Подшипниковый узел скольжения

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям подшипников, и может быть использована для мониторинга радиальных зазоров в парах трения цилиндрический подшипник скольжения-вал в процессе эксплуатации механизма содержащего подшипниковый узел, например, двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известно устройство подшипника скольжения (патент RU 2395017, МПК F16C 17/00, F16C 33/12, F16C 33/14, F04D 29/04, F04D 29/56, F01D 17/12, 2010), содержащее две неподвижно соединенных между собой детали трения, одна из которых выполнена в виде антифрикционного вкладыша, заключенного в наружную обойму, а другая в виде внутренней втулки и цилиндрические отверстия для подачи масла в зону трения, отличающийся тем, что одна деталь выполнена составной из взаимодействующих между собой втулок.
Недостаток устройства - в невозможности измерения зазоров, как на стендовых испытаниях, так и в процессе эксплуатации подшипниковых узлов, соответственно, и невозможность проводить мониторинг состояния подшипников скольжения перед их длительной эксплуатацией, например, при значительном удалении механизма от станций техобслуживания.
Наиболее близким является подшипниковый узел скольжения, содержащий вал, охватывающую его с зазором деталь в виде плавающего кольца, в теле которого выполнены сквозные радиальные отверстия. Кольцо размещено между валом и неподвижной втулкой с зазорами, заполненными смазочным материалом. Втулка выполнена со сквозным каналом для размещения в нем расходуемого легкоплавкого сплава, нанесенного в виде покрытия на внутреннюю и внешнюю поверхности кольца. На внутренней поверхности кольца выполнены пазы, черезкоторые поступает дополнительная смазка к валу и втулке (патент RU 2271484, МПК F16C 33/10, 10.03.2006).
Недостаток устройства - в невозможности измерения зазоров, как на стендовых испытаниях, так и в процессе эксплуатации подшипниковых узлов и, соответственно, проводить мониторинг состояния подшипников скольжения перед их длительной эксплуатацией, например, при значительном удалении механизма от станций техобслуживания (дизели подводных лодок, самолеты дальнего действия.
Задачей является разработка конструкции подшипникового узла скольжения, позволяющего определять толщину смазочного слоя (ТСС) в диаметральных зазорах подшипников скольжения.
Техническим результатом заявленного устройства является повышение надежности работы подшипникового узла скольжения.
Технический результат достигается при использовании подшипникового узла скольжения, содержащего вал, втулку со сквозными каналами, размещенную между ними деталь в виде плавающего кольца со сквозными радиальными отверстиями в его теле и пазами на внутренней поверхности, и заполняющий зазоры смазочный материал, при этом в пазах плавающего кольца установлены датчики для измерения радиоактивности, а в смазочный материал введены радиоактивные изотопы.
Устройство позволяет определять объемы проходящего через зазоры смазочного материала, характеризующих величины диаметральных зазоров в подшипниках скольжения. За счет повышения точности измерения и одновременного или поочередного обеспечения измерения величин объема слоя смазочного материала, осуществляется учет векторов пространственного смещения деталей устройства относительно общей оси.
Результат достигается за счет того, что в пазах плавающего кольца установлены датчики для измерения радиоактивности, а в смазочный материал введены радиоактивные изотопы (или радионуклиды), собразованием препарата, излучение которого регистрируется каждым датчиком (детектором).
Периодическое регистрирование необходимых пределов заданного радиального зазора между постоянно прирабатывающимися поверхностями контакта подшипника скольжения и вала обеспечивает возможность своевременного вмешательства ремонтных служб и поддержания требуемых пределов величины зазора на уровне нового, правильно изготовленного как в одиночном подшипниковом узле, так и в многоопорном узле поддержки, например, коленчатого вала дизеля. Такой зазор может колебаться в значительных пределах в зависимости от окружной деформации вкладышей, возникающей, например, при затяжке их крышками подшипников.
maxF
minF
Поскольку величина зазора в каждом случае оказывается разная, то ее необходимо определять, что осуществляется с помощью показаний датчиков по объему смазочного масла, проходящего через радиальные зазоры или торцевые зазоры между рабочими поверхностями контакта подшипников и вала. Заявленное расположение датчиков позволяет регистрировать действительные величины в пределах максимального (S) и минимального (S) функциональных зазоров.
На чертеже представлен подшипниковый узел скольжения, в разрезе.
Подшипниковый узел скольжения состоит из вала 1, втулки 2 со сквозными каналами 3 для подачи смазочного материала 4. Между валом 1 и втулкой 2 размещена деталь в виде плавающего кольца 5, с выполненными в его теле сквозными радиальными отверстиями 6 и пазами 7 на внутренней поверхности плавающего кольца 5. В пазах 7 установлены датчики для измерения радиоактивности 8 для определения количества радиоактивных изотопов в слое смазочного материала, заполняющего зазор между валом 1 и плавающим кольцом 5.
Минимально достаточное количество датчиков для измерения радиоактивности 8 по одной поверхности контакта равно трем, т.к. окружность определяется тремя точками. Увеличение количества датчиков 8обеспечивает повышение точности определения величины диаметральных зазоров. Наиболее эффективным является равномерное распределение датчиков для измерения радиоактивности 8 по поверхностям контакта.
В качестве радиоактивных изотопов используют изотопы из семейства короткоживущих радионуклидов препаратов самария-153, олова-117m, генераторов рения-188. В смазочный материал предварительно вводят радиоактивные изотопы, обеспечивая их равномерную концентрацию в составе смазочного материала.
Датчики для измерения радиоактивности 8 соединены с регистрирующими приборами, например, с цифровыми осциллографами 9 и/или ЭВМ 10, для определения численного значения излучения радионуклида, пересчета данного параметра на объем смазочного материала и определения величины зазора.
Устройство работает следующим образом.
Перед первым запуском подшипникового узла скольжения зазоры в нем заполняются стартовым смазочным материалом. В процессе работы подшипникового узла смазочный материал через сквозные радиальные отверстия 6 плавающего кольца 5 попадает на внутреннюю поверхность плавающего кольца 5. Таким образом, обеспечивается распределение смазочного материала по поверхностям контакта (скольжения): зазора между внутренней поверхностью плавающего кольца 5 и валом 1. При необходимости возможна дополнительная подача смазочного материала через канал 3.
Расположенные в пазах 7 датчики для измерения радиоактивности 8 регистрируют количество изотопов в сканируемом слое смазочного материала, передают сигнал на цифровой осциллограф (и/или ЭВМ), где осуществляется полная цифровая обработка исследуемых сигналов. По полученной информации определяют объемы смазочного материала зазорах и, соответственно, величину радиальных зазоров, сравнивают с нормированным эталоном экстремальных значений и определяют векторнаправлений наибольшего значения радиального зазора и превышение величины диаметрального зазора. При обнаружении критических нарушений, осуществляют корректировку величины диаметральных зазоров.
Таким образом, использование подшипникового узла скольжения, содержащего вал, втулку со сквозными каналами, размещенную между ними деталь в виде плавающего кольца со сквозными радиальными отверстиями в его теле и пазами на внутренней поверхности, с установленными в них датчиками для измерения радиоактивности, и заполняющий зазоры смазочный материал с радиоактивными изотопами, обеспечивает повышение надежности работы подшипникового узла скольжения.