БЕСКОНТАКТНЫЙ ПОДШИПНИК ВРАЩЕНИЯ

Предложение относится к области общего машиностроения и касается технологии изготовления бесконтактных подшипников для различных механизмов с повышенной надежностью и долговечностью.
В настоящее время известны различные направления конструктивных решений подшипников вращения, из которых наиболее характерными и представительными являются подшипники, содержащие наружное и внутреннее опорные кольца, выполненные составными, где каждое из указанных опорных колец выполнено составным - из нескольких сопрягаемых колец для улучшения процесса работы подшипника в условиях вибрационных и знакопеременных неравномерных нагрузок; имеются подшипники, где между опорными размещены полимерные кольца из материала моноэлектрета, имеющего в своей структуре потенциал с зарядом одного знака, [Лущейкин Г.А., Полимерные электреты, изд. 2-е, М., 1984.; 551036, 1977; 1459972, 1987; Промышленное и строительное оборудование, сборн. №3, М. - СПб, 2003, с.163.].
Последняя из указанных конструкций (и публик.) подшипника вращения является наиболее близкой по сущности и достигаемому техническому результату по отношению к заявляемому подшипнику.
Недостатки этого типа подшипника существенны и очевидны и заключаются в повышенной степени преждевременного износа при вибрационных и переменных по знаку и величине нагрузкам, приводящим к микро- и макроразрушениям поверхностей контактного вращения; снижении надежности и комфортности использования такого подшипника в деталях машин и механизмов.
Технической задачей и положительным результатом заявляемого подшипника вращения возможность приложения нагрузок в бесконтактном режиме при исключении боковых смещений опорных колец во время знакопеременных и вибрационных нагрузок. Это повышает надежность и увеличивает срок службы подшипника в рабочих механизмах.
Указанная техническая задача и положительный результат достигаются за счет конструкции бесконтактного подшипника вращения, содержащего наружное и внутреннее опорные кольца, выполненные составными, где каждое опорное кольцо имеет два сопрягаемых между собой кольца, между которыми размещено полимерное кольцо, выполненное из материала моноэлектрета с зарядом одного знака, при этом на торцевых поверхностях внутреннего опорного кольца выполнены кольцевые проточки, а наружное опорное кольцо на своих боковых поверхностях оснащено кольцевыми накладками, соединенными с телом этого опорного кольца, при этом на поверхностях кольцевой проточки и на поверхностях кольцевых накладок, обращенных одна к другой, закреплены полимерные кольца из материала моноэлектрета с зарядом одного знака, противоположным знаку заряда полимерных колец, размещенных в указанных составных опорных кольцах.
На чертеже показан общий вид бесконтактного подшипника вращещения, содержащего наружное опорное кольцо 1, выполненное составным: его внутренняя часть сопряжена с полой цилиндрической вставкой 2 посредством зажатой между ними полимерной цилиндрической вставки 3, выполненной из материала моноэлектрета с зарядом одного знака; внутреннее опорное кольцо 4 посредством аналогичной вставки 5 сопряжено с полым цилиндром 6, вставка 5 имеет заряд одного, совпадающего со знаком заряда вставки 3.
Наружное кольцо 1 имеет боковые коцевые накладки 7 и 8 в виде колец, а на этих поверхностях закреплены полимерные кольца 9 и 10, выполненные из материала моноэлектрета с зарядом одного знака, причем знак их заряда противоположен знаку заряда вставок 3 и 5 подшипника. Соединение накладок 7 и 8 с телом кольца 1 осуществлено с помощью винтовых креплений 11.
Работа подшипника осуществляется следующим образом. Опорное кольцо 4 взаимодействует с осью вращения механизма (на чертеже не показан), а к наружному опорному кольцу 1 прикладывают нагрузку от механизма вращения; при вращении опорного кольца 1 относительно опорного кольца 4 с помощью коцевых полимерных вставок 3 и 5 и Кулоновских сил их отталкивания друг от друга (ввиду заряда одного знака) исключается соприкасание вставок 2 и 6 подшипника, т.е. опорные кольца 1 и 4 работают в режиме бесконтактного вращения; также исключается соприкосновение и предупреждается трение боковых поверхностей колец 4 и накладок 7, 8 подшипника за счет работы таких же Кулоновских сил отталкивания ввиду наличия полимерных кольцевых вставок 9 и 10, имеющих заряд одного знака, но их заряд противоположен знаку заряда вставок 2 и 5, что позволяет точно центрировать несущие кольца 1 и 4 подшипника.
Тактико-технические характеристики предлагаемого подшипника превосходят эти показатели обычных контактных подшипников вращения: известные подшипники имеют ограничения по числу оборотов за счет контактного трения вращающихся честей, в то время, как предлагаемая конструкция бесконтактного подшипника позволяет полностью исключить какое-то ни было трение вращающихся взаимодействующих частей подшипника, что позволяет не ограничивать число оборотов и не ограничивать угловую скорость вращения подшипника; долговечность предлагаемого подшипника несоизмеримо значительнее: по сопоставительным испытаниям этот показатель превосходит в 5-7 раз показатель долговечности контактного подшипника. Также исключается шумовой процесс в предлагаемом подшипнике за счет бесконтактного вращения его опорных колец и оснащения этих колец.