ОПОРНЫЙ ПОДШИПНИК СКОЛЬЖЕНИЯ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЛОКОМОТИВА (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛОЩАДИ СМАЗЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТА ТАКОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ И СМАЗОЧНЫЙ ФИТИЛЬ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТАКОМ ПОДШИПНИКЕ СКОЛЬЖЕНИЯ
SUPPORT JOURNAL BEARING OF TRACTION ENGINE OF RAILWAY LOCOMOTIVE (VERSIONS), METHOD FOR ENLARGING SURFACE AREA OF LUBRICATED CONTACT SURFACE OF SUCH JOURNAL BEARING, AND LUBRICATING WICK FOR BEING USED IN SUCH JOURNAL BEARING

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к тяговым двигателям железнодорожных локомотивов и, в частности, к подшипникам или опорам скольжения, при помощи которых тяговый двигатель частично удерживается на оси колесной пары в днище локомотива, и в особенности направлено на обеспечение дополнительной смазки.
Обычный опорный подшипник ведущей шестерни тягового двигателя, раскрытый в патенте США №5038631, показан на рис.1 и 4. На этих рисунках показана половина опорного подшипника 10, имеющая отверстие 12 для подачи смазочного фитиля. Для обеспечения оптимальных показателей работы и максимального срока службы опорного подшипника тягового двигателя зоны нагрузки оси колесной пары должны быть отцентрованы. Это необходимо для того, чтобы смазочный фитиль (не показан), вводимый во внутреннюю часть подшипника через отверстие 12, смазывал все трущиеся участки поверхности. При этом смазочный фитиль подводится к оси через отверстие для смазки. Кроме того, обе зоны нагрузки должны по возможности находиться в пределах осевой досягаемости фитиля, опять же для обеспечения оптимальной смазки. Каждый опорный подшипник двигателя имеет две зоны нагрузки - верхнюю и нижнюю, причем самая большая зона нагрузки находится под углом 25 градусов к вертикали, поскольку наиболее часто используемый угол давления в зубьях шестерни составляет 25 градусов. Оба отпечатка зацепной нагрузки можно наблюдать на половине 10 подшипника, причем верхняя часть отпечатка расположена выше окошка для смазки, а нижняя часть - под ним. В идеале оба отпечатка зацепления должны находиться в центре в середине окна, чтобы смазочный фитиль обеспечивал максимальную смазку. Кроме того, оба отпечатка зацепления должны находиться в пределах общих осевых габаритов или размеров смазочного фитиля, если это возможно - опять же для обеспечения оптимальной смазки.
Смазочный фитиль обычного подшипника скольжения, показанного на рис.1 и 4, попадает в подшипник из смазочного резервуара через литое отверстие в крышке оси, которое расположено на одной линии с окном или отверстием 12 втулки подшипника. Это отверстие 12 отцентровано в продольном направлении по отношению к оси, и фитиль проникает через данное отверстие, соприкасаясь с шейкой оси в положении примерно на 20-30 градусов ниже горизонтальной линии, проходящей через центровые линии шестерни оси и зубчатого колеса. Подшипник скольжения 10 также имеет фланцевый фитиль 16 для смазки фланцевого конца 20.
Продольная длина предпочтительной зоны зацепления втулки и оси определяется осевой длиной фитиля. Втулки подшипника изготавливаются таким образом, чтобы снять нагрузку с вкладышей так, чтобы каждый контакт шейки оси при нормальной нагрузке оставался в зоне осевой фитильной смазки 14. Но во многих опорных подшипниках тяговых двигателей протяженность кожуха, поддерживающего ось, в продольном направлении значительно больше, чем длина фитиля и протяженность смазываемой поверхности.
Номинальная нагрузка подшипников скольжения со стороны ведущей шестерни часто ограничена длиной оси, которую можно надежно смазывать при помощи системы доставки смазки. Если можно обеспечить смазывание за пределами осей обычных опорных подшипников, то такое дополнительное смазывание может оказаться полезным в поддержке шейки оси. За счет уменьшения удельной нагрузки на шейку оси и соответствующего увеличения грузоподъемности снижается критическое значение других параметров, влияющих на износ и надежность.
В параллельной заявке заявителей под номером US 11/178,937, поданной 11 июля 2005 года, описано применение вспомогательных фитилей для увеличения поверхности смазывания в целях обеспечения дополнительной смазки продольных поверхностей за пределами главного центрального смазочного фитиля. Эти вспомогательные фитили находятся по одному с каждой торцевой стороны центрального фитиля вблизи положения 6:00 и способны сообщаться с маслом, накапливающимся в канавках маслобойного кольца. Таким образом, за счет вращения маслобойного кольца и продольного движения внутри боковых зазоров подшипника обеспечивается дополнительная смазка и увеличивается смазываемая область, подходящая для удержания шейки оси в осевом направлении. Вместе с тем, обнаружено, что войлочный материал вспомогательных фитилей при определенных условиях может прилипать к поверхности шейки оси, что способно привести к отрыву части вспомогательного фитиля во время вращения оси. Более того, удалось выяснить, что дополнительную смазку, обеспечиваемую за счет этих вспомогательных фитилей, можно еще больше увеличить при обеспечении прямого сообщения жидкой смазки с соответствующими канавками маслобойного кольца, что обеспечивает смачивание жидкой смазкой поверхности таких вспомогательных фитилей. Кроме того, удалось выяснить, что более оптимальная форма каждого вспомогательного фитиля увеличивает его долговечность.
Краткое описание изобретения
Главная цель настоящего изобретения - создание усовершенствованного подшипника скольжения для железнодорожного тягового двигателя локомотива, который обеспечивает дополнительную смазку поверхности в канале оси по сравнению с тем объемом, который дает обычный центральный смазочный фитиль, используемый в настоящее время.
В соответствии с настоящим изобретением подшипник скольжения выполняют таким образом, чтобы обеспечить дополнительную смазку продольных поверхностей за пределами основного смазочного фитиля путем добавления дополнительных фитилей с каждой осевой стороны центрального фитиля либо путем добавления дополнительных каналов вблизи положения 6:00 с каждой торцевой стороны, которые сообщаются с маслом, накапливающимся в канавках маслобойного кольца, и используют вращение маслобойного кольца и продольное движение внутри боковых зазоров подшипника для того, чтобы обеспечить дополнительную смазку и увеличить смазываемую поверхность, подходящую для удержания шейки оси в осевом направлении.
В одном из вариантов выполнения вспомогательного фитиля каждый такой вспомогательный фитиль изготавливается из войлока, причем войлочные волокна ориентированы в направлении, перпендикулярном продольной оси шейки оси колесной пары, так, чтобы с ее поверхностью соприкасались только концы волокон. В другом варианте выполнения вспомогательный фитиль оснащается выступающей хвостовой частью, которая входит в узкую полость, соединяющую отверстие для размещения и установки фитиля с соответствующей канавкой маслобойного кольца с тем, чтобы обеспечить смазку и пропитку соответствующего вспомогательного фитиля из соответствующей канавки маслобойного кольца. Кроме того, для компенсации увеличения сдавливания вспомогательного фитиля во время соприкосновения с поверхностью шейки оси вспомогательный фитиль имеет конический профиль или имеет вогнутую форму, при этом фитиль расширяется внутри отверстия для ввода и размещения фитиля, и обеспечивается возможность выполнения вспомогательного фитиля из более мягкого войлочного материала с меньшим значением твердости, определяемой с помощью дюрометра, чем у ранее использовавшихся материалов.
В соответствии с изобретением подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя, включает основное гнездо подшипника, включающее внутреннюю и наружную торцевые части, а также фитильное отверстие для центрального смазочного фитиля, по крайней мере, часть внутренней поверхности которого контактирует с осью, при этом, по крайней мере, один вспомогательный смазочный фитиль размещен, по крайней мере, на одной из внутренних или наружных торцевых частей для обеспечения дополнительной смазки внутренней поверхности, контактирующей с осью вдоль направления оси, за пределами центрального смазочного фитиля; по крайней мере, один из вспомогательных смазочных фитилей включает основной корпус, включающий верхнюю поверхность, контактирующую с поверхностью оси, нижнюю поверхность, две торцевые поверхности и лицевую часть хвостовой секции; основное гнездо подшипника дополнительно включает, по крайней мере, одну смазочную канавку; при этом, по крайней мере, один монтажный карман для установки, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля расположен в осевом направлении, прилегает к, по крайней мере, одной смазочной канавке таким образом, чтобы обеспечивался доступ смазки в монтажный карман, и продолжается за пределами, по крайней мере, одной смазочной канавки, при этом основная часть монтажного кармана имеет, в основном, такую же форму, что и, по крайней мере, один вспомогательный фитиль, монтажный карман включает торцевые стенки и входное отверстие для направления смазки в, по крайней мере, одну смазочную канавку; при этом хвостовая секция расположена вблизи вышеупомянутого входного отверстия для обеспечения постоянного смазывания вспомогательного фитиля за счет смазки, циркулирующей, по крайней мере, в одной смазочной канавке; при этом глубина, по крайней мере, одного монтажного кармана меньше толщины, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля, что обеспечивает контакт, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля с прилегающей поверхностью оси.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя включает два вспомогательных смазочных фитиля, один из которых размещен во внутренней торцевой части, а другой - в наружной торцевой части; при этом подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя дополнительно включает внутреннюю канавку маслобойного кольца, наружную канавку маслобойного кольца, внутренний монтажный карман для установки внутреннего вспомогательного фитиля для подачи смазки во внутреннюю канавку маслобойного кольца, а также внешний монтажный карман для установки внешнего вспомогательного фитиля для подачи смазки во внешнюю канавку маслобойного кольца.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что торцевые поверхности основного корпуса, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля имеют сужающуюся кверху коническую форму для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками, по крайней мере, одного монтажного кармана с тем, чтобы обеспечить возможность расширения вспомогательного фитиля внутри, по крайней мере, одного монтажного кармана при сжатии вспомогательного фитиля во время работы.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что, по крайней мере, часть торцевых поверхностей основного корпуса каждого вспомогательного фитиля отделена от торцевых стенок монтажного кармана для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками монтажного кармана с тем, чтобы обеспечить возможность расширения вспомогательных фитилей внутри монтажных карманов при сжатии вспомогательных фитилей во время работы.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что, по крайней мере, один вспомогательный фитиль выполнен из материала, впитывающего смазку и состоящего из удлиненных волокон определенной длины; при этом волокна ориентированы удлиненной частью, в основном, перпендикулярно верхней поверхности вспомогательного смазочного фитиля и, в основном, перпендикулярно направлению оси вращения оси, расположенной в подшипнике скольжения с тем, чтобы снизить риск обрыва или запирания поверхности, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что, по крайней мере, часть торцевых поверхностей основного корпуса, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля отделена от торцевых стенок, по крайней мере, одного монтажного кармана для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками, по крайней мере, одного монтажного кармана с тем, чтобы обеспечить возможность расширения вспомогательного фитиля внутри, по крайней мере, одного монтажного кармана при сжатии вспомогательного фитиля во время работы.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что каждый вспомогательный смазочный фитиль расположен в основном гнезде подшипника вблизи положения 6:00 по часовой стрелке.
В соответствии с изобретением подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя включает основное гнездо подшипника, включающее внутреннюю и наружную торцевые части, фитильное отверстие для центрального смазочного фитиля, по крайней мере, часть внутренней поверхности которого контактирует с осью, в котором наружная торцевая часть внутренней поверхности включает смазочную канавку и внутренняя торцевая часть внутренней поверхности также включает смазочную канавку, при этом подшипник включает первый наружный вспомогательный смазочный фитиль, размещенный на внешней торцевой части, второй внутренний вспомогательный фитиль, размещенный на внутренней торцевой части для обеспечения дополнительной смазки внутренней поверхности, контактирующей с осью вдоль направления оси, за пределами центрального смазочного фитиля, при этом первый и второй вспомогательные смазочные фитили расположены в основном гнезде подшипника вблизи положения 6:00 по часовой стрелке, первый и второй вспомогательные смазочные фитили расположены в осевом направлении внутренней поверхности и прилегают к соответствующим смазочным канавкам таким образом, чтобы обеспечивался доступ смазки из смазочных канавок, внутренняя поверхность включает внутренний торцевой монтажный карман для установки внутреннего торцевого вспомогательного фитиля, наружный торцевой монтажный карман для установки наружного торцевого вспомогательного фитиля, при этом каждый монтажный карман расположен в осевом направлении и прилегает к соответствующей смазочной канавке, глубина каждого монтажного кармана меньше толщины соответствующего вспомогательного фитиля, что обеспечивает контакт каждого вспомогательного фитиля с прилегающей поверхностью оси, при этом каждый монтажный карман дополнительно включает впускное отверстие, которое открывается в соответствующую смазочную канавку таким образом, чтобы обеспечивался доступ смазки в монтажный карман для того, чтобы обеспечивался доступ смазки из соответствующей смазочной канавки к соответствующему вспомогательному фитилю; при этом каждый вспомогательный фитиль включает основной корпус, включающий верхнюю поверхность, контактирующую с поверхностью оси, нижнюю поверхность и две торцевые поверхности, при этом, по крайней мере, часть торцевых поверхностей основного корпуса каждого вспомогательного фитиля отделена от торцевых стенок соответствующего монтажного кармана для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками соответствующего монтажного кармана с тем, чтобы обеспечить возможность расширения вспомогательного фитиля внутри соответствующего монтажного кармана при сжатии вспомогательного фитиля во время работы.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что торцевые поверхности имеют сужающуюся кверху коническую форму для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками монтажного кармана.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что торцевые поверхности сужаются кверху под углом примерно в пять градусов относительно торцевой стенки.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что основной корпус каждого вспомогательного смазочного фитиля дополнительно включает лицевую часть хвостовой секции, при этом каждый монтажный карман включает основную часть, которая имеет, в основном, такую же форму, что и вспомогательный фитиль, а также торцевые стенки и входное отверстие для направления смазки в соответствующую смазочную канавку, при этом хвостовая секция расположена вблизи вышеупомянутого входного отверстия для обеспечения постоянного смазывания вспомогательного фитиля за счет смазки, циркулирующей в соответствующей смазочной канавке.
В соответствии с изобретением подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя включает основное гнездо подшипника, включающее внутреннюю и наружную торцевые части, а также фитильное отверстие для центрального смазочного фитиля, по крайней мере, часть внутренней поверхности которого контактирует с осью, отличающийся тем, что, по крайней мере, один вспомогательный смазочный фитиль размещен, по крайней мере, на одной из внутренних или наружных торцевых частей для обеспечения дополнительной смазки внутренней поверхности, контактирующей с осью вдоль направления оси, за пределами центрального смазочного фитиля; по крайней мере, один из вспомогательных смазочных фитилей включает основной корпус, включающий верхнюю поверхность, контактирующую с поверхностью оси, нижнюю поверхность, две торцевые поверхности, при этом, по крайней мере, один вспомогательный смазочный фитиль расположен на внутренней поверхности таким образом, чтобы контактировать с частью поверхности оси; при этом, по крайней мере, один вспомогательный фитиль выполнен из материала, впитывающего смазку и состоящего из удлиненных волокон определенной длины; при этом волокна ориентированы удлиненной частью, в основном, перпендикулярно верхней поверхности вспомогательного смазочного фитиля и, в основном, перпендикулярно направлению оси вращения оси, расположенной в подшипнике скольжения с тем, чтобы снизить риск обрыва или задирания поверхности, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля.
В альтернативном варианте выполнения изобретения подшипник скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что основное гнездо подшипника дополнительно включает, по крайней мере, один монтажный карман для установки, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля, при этом глубина, по крайней мере, одного монтажного кармана меньше толщины, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля, что обеспечивает контакт, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля с прилегающей поверхностью оси.
В соответствии с изобретением для увеличения площади смазываемой поверхности контакта подшипника скольжения для железнодорожного тягового двигателя с установленной внутри осью, в котором используют подшипник скольжения, включающий основное гнездо подшипника, включающее внутреннюю и наружную торцевые части, а также фитильное отверстие для центрального смазочного фитиля и внутреннюю втулку, образующую центральную внутреннюю часть подшипника скольжения, которая контактирует с осью для поддержки оси, выполняют следующие стадии: (а) дополнительно смазывают внутреннюю часть наружной торцевой поверхности внутренней втулки для увеличения площади контакта внутренней втулки и оси за пределами центральной внутренней части в направлении наружной торцевой поверхности; (б) дополнительно смазывают внутреннюю часть внутренней торцевой поверхности внутренней втулки для увеличения площади контакта внутренней втулки и оси за пределами центральной внутренней части в направлении внутренней торцевой поверхности; (в) на стадиях (а) и (б) используют соответственно вспомогательный наружный фитиль и вспомогательный внутренний фитиль; (г) на стадиях (а) и (б) устанавливают соответствующий вспомогательный фитиль в монтажном кармане, выполненном в основном гнезде подшипника таким образом, чтобы верхняя поверхность основного корпуса вспомогательного смазочного фитиля выдавалась наружу за пределы соответствующего монтажного кармана с тем, чтобы входить в контакт с частью поверхности оси, установленной в подшипнике скольжения; (д) на стадии (г) размещают вспомогательный фитиль таким образом, чтобы, по крайней мере, часть торцевых поверхностей соответствующего вспомогательного фитиля была отделена от торцевых стенок соответствующего монтажного кармана для обеспечения возможности расширения соответствующего вспомогательного фитиля внутри соответствующего монтажного кармана при сжатии вспомогательного фитиля во время работы при нахождении в контакте с частью поверхности оси, установленной в подшипнике скольжения.
В соответствии с изобретением смазочный фитиль для использования в подшипнике скольжения для железнодорожного тягового двигателя включает основной корпус, включающий верхнюю поверхность, контактирующую с поверхностью оси, нижнюю поверхность, две торцевые поверхности и лицевую часть хвостовой секции, при этом торцевые поверхности, по крайней мере, частично выступают внутрь и наружу для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками монтажного кармана для установки смазочного фитиля в подшипник скольжения с тем, чтобы обеспечить возможность расширения смазочного фитиля внутри монтажного кармана при сжатии смазочного фитиля.
В альтернативном варианте выполнения изобретения смазочный фитиль для использования в подшипнике скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что торцевые поверхности имеют сужающуюся кверху коническую форму для обеспечения наличия зазора между торцевыми поверхностями и торцевыми стенками монтажного кармана.
В альтернативном варианте выполнения изобретения смазочный фитиль для использования в подшипнике скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что торцевые поверхности сужаются кверху под углом примерно в пять градусов.
В альтернативном варианте выполнения изобретения смазочный фитиль для использования в подшипнике скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что выполнен из материала, впитывающего смазку и состоящего из удлиненных волокон определенной длины; при этом волокна ориентированы удлиненной частью, в основном, перпендикулярно верхней поверхности смазочного фитиля и, в основном, перпендикулярно направлению оси вращения оси, расположенной в подшипнике скольжения с тем, чтобы снизить риск обрыва или задирания поверхности, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля.
В соответствии с изобретением смазочный фитиль для использования в подшипнике скольжения для железнодорожного тягового двигателя включает основной корпус, включающий верхнюю поверхность, контактирующую с поверхностью оси, нижнюю поверхность и две торцевые поверхности, при этом смазочный фитиль выполнен из материала, впитывающего смазку и состоящего из удлиненных волокон определенной длины; при этом волокна ориентированы удлиненной частью, в основном, перпендикулярно верхней поверхности смазочного фитиля и, в основном, перпендикулярно направлению оси вращения оси, расположенной в подшипнике скольжения с тем, чтобы снизить риск обрыва или задирания поверхности, по крайней мере, одного вспомогательного фитиля.
В альтернативном варианте выполнения изобретения смазочный фитиль для использования в подшипнике скольжения для железнодорожного тягового двигателя отличается тем, что выполнен из относительно мягкого материала, впитывающего смазку, с тем, чтобы уменьшить избыточное давление на смазочный фитиль, а также уменьшить тепловыделение при трении верхней поверхности смазочного фитиля о контактирующую с ней часть поверхности оси, расположенной в подшипнике скольжения тягового двигателя.
Краткое описание чертежей
Суть изобретения можно лучше усвоить при использовании прилагаемых чертежей.
Фиг.1 - изометрическая проекция половины известного из уровня техники подшипника скольжения с одним центральным смазочным фитилем, включающая окно.
Фиг.2 - изометрическая проекция первого варианта выполнения подшипника скольжения согласно изобретению, в котором используются дополнительные смазочные фитили, один на внутренней, а другой на внешней части подшипника.
Фиг.3 - изометрическая проекция второго варианта выполнения подшипника скольжения согласно изобретению, в котором используются дополнительные смазочные фитили, один на внутренней, а другой на внешней части подшипника, при этом в подшипнике выполнены канавки маслобойного кольца.
Фиг.4 - частичный продольный разрез известного из уровня техники подшипника скольжения с фланцевым фитилем на краю фланца или на внешнем краю подшипника скольжения.
Фиг.5 - частичный продольный разрез подшипника скольжения, аналогичный Фиг.4, отличающийся тем, что показан подшипник скольжения без канавок маслобойного кольца и с дополнительными фитилями, аналогичными изображенным на Фиг.2.
Фиг.6 - частичный продольный разрез подшипника скольжения, аналогичный Фиг.5, отличающийся тем, что показан подшипник скольжения с канавками маслобойного кольца и с дополнительными фитилями, аналогичными изображенным на Фиг.3.
Фиг.7 - изометрическая проекция, аналогичная Фиг.3, на которой показан третий вариант выполнения изобретения, согласно которому подшипник скольжения вместо дополнительных фитилей по первому и второму вариантам выполнения имеет дренажные отверстия для прохода смазки, расположенные вблизи положения 6:00. При этом указанные дренажные отверстия доставляют масло от маслобойного кольца/канавок сбора масла и перераспределяют часть масла на продольные поверхности вкладыша подшипника за окном фитиля.
Фиг.8 - частичный продольный разрез, аналогичный Фиг.5, подшипника скольжения согласно четвертому варианту выполнения изобретения, без маслобойного кольца и без канавок для сбора масла, но с дополнительным наружным фитилем, соединяемым с фланцевым фитилем.
Фиг.9 - изометрическая проекция, на которой показан подшипник скольжения согласно пятому варианту выполнения изобретения, согласно которому используются канавки для сбора масла и канавки маслобойного кольца на внутреннем и внешнем концах, а также показан карман или углубление для установки в нем дополнительного или вспомогательного фитиля.
Фиг.10 - еще один вариант выполнения подшипника скольжения согласно изобретению, аналогичный изображенному на Фиг.9, отличающийся наличием вспомогательного фитиля измененной конструкции, который включает хвостовую часть для лучшего прохождения смазки в соответствующую канавку маслобойного кольца.
Фиг.11А - вид сверху вспомогательного фитиля измененной конструкции с хвостовой частью.
Фиг.11В - вид спереди вспомогательного фитиля измененной конструкции с хвостовой частью, выполненной, как показано на Фиг.11А.
Фиг.11С - вид сзади вспомогательного фитиля измененной конструкции с хвостовой частью, выполненной, как показано на Фиг.11А.
Фиг.12 - вспомогательный фитиль измененной конструкции с хвостовой частью, выполненной, как показано на Фиг.11А, при этом боковины хвостовой части имеют коническую форму и направлены вверх, обеспечивая зазор для фитиля для обеспечения прохождения его через отверстие во время сжатия при контакте с поверхностью шейки оси.
Фиг.13 - изометрическая горизонтальная проекция устройства подачи войлочной прокладки, из которой вырезается вспомогательный фитиль измененной конструкции с хвостовой частью, выполненной, как показано на Фиг.11А, таким образом, чтобы войлочные волокна были ориентированы в направлении, перпендикулярном продольной оси шейки оси колесной пары, с которой они будут контактировать.
Подробное описание изобретения
Теперь, когда имеется возможность более детально ссылаться на чертежи, обратимся к Фиг.2 и 5. На них показан первый вариант выполнения подшипника скольжения или опорного подшипника согласно изобретению, который обозначен номером 30. В этом первом варианте выполнения суть изобретения состоит в том, что в опорном подшипнике не используются канавки маслобойного кольца. В канавках маслобойного кольца выполняются кольца, которые при использовании помогают перенаправлять масло обратно в резервуар и, соответственно, снижать его потери, как описано в патенте США №3,905,659. Подшипник скольжения 30 оснащается обычным центральным фитильным отверстием 12, как было объяснено выше в описаниях Фиг.1 и 4. Кроме того, он оснащается как минимум двумя дополнительными или вспомогательными фитилями; одним фитилем 32 на внешнем конце и одним фитилем 34 на внутреннем конце. Как показано на Фиг.2, дополнительные фитили 32 и 34 ориентированы на положение 6:00 часовой стрелки. Внешний фитиль 32 объединен с используемым в настоящее время фланцевым фитилем 16, о котором также упоминалось выше при описании изображенного на Фиг.1 и 4 подшипника, известного из уровня техники. Фитили 32 и 34 смазываются через продольные канавки сбора масла 36 и 38 соответственно. Эти канавки в обычном режиме используются для сбора масла, как указано в патенте США №4,229,056. Благодаря использованию дополнительных фитилей 32 и 34 увеличивается эффективная протяженность смачиваемой поверхности подшипника, которая теперь включает области А, В и С на Фиг.2. Таким образом, по сравнению с областью А, смазываемой в устройствах, известных из уровня техники, в продольном направлении существенно увеличивается площадь смазываемого участка, контактирующего с шейкой оси. Для того чтобы обеспечить использование дополнительного участка кожуха, используется простая и надежная система подачи масла 36, 38. Эта система собирает масло с центрального участка нагрузки, обслуживаемого обычным центральным фитилем, и доставляет его через дополнительные фитили 34, 36 на те участки оси, которые находятся за пределами участка оси, смазываемого главным фитилем. Таким образом, эти канавки сбора масла 36, 38 также служат для дополнительной смазки участков контакта В и С.
Дополнительный фитиль 32 в предпочтительном варианте выполнения изобретения выполнен более узким, чем соответствующий фланцевый фитиль 16, хотя, если это необходимо, он может быть одинаковой с ним ширины и даже шире. Каждый дополнительный фитиль 32, 34 имеет первую зону перекрытия 32', 34' соответственно, которая образуется внутри соответствующего канала 36, 38, а также главную продольную зону или секции 36", 38", которые идут в продольном направлении вдоль оси в направлении центра подшипника скольжения. Поскольку каждая зона перекрытия 32', 34' размещается внутри соответствующего канала, каждый канал 36 и 38 выполняет роль картера или резервуара для дополнительных фитилей 32, 34. Далее, главные части 32", 34" каждого фитиля 32, 34 размещаются в углублении или кармане во внутреннем корпусе подшипника скольжения, причем эти углубления имеют такую же форму, как и дополнительные фитили 32, 34. Способ их размещения аналогичен изображенному на Фиг.8 и описанному ниже. Глубина каждого кармана меньше, чем толщина соответствующего дополнительного фитиля 32, 34, поэтому каждый фитиль 32, 34 выступает за пределы соответствующего кармана в направлении смонтированной на подшипнике шейки оси, обеспечивая контакт с расположенными вблизи участками шейки оси, которые расположены в пределах указанных выше областей соприкосновения В и С.
На Фиг.3 и 6 показан второй вариант выполнения подшипника скольжения согласно изобретению. Он относится к подшипнику скольжения с канавками маслобойного кольца, но без канавок 36, 38 для сбора масла, которые имеются в первом варианте выполнения, представленном на Фиг.2 и 5. Опорный подшипник согласно этому варианту выполнения обозначен номером 40 и, как показано, включает обычные каналы маслобойного кольца 42, 44. В этом варианте выполнения каналы маслобойного кольца 42, 44 в дополнение к выполнению своей обычной функции размещения маслобойного кольца, как указано в патенте США №3,905,659, также выполняют функцию продольных каналов сбора масла для дополнительных фитилей 52, 54.
Дополнительные фитили 52, 54, как показано на Фиг.3, расположены в положении 6:00, как и в первом варианте выполнения. Так как каналы маслобойного кольца 42, 44 используются для размещения колец маслобойного кольца, то обычно размещают отдельный фланцевый фитиль 56. Во всем остальном дополнительные фитили 52, 54 точно такие же, как фитили 32, 34 согласно первому варианту выполнения, и они устанавливаются в карманах или углублениях, схожих с теми, что показаны на Фиг.8, который будет описан позднее.
Что касается Фиг.7, то на нем показан третий вариант выполнения 60 изобретения, в котором вместо применения дополнительных фитилей согласно первым двум вариантам выполнения для смазки дополнительной поверхности участков контакта В и С на фланце или на наружной стороне имеются дренажные отверстия для прохода смазки 62, 64 V-образной формы, а на внутренней стороне дренажные отверстия для прохода смазки 66, 68, также V-образной формы. Эти отверстия, как показано на Фиг.7, ориентированы примерно на положение 6:00 часовой стрелки. В отличие от первых двух вариантов выполнения подшипник скольжения 60 оснащен как каналами для сбора масла 70, 72, так и каналами маслобойного кольца 74, 76 таким образом, как описано в патенте США №4,229,056. Каждое отверстие выходит во внутреннюю часть соответствующих каналов маслобойного кольца 74, 76, обеспечивая доступ жидкой смазки, и, таким образом, они эффективно служат в качестве дополнительных масляных канавок маслобойного кольца. V-образные отверстия 62, 64 и V-образные отверстия 66, 68 образуют между собой острый угол, как показано на Фиг.7, преимущественно между 15 и 45 градусами, хотя могут быть и отклонения от этих показателей. В этом варианте выполнения используются преимущества проверенной системы сбора и возврата масла внутреннего и внешнего концов вкладыша подшипника с использованием колец маслобойного кольца для обеспечения движения масла по каналам рециркуляции и доставки его на боковые поверхности подшипника, как на внутренний, так и на внешний конец вкладыша подшипника за пределы площади, смазываемой основным фитилем смазки. Хотя на рисунке показаны два отверстия V-образной формы, можно использовать и большее их количество, причем без необходимости использования V-образной конфигурации.
На Фиг.8 показан четвертый вариант выполнения 80 изобретения, согласно которому в подшипнике скольжения 80 отсутствуют каналы маслобойного кольца и каналы сбора масла. В этом варианте выполнения дополнительный внешний фитиль 82 соединяется с фланцевым фитилем 84, образуя один сплошной фитиль. Внутренний дополнительный фитиль 86 является таким же, как и в первых двух вариантах выполнения. Поскольку фитили установлены в рабочем положении 6:00, то они получают смазку в результате естественного дренажа под воздействием силы тяжести, причем эта смазка поступает с поверхностей смазывания шейки оси в тот момент, когда ось находится в состоянии покоя. Во время вращения масло к оси доставляет обычный смазочный фитиль. Внутренние концы дополнительных или вспомогательных фитилей перекрывают эту смазываемую поверхность и забирают часть масла для смазывания дополнительного участка.
На Фиг.9 показан пятый вариант выполнения изобретения 90, в котором имеются как каналы маслобойного кольца, так и каналы сбора масла. Дополнительные или вспомогательные фитили 92 размещаются в карманах или углублениях 36', выполненных во внутренней части подшипника скольжения.
Глубина каждого кармана меньше, чем толщина соответствующего дополнительного фитиля, поэтому каждый фитиль выступает за пределы соответствующего кармана по направлению к смонтированной на подшипнике шейке оси, обеспечивая контакт с расположенными вблизи поверхностями шейки оси, которые расположены внутри указанных выше участков контакта В и С. Каждый карман 36' имеет открытый конец 96, который обеспечивает доступ жидкой смазки с внутренней части соответствующего канала маслобойного кольца 98 для смачивания соответствующего дополнительного или вспомогательного фитиля аналогично варианту выполнения, показанному на Фиг.3. Следует также отметить, что углы 36", 38" карманов закруглены с тем, чтобы фитили не выходили за их пределы.
Использование дополнительных или вспомогательных фитилей в настоящем изобретении также позволяет уменьшить ширину каналов маслобойного кольца по сравнению с прежними подшипниками скольжения, а также позволяет отодвинуть каналы маслобойного кольца дальше от центрального фитиля. Кроме того, это дает возможность отказаться от использования каналов маслобойного кольца и каналов сбора масла с внешней стороны, что позволяет примерно на один дюйм увеличить ширину нагруженной области.
В одном опытном образце подшипника скольжения, выполненном согласно изобретению, для использования в тяговом двигателе General Electric 752 AG ширина выступающей поверхности, несущей нагрузку, была увеличена приблизительно до 5,18 дюйма с 3,76 дюйма в обычном подшипнике. Кроме того, каждый дополнительный или вспомогательный фитиль имел примерно 1,25 дюйма в длину в направлении, параллельном кольцеобразному каналу маслобойного кольца, и 0,81 дюйма в ширину в направлении продольной оси подшипника, причем толщина его зависела от степени контакта с шейкой оси, а располагался он в кармане или углублении шириной 0,81 дюйма и длиной 1,25 дюйма, причем такой карман имел скругленные углы радиусом 0,312 дюйма, аналогичные скругленным углам дополнительного или вспомогательного фитиля. Кроме того, открытый конец 96 был размером 0,626 дюйма.
На Фиг.10-11С представлен вариант выполнения вспомогательного фитиля 92, показанного на Фиг.9. Форма вспомогательного фитиля 100 схожа с формой вспомогательного фитиля 92, за тем исключением, что вспомогательный фитиль 100 имеет хвостовую часть 102, которая выступает с передней части в направлении канала маслобойного кольца 98. Хвостовая часть плотно укладывается и может быть дополнительно закреплена в открытом конце или входной части 104' кармана 104. Вспомогательный фитиль с внешней стороны показан на Фиг.10, но то же самое относится и к внутренней стороне, как было указано выше. Добавлением хвостовой секции 102 к каждому вспомогательному фитилю с внешней и внутренней сторон обеспечивается лучшая смазка и пропитка вкладыша, а следовательно, и самого вспомогательного фитиля 100, поскольку он находится в прямом контакте с жидкой смазкой, текущей по канавкам маслобойного кольца. Кроме того, торцевые стенки торцевых поверхностей 100', 100" вспомогательного фитиля 100 более искривлены, поэтому главная часть фитиля 100 имеет удлиненную или овальную форму. Благодаря такой форме фитиль 100 прочно удерживается в кармане 104. Концы 106, 108 кармана 104 также имеют соответствующую форму аналогично фитилю 100, и карман 104 также имеет удлиненную или овальную форму.
Усиленное смачивание маслом за счет хвостовой части 102 обеспечивает постоянный и прямой контакт с маслом в канавке маслобойного кольца. Это позволяет регулировать объемное насыщение войлочного вкладыша или фитиля в канавке маслобойного кольца. В одном из вариантов выполнения вспомогательный фитиль 100 имеет общую длину между поверхностями 100', 100" примерно 1-1/4 дюйма, ширину (без хвостовой части) примерно 5/8 дюйма, а глубину приблизительно 0,354 дюйма. При этом хвостовая часть 102 по длине в том же направлении, что и фитиль 100, составляет 5/8 дюйма, а по ширине 1/8 дюйма. Конечно, данные размеры могут варьироваться в зависимости от различных требований и факторов и не являются неизменными.
В другом варианте выполнения вспомогательного фитиля 110, который показан на Фиг.12, вспомогательные фитили Фиг.9 и Фиг.10 могут иметь сужающиеся кверху концы 112, 114, обеспечивающие увеличивающиеся боковые зазоры между этими концами 112, 114 и соответствующими торцевыми стенками 106, 108 кармана 104, показанного на Фиг.10, либо соответствующими торцевыми стенками кармана 36', показанного на Фиг.9. Наличие сужающихся кверху концов позволяет вспомогательному фитилю расширяться внутри соответствующего кармана или углубления 36' или 104 во время контакта лицевой части фитиля 102" с поверхностью вращающейся шейки оси, а также обеспечивает более постоянную силу смещения по отношению к поверхности шейки оси. В зависимости от различных факторов и условий эксплуатации поверхностный контакт лицевой части вспомогательного фитиля с поверхностью шейки оси вызывает сжатие войлочного вкладыша вспомогательного фитиля. Наличие зазоров между концами вспомогательного фитиля и торцевыми стенками кармана или углубления, в котором он устанавливается, обеспечивает сжатие вкладыша фитиля за счет наружного расширения вспомогательного фитиля, обеспечивая, таким образом, «упругость» сил сжатия во время контакта вращающейся поверхности шейки оси с фитилем. При отсутствии таких зазоров становится возможным чрезмерно сильное соприкосновение поверхностей, при этом воздействие сил будет существенно сокращать срок службы фитиля или разрушать его. Каждый конец 112, 114 вспомогательного фитиля 110 чаще всего имеет сужение, составляющее примерно пять градусов относительно торцевой стенки 108 или 110, но угол сужения может также варьироваться от близкого к нулю значения до десяти градусов. Конечно, что касается варианта выполнения, показанного на Фиг.9, то в этом случае сужение составляет ноль градусов. В варианте выполнения, показанном на Фиг.10, степень сужения предпочтительно составляет пять градусов, хотя этот угол может быть и иным. Кроме того, каждый вспомогательный фитиль может иметь поперечные разрезы с тем, чтобы торцевые концы частично вытягивались или сокращались, обеспечивая наличие зазоров между соответствующими торцевыми концами и торцевыми стенками кармана, в котором они уложены. Может использоваться поперечный разрез на концах 112, 114, имеющих вогнутую форму, что также создает зазор для расширения фитиля. При определенных обстоятельствах также можно допустить расширение всех концов 112, 114 внутри монтажного кармана. В этом случае при условии обеспечения достаточного закрепления нижней поверхности вспомогательного фитиля внутри монтажного кармана длина вспомогательного фитиля будет меньше длины монтажного кармана.
Каждый дополнительный фитиль 32, 92 и 100 изготавливается из войлочного материала или иных похожих композитных материалов, обеспечивающих оптимальное удержание и усиленный капиллярный эффект. Желательно, чтобы ширина каждого дополнительного фитиля 32, 92 была меньше ширины фланцевого фитиля, хотя это не исключает использования такой же или большей ширины. Вспомогательные фитили должны удерживаться на месте при помощи клеящего материала или за счет геометрической формы выточенных карманов или канавок, которые не только обеспечивают форму расположения фитиля, но и служат в качестве емкостей. Предпочтителен вариант выполнения, в котором каждый вспомогательный фитиль вырезается из войлока SAE F-10 72 дюйма шириной, высокого качества, средней или низкой плотности, со следующими характеристиками: минимальное содержание шерсти 95%, водорастворимость максимум 2,5 процента, прочность на растяжение минимум 225 фунтов на квадратный дюйм. Такой войлок продает, например, компания из Конкорда, штат Северная Каролина, Southeastern Felt and Supply Co., или Aetna Felt Corp.из Аллентауна, Пенсильвания. Тем не менее, следует понять, что можно применять войлок разных сортов и с разными характеристиками, если он удовлетворяет требованиям обеспечения дополнительной смазки поверхности шейки оси, как указано выше. Твердость по дюрометру такого войлочного материала должна соответствовать более мягкому материалу для того, чтобы снизить давление лицевой части фитиля на шейку оси и, соответственно, температуру, возрастающую в результате трения. Кроме того, такой относительно мягкий войлочный материал имеет сниженное давление вкладыша благодаря сужению к верхней части фитиля, как описано выше. Это приводит к увеличению толщины масляной пленки и к повышенному удержанию масла на шейке оси, которое в противном случае стиралось бы в условиях эксплуатации. При этом следует понимать, что можно использовать самые разные сорта войлока или соответствующих ему материалов, если они удовлетворяют указанным требованиям.
В соответствии с изобретением, независимо от сорта используемого войлока, он режется не традиционным способом, согласно которому направление среза идет поперек направления войлочных волокон. Согласно изобретению войлок режется параллельно или вдоль длины волокон поставляемого войлока, как показано на Фиг.13. Как показано на Фиг.13, вспомогательные фитили или вкладыши, например, 100 вырезаются из войлока 120 таким образом, чтобы волокна каждого вкладыша были расположены в продольно-осевом направлении, от нижней поверхности 102' в сторону верхней поверхности контакта с шейкой оси 102". Таким образом, когда вспомогательный фитиль 32, 92 или 100 находится в контакте с поверхностью шейки оси, с ней контактируют, по сути дела, только концы войлочных волокон. Обеспечение контакта только концов войлочных волокон с поверхностью вращающейся шейки оси очень важно в холодном климате, когда лицевая часть войлока может примерзнуть к оси. Если бы войлочные волокна вспомогательных фитилей-вкладышей шли параллельно оси вращения шейки оси в условиях минусовых температур, то куски войлока с лицевой поверхности или весь войлок могли бы оторваться или оказаться вытянутыми из своих мест установки, а это было бы чревато поломкой подшипника. Таким образом, дабы избежать возникновения такой ситуации, необходимо не только закреплять войлочный фитиль в кармане или канавке при помощи клея или иным способом, но и обеспечивать перпендикулярное расположение войлочных волокон фитиля по отношению к поверхности износа войлока и, таким образом, перпендикулярно продольной оси вращения шейки оси. Если войлочные волокна будут ориентированы в таком направлении, то в случае замерзания из войлочного фитиля окажутся вытянутыми или вырванными лишь отдельные кусочки волокон.
Следует иметь в виду, что все описанные варианты изобретения могут иметь многочисленные изменения и отклонения, не изменяющие сути изобретения и не выходящие за рамки изобретения.