ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к подшипникам скольжения, в частности к конструкции подшипников с керамической парой трения и может быть использована в узлах трения, предназначенных для работы в узлах и агрегатах, работающих в условиях агрессивных сред и наличия интенсивного гидроабразивного трения.
Керамический подшипник скольжения содержит наружную втулку и внутреннюю втулку. Внутренняя втулка керамического подшипника, как правило, состоит из двух частей - охватываемой металлической втулки для посадки на вал и охватывающей ее керамической втулки. Керамическая втулка закреплена на металлической втулке и является частью керамической пары трения подшипника. Одним из важных моментов при создании таких втулок является обеспечение отсутствия взаимных перемещений металлической и керамической втулок.
Известен керамический подшипник скольжения, (Патент RU №2190786 «Подшипник скольжения (варианты), опуб. 10.10.2002) внутренняя втулка которого содержит металлическую втулку, выполненную по своей длине со ступенчатой формой поверхности, образованной центральными и концевыми участками. Концевые участки предназначены для соединения с валом. Центральный участок выполнен со сквозными продольными прорезями в его поперечном сечении. Металлическая втулка плотно закреплена в керамической втулке только на длине ее центрального участка.
Такое крепление керамической втулки предназначено для уменьшения разрушающих растягивающих напряжений во внутренней втулке керамической пары трения за счет упругой радиальной деформации центрального участка металлической втулки, но не обеспечивает надежное отсутствие взаимных перемещений металлической и керамической втулок. Это связано с тем, что при таком закреплении керамической втулки на металлической втулке отсутствуют конструктивные элементы, препятствующие вращению керамической втулки относительно металлической вокруг общей оси вращения подшипника.
th
Известен керамический подшипник, (Proceedings of the 14 International Pump Users Symposium. C.116, тип.8. Copyright 1996, http://www.waukbearing.com/_data/page/550/Present_limits_of_operation_of_product_lubricated_and_magnetic_bearings_in_pumps.pdf) внутренняя втулка которого содержит металлическую втулку, имеющую внешний кольцевой буртик, снабженный кольцевой проточкой и расположенный со стороны одного из торцов втулки. На этой металлической втулке расположена керамическая втулка, один из торцов которой размещен в кольцевой проточке на буртике металлической втулки. Со стороны другого торца керамической втулки установлено кольцо, жестко скрепленное с металлической втулкой, которое также имеет кольцевую проточку для размещения другого торца керамической втулки. Фиксация керамической втулки осуществляется за счет силы трения, возникающей вследствие поджатия торцов керамической втулки к соответствующим поверхностям металлической втулки и кольца.
Такая конструкция внутренней втулки керамического подшипника не обеспечивает надежное отсутствие проворота керамической втулки относительно металлической втулки. Это обусловлено тем, что при таком закреплении керамической втулки на металлической втулке отсутствуют конструктивные элементы, препятствующие вращению керамической втулки относительно металлической вокруг общей оси вращения подшипника.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является керамический подшипник скольжения (http://www.virial.ru/picture/bearing.jpg, дата помещения сведений 2003г, копия страницы сайта в приложении), содержащий наружную втулку и внутреннюю втулку, состоящую из охватываемой металлической втулки и охватывающей ее и закрепленной на ней керамической втулки. Один из торцов металлической втулки снабжен расположенным снаружи кольцевым буртиком. На одном из торцов керамической втулки выполнены диаметрально противоположно два паза, например, U-образной формы. При размещении керамической втулки на металлической втулке, один ее торец опирается на буртик металлической втулки. Другой торец керамической втулки взаимодействует с металлическим замыкающим кольцом, имеющим два выступа для размещения в пазах керамической втулки, форма которых соответствует форме пазов втулки. Замыкающее кольцо закрепляется неподвижно на металлической втулке, например, приваривается. Закрепление керамической втулки относительно
металлической осуществляется посредством опоры одного торца на кольцевой буртик металлической втулки, а также за счет размещения выступов замыкающего кольца в соответствующих им пазах керамической втулки. Такое крепление керамической втулки на металлической втулке обеспечивает надежное отсутствие взаимных перемещений втулок относительно друг друга, однако, при взаимодействии металлических выступов замыкающего кольца с пазами керамической втулки, создаются концентраторы напряжений, увеличивающие опасность разрушения хрупкого материала керамической втулки в пазах, которые являются областями контакта керамической втулки с выступами металлической втулки.
Заявляемой полезной моделью решается задача повышения эксплуатационной надежности керамического подшипника скольжения.
Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемого подшипника скольжения, заключается в исключении возможности возникновения концентраторов напряжений на керамической втулке, при отсутствии взаимных перемещений металлической и керамической втулок, составляющих внутреннюю втулку подшипника.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в подшипнике скольжения керамическом, содержащем керамическую пару трения, образованную наружной втулкой и внутренней втулкой, которая состоит из охватываемой металлической втулки и охватывающей ее керамической втулки с возможностью упора одного из торцов керамической втулки, а другой торец которой закреплен посредством фиксирующего элемента, связанного с металлической втулкой, наружная поверхность охватываемой металлической втулки выполнена с некруглым поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению внутренней поверхности охватывающей керамической втулки.
Металлическая втулка внутренней втулки керамического подшипника скольжения может быть выполнена с внешним кольцевым буртиком, расположенным со стороны одного из ее торцов. При размещении керамической втулки на металлической втулке один из торцов керамической втулки упирается в этот буртик. Металлическая втулка может быть выполнена, например, из стали 40х13.
Фиксирующий элемент для закрепления керамической втулки на металлической втулке в осевом направлении, может быть выполнен, например,
в виде металлического стопорного кольца, имеющего резьбовое соединение с металлической втулкой и, например, из стали 40х13. Жесткое скрепление фиксирующего элемента с металлической втулкой обеспечивается, например, точечной лазерной сваркой.
Керамическая пара трения может быть выполнена, например, из реакционноспеченного карбида кремния.
Соответствие поперечных сечений наружной поверхности металлической втулки и внутренней поверхности керамической втулки может быть реализовано, например, за счет того, что наружная поверхность охватываемой металлической втулки имеет, по меньшей мере, две лыски, расположенные симметрично относительно оси втулки, а внутренняя поверхность охватывающей керамической втулки - соответствующие этим лыскам выступы.
При возникновении условий функционирования подшипника отличных от рабочих режимов (заклинивание керамической пары трения), на керамической втулке возникает момент сил, который может привести к перемещению керамической втулки относительно металлической втулки, а именно к вращению вокруг общей оси вращения подшипника. Отличительной особенностью предлагаемого подшипника является исключение перемещения керамической втулки в окружном направлении относительно металлической втулки за счет сопряжения некруглой внутренней поверхности керамической втулки и соответствующей ей наружной поверхности металлической втулки. При таком взаимодействии керамической и металлической втулок концентраторы напряжений на керамической втулке не возникают. Это значительно снижает опасность разрушения хрупкого материала керамической втулки и соответственно повышает эксплуатационную надежность керамического подшипника скольжения.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг.1 - Керамический подшипник скольжения.
Фиг.2 - Металлическая втулка внутренней втулки керамического подшипника.
Фиг.3 - Керамическая втулка внутренней втулки керамического подшипника.
Подшипник содержит (см. фиг.1) наружную керамическую втулку 1 и внутреннюю втулку 2. Внутренняя втулка 2 состоит из охватываемой металлической втулки 3, которую охватывает керамическая втулка 4. При этом один из торцов керамической втулки 4 опирается на кольцевой буртик 6 (см. фиг.2) металлической втулки 3. Второй торец керамической втулки 4
взаимодействует с торцевой поверхностью стопорного кольца 5, которое скреплено с металлической втулкой 3, например, имеет резьбовое соединение внутренней поверхности кольца 5 с некоторой частью внешней поверхности металлической втулки 3. На внешней поверхности металлической втулки 3, (см. фиг.2) предназначенной для охвата керамической втулкой 4, выполнены две лыски 7. На внутренней поверхности охватывающей металлическую втулку керамической втулки 4 (см. фиг.3) выполнены два выступа 8, форма которых обеспечивает полное соответствие поперечных сечений наружной поверхности металлической втулки и внутренней поверхности керамической втулки. Выступы в сечении имеют вид секторов круга.
В процессе работы керамического подшипника скольжения крутящий момент передается с вала, через шпоночное соединение металлической втулки 3 на внутреннюю втулку 2 подшипника скольжения. Так как внутренняя поверхность керамической втулки 4 и сопрягающаяся с ней наружная поверхность металлической втулки 3 выполнены в поперечном сечении некруглыми, керамическая втулка 4 надежно зафиксирована в окружном направлении и крутящий момент передается на керамическую втулку 4. Фиксация осуществляется за счет взаимодействия лысок 7 на внешней поверхности металлической втулки 3 и выступов 8 на внутренней поверхности керамической втулки 4. Фиксация втулки в осевом направлении осуществляется вследствие поджатия торцов керамической втулки 4 к соответствующим поверхностям буртика 6 металлической втулки 3 и кольца 5, имеющего резьбовое соединение с металлической втулкой 3. В данной конструкции внутренней втулки 2 керамического подшипника скольжения отсутствуют концентраторы на керамической втулке 4. Это значительно снижает опасность разрушения хрупкого материала керамической втулки 4 и соответственно повышает эксплуатационную надежность керамического подшипника скольжения.
Таким образом, конструктивное решение предлагаемого керамического подшипника скольжения позволяет исключить возможность возникновения концентраторов напряжений на керамической втулке, при отсутствии взаимных перемещений металлической и керамической втулок, составляющих внутреннюю втулку подшипника. Это снижает опасность разрушения хрупкого материала керамической втулки и соответственно повышает эксплуатационную надежность керамического подшипника скольжения.