Вкладыш подшипника скольжения
SLIDING BEARING INSERT

Изобретение относится к машиностроению, например к гидротурбиностроению, судостроению, в частности к узлам трения гидромашин, гребных валов, работающих при высоких нагрузках: больших удельных давлениях, скоростях скольжения без смазки и в водной среде.
Известны вкладыши подшипников скольжения (патенты РФ №2462625, кл. F16С 33/04, 2010 г. и №2321782, кл. Р16С 33/04, 2007 г. ), выполненные из армированного волокном эпоксидного пластика с заформо-ванной заподлицо в него системой фторопластовых элементов. Недостатком указанных вкладышей является недостаточные виброизолирующие свойства, связанные с их постоянной радиальной жесткостью.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является виброизоляционный композитный материал подшипника скольжения по патенту РФ №2461.746 по кл. Р16С 27/06, 2009 г., содержащий слой скольжения, стабильный по размерам опорный слой и эластичный слой, соединенные между собой посредством адгезива или связующего. При этом возможны различные комбинации размещения слоя скольжения, эластичного и опорного слоев и организация вкладыша основана на листовых материалах с последующим формообразованием при толщинах 0,1-0,5 мм, что ограничивает применение подобных материалов и вкладышей для крупногабаритных подшипников скольжения с высокими скоростями скольжения.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание крупногабаритных до 2500 мм подшипников скольжения с вибропоглощающим вкладышем из композитного материала, работающих при удельных давлениях до 200 МПа и переменных скоростях скольжения до 15 м/с с обеспечением виброизоляционного эффекта во всем диапазоне давлений и скоростей скольжения.
Поставленная задача решается тем, что между размеростабильными антифрикционным и опорным слоями размещена система х-образных кольцевых ребер из композиционного материала опорного слоя с возможностью перемещения антифрикционного слоя относительно опорного слоя при изменении радиальной нагрузки на вкладыш, причем радиальную жесткость ребер выбирают в зависимости от требуемых частот вибропоглощения и может быть выполнена переменной по длине вкладыша.
Конструктивные параметры системы ребер и эластичного слоя рассчитываются в зависимости от радиальной нагрузки, требуемых частот вибропоглощения, величины радиального перемещения антифрикционного слоя и вибропоглощающих свойств материала эластичного слоя, а также упруго-прочностных свойств полимерных композиционных материалов антифрикционного и опорных слоев.
Отличительными признаками вкладыша подшипника скольжения являются:
- в эластичном слое вкладыша подшипника размещена система х-образных кольцевых ребер из композиционного материала опорного слоя;
-антифрикционный слой имеет возможность радиального перемещения относительно опорного слоя при изменении радиальной нагрузки;
-радиальная жесткость системы ребер выбирается в зависимости от требуемых частот вибропоглощения и может быть выполнена переменной по длине вкладыша.
Все признаки в совокупности позволяют обеспечить необходимую нагрузочную способность и эксплуатационную надежность вкладышаподшипника скольжения с обеспечением требуемых виброизоляционных свойств.
Указанные признаки конструктивно и технологически взаимосвязаны и являются существенными, так как каждый из них и в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата - повышения нагрузочной способности и надежности вкладыша подшипника скольжения с обеспечением требуемых виброизоляционных свойств. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие предложенного технического решения критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом НИОКР по повышению надежности и нагрузоч-, ной способности подшипников скольжения гидротурбин, по повышению технологичности их изготовления. Решение неочевидно, что свидетельствует о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Описание чертежей и предпочтительного варианта осуществления изобретения Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез подшипника скольжения с вкладышем предлагаемой конструкции, на фиг. 2 изображен продольный разрез самого вкладыша.
Подшипник скольжения содержит металлическую обойму 1 с вклеенным в нее вкладышем 2, обойма подшипника скольжения установлена в корпусе 3, на который передаются радиальные и осевые нагрузки от валопровода.
Выбором радиальной жесткости и деформаций вкладыша, толщины эластичного слоя вкладыша достигается требуемый уровень вибропоглощения системы. Переменная по длине радиальная жесткость вкладыша позволит адаптировать вкладыш при больших длинах подшипника скольжения. Переменная жесткость обеспечивается за счет выбора толщины системы ребер по длине вкладыша и толщины эластичного слоя.
Вкладыш содержит опорный слой 4, антифрикционный слой 5, эластичный слой 6 и систему х-образных кольцевых ребер 7. Эластичный слой 6 после изготовления вкладыша находится в предварительно-напряженном состоянии, а х-образные кольцевые ребра за счет потери устойчивости в средней зоне позволяют реализовать необходимые радиальные перемещения вкладыша для обеспечения виброизолирующих свойств системы валопровод - подшипник скольжения.
Антифрикционный слой вкладыша выполнен из ПКМ по патенту RU №2321782 от 05.02.2007 г. кл. F16С 33/04, опорный слой и система ребер выполнены из намоточного эпоксидного углепластика. Эластичный слой выполнен из резины 7 ИРП-1357, причем в процессе изготовления вкладыша в частично вулканизованном резиновом слое выполняют канавки для намотки системы ребер, между резиной, опорным и антифрикционным слоями обеспечивается адгезионная связь с помощью клеевых слоев 8.
Разработанный вкладыш может обеспечить стабильную работу системы валопровод - подшипник скольжения при переменных нагрузках за счет адаптации вкладыша к переменным нагрузкам и обеспечения вибропоглощения в вкладыше.
Опытные образцы таких вкладышей ∅340 мм испытаны на специальном стенде с обеспечением требуемого уровня виброизоляции в диапазоне скоростей скольжения до 20 м/с с радиальной нагрузкой до 4,0 МПа.
Использование изобретения позволит создать эффективные вкладыши подшипников скольжения с повышенной нагрузочной способностью и надежностью с обеспечением необходимого уровня виброзащиты.
Новое техническое решение при реализации его во вкладышах подшипников скольжения воспроизводимо промышленным способом и востребовано промышленностью при разработке подшипников гидротурбин, валопроводов судов и др.