уплотняются в связи с пористой структурой матрицы. В результате пластического деформирования получается трибоповерхность, имеющая чередующиеся неуплотненные площадки 7 и радиальные канавки 6 с уплотненной поверхностью. Затем, на пористую матрицу 1 одевают полимерный кожух 3, который фиксируется по наружному и внутреннему диаметрам фиксаторами 10 и 11, входящими в кольцевые канавки, выполненные на боковых поверхностях 8, 9 пористой матрицы 1. Подготовленный таким образом пористый подшипник пропитывают маслом в вакуумной установке.